WŁAŚCIWOŚCI WODNYCH ROZTWORÓW SOLI



Podobne dokumenty
PRAWO DZIAŁANIA MAS I REGUŁA PRZEKORY

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I

13. TERMODYNAMIKA WYZNACZANIE ENTALPII REAKCJI ZOBOJĘTNIANIA MOCNEJ ZASADY MOCNYMI KWASAMI I ENTALPII PROCESU ROZPUSZCZANIA SOLI

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

WPŁYW SUBSTANCJI TOWARZYSZĄCYCH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ OSADÓW

Nazwy pierwiastków: ...

WPŁYW SUBSTANCJI TOWARZYSZĄCYCH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ OSADÓW

II. Szybkość reakcji chemicznych

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

Ćwiczenia laboratoryjne 2

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Związki nieorganiczne

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

a. Dobierz współczynniki w powyższym schemacie tak, aby stał się równaniem reakcji chemicznej.

c. Oblicz wydajność reakcji rozkładu 200 g nitrogliceryny, jeśli otrzymano w niej 6,55 g tlenu.

Kuratorium Oświaty w Lublinie ZESTAW ZADAŃ KONKURSOWYCH Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2016/2017 ETAP TRZECI

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

Zadanie 2. [2 pkt.] Podaj symbole dwóch kationów i dwóch anionów, dobierając wszystkie jony tak, aby zawierały taką samą liczbę elektronów.

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

Wykład 10 Równowaga chemiczna

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

Piotr Chojnacki 1. Cel: Celem ćwiczenia jest wykrycie jonu Cl -- za pomocą reakcji charakterystycznych.

Kuratorium Oświaty w Lublinie

III Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2010/2011. ETAP I r. Godz Zadanie 1

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII

Lp. STANDARD PODSTAWA PRAWNA

XIV Konkurs Chemiczny dla uczniów gimnazjum województwa świętokrzyskiego. II Etap - 18 stycznia 2016

ĆWICZENIE I - BIAŁKA. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z właściwościami fizykochemicznymi białek i ich reakcjami charakterystycznymi.

Identyfikacja wybranych kationów i anionów

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW.

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018. Eliminacje szkolne

III-A. Chemia wspomaga nasze zdrowie

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

a) jeżeli przedstawiona reakcja jest reakcją egzotermiczną, to jej prawidłowy przebieg jest przedstawiony na wykresie za pomocą linii...

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2010/2011

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

Sole. 2. Zaznacz reszty kwasowe w poniższych solach oraz wartościowości reszt kwasowych: CaBr 2 Na 2 SO 4

13 TERMODYNAMIKA. Sprawdzono w roku 2015 przez A. Chomickiego

Zajęcia 10 Kwasy i wodorotlenki

MAŁOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY

Ćwiczenie 1. Badanie wypierania wodoru z wody za pomocą metali

KWASY I WODOROTLENKI. 1. Poprawne nazwy kwasów H 2 S, H 2 SO 4, HNO 3, to:

Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu - reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne, szybkość reakcji chemicznych

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

13 TERMODYNAMIKA. Sprawdzono w roku 2017 przez A. Chomickiego

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2017/2018 STOPIEŃ WOJEWÓDZKI 9 MARCA 2018 R.

Wymagania przedmiotowe do podstawy programowej - chemia klasa 7

Test diagnostyczny. Dorota Lewandowska, Lidia Wasyłyszyn, Anna Warchoł. Część A (0 5) Standard I

REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WYBRANYCH KATIONÓW

Elementy termodynamiki chemicznej. Entalpia:

ZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW. Eliminacje rejonowe II stopień

Odpowiedź:. Oblicz stężenie procentowe tlenu w wodzie deszczowej, wiedząc, że 1 dm 3 tej wody zawiera 0,055g tlenu. (d wody = 1 g/cm 3 )

Ćwiczenie 1. Reakcje charakterystyczne kadmu(ii)

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

CEL ĆWICZENIA Zapoznanie studentów z chemią 14 grupy pierwiastków układu okresowego

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

Ćwiczenie II Roztwory Buforowe

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 817

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 817

I piętro p. 131 A, 138

Zadania pochodzą ze zbioru zadań P.W. Atkins, C.A. Trapp, M.P. Cady, C. Giunta, CHEMIA FIZYCZNA Zbiór zadań z rozwiązaniami, PWN, Warszawa 2001

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 13 stycznia 2017 r. zawody II stopnia (rejonowe)

XXIV KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2016/2017

Rozwiązania. dla produktu MN dla M = 3 dla N = 1. Stałą równowagi obliczamy z następującego wzoru:

Za poprawną metodę Za poprawne obliczenia wraz z podaniem zmiany ph

Przeliczanie zadań, jednostek, rozcieńczanie roztworów, zaokrąglanie wyników.

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW SZKOŁY PODSTAWOWEJ ROK SZKOLNY 2018/2019 ETAP REJONOWY

KONKURS CHEMICZNY KLAS TRZECICH GIMNAZJALNYCH

Wodorotlenki. n to liczba grup wodorotlenowych w cząsteczce wodorotlenku (równa wartościowości M)

KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJUM ETAP WOJEWÓDZKI

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW. Eliminacje szkolne I stopień

... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

TEST NA EGZAMIN POPRAWKOWY Z CHEMII DLA UCZNIA KLASY II GIMNAZJUM

MAŁOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY

Zadanie: 1 (1pkt) Zadanie: 2 (1 pkt)

IX Powiatowy Konkurs z Chemii. dla uczniów gimnazjum. w roku szkolnym 2011/2012. pod patronatem Jurajskiego Stowarzyszenia Nauczycieli Twórczych.

ĆWICZENIE 10. Szereg napięciowy metali

Metody otrzymywania kwasów, zasad i soli. Reakcje chemiczne wybranych kwasów, zasad i soli. Ćwiczenie 1. Reakcja otrzymywania wodorotlenku sodu

Chemia I Semestr I (1 )

Termochemia efekty energetyczne reakcji

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

Materiały pomocnicze do przedmiotu Chemia I dla studentów studiów I stopnia Inżynierii Materiałowej

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2010/2011

Granulowany węgiel aktywny z łupin orzechów kokosowych: BT bitumiczny AT - antracytowy 999-DL06

prof. dr hab. Małgorzata Jóźwiak

IX Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2016/2017. ETAP I r. Godz Zadanie 1 (11 pkt)

2. Procenty i stężenia procentowe

Elementy termodynamiki chemicznej. Entalpia:

Transkrypt:

Jan Drzymała WŁAŚCIWOŚCI WODNYCH ROZTWORÓW SOLI Wprowadzenie Wody występujące w przyrodzie oraz w procesach technologicznych z reguły zawierają rozpuszczone w niej zanieczyszczenia. Tylko woda wielokrotnie oczyszczana może zawierać wyłącznie cząsteczki H 2 O. W wodach naturalnych występują różnorakie substancje, których spis podano w tabeli 1. 1. 2. 3. Tabela 1. Główne zanieczyszczenia wód, źródła zanieczyszczeń oraz ich NDS-y, czyli najwyższe dopuszczalne stężenie. Według N.W. Skinder, Chemia a ochrona środowiska Rodzaj zanieczyszczenia Lp. (NDS) Źródło zanieczyszczenia chemicznego Detergenty (inaczej środki gospodarstwa domowe, pralnie, flotacje powierzchniowo czynne lub 0,2 0,5 ppm przemysłowe tensydy) Pestycydy -fosforoorganioczne -polichlorowęglowodorowe Policykliczne węglowodory aromatyczne 0,02 ppm 0,03 0,05 ppm 0,002 ppm 4. Polichloropochodne bifenylu brak danych 5. Aminy aromatyczne brak danych 6. Fenole 0,20 ppm 7. Związki metali ciężkich Hg Cd, Cr, Se, As, Ni, Pb, Mn, Cu, Fe 0,001 ppm 0,05 ppm 0,1ppm 0,5 ppm rolnictwo, leśnictwo asfalt, petrochemia, przeróbka węgla, sadza, smary, papa, dym papierosowy płyny hydrauliczne, transformatory, farb, lakiery, tworzywa sztuczne, konserwanty drewna przem. barwników, tworzyw sztuczn. gumowy, farmaceutyczny ścieki, koksownie, rafinerie, garbniki, barwniki, tworzywa sztuczne metalurgia, górnictwo, hutnictwo, nawozy fosforowe (Cd), galwanizacja, spalanie, przemysł zbrojeniowy 8. Azotany(V) (NO - 3 ) 10 ppm nawozy mineralne, substancje białkowe 9. Związki fosforu brak danych detergenty, pestycydy, nawozy fekalia 10. Radioizotopy 226 Ra 111mBq/dm 3 elektrownie jądrowe, przemysł 90 Sr 370mBq/dm 3 zbrojeniowy Wody naturalne, zwłaszcza wody mórz i oceanów zawierają dużo soli nieorganicznych. Wody słone stanowią około 69% wód w przyrodzie. Zawartości jonów w wodzie morskiej podano w tabeli 2. 1

Tabela 2. Przykładowe zawartości jonów w wodzie morskiej i słodkiej. Według CRC Handbook, 1986 Jony Zawartość [mg/l] Na + K + Mg 2+ Ca 2+ Cl - S C woda morska 1,05 10 4 3,80 10 2 1,35 10 3 4,00 10 2 1,9 10 4 8,85 10 2 2,80 10 1 Rozpuszczaniu substancji w wodzie towarzyszą efekty cieplne. Roztwór wodny może obniżać, podwyższać lub nie zmieniać swojej temperatury w wyniku rozpuszczania w nim substancji. Rozpuszczaniu towarzyszą efekty endotermiczne lub egzotermiczne. Reakcja egzotermiczna polega na wydzielaniu się ciepła z układu podczas reakcji, gdy reakcja endotermiczna prowadzi do pochłaniania ciepła. W wyniku zmiany temperatury układu następuje w nim przesunięcie stanu równowagi reakcji chemicznej. O kierunku tych zmian mówi jakościowo reguła Le Chateliera-Brauna. Według niej, gdy warunki układu znajdującego się w stanie równowagi ulegają zmianie, położenie równowagi przesuwa się w takim kierunku, jakby dążyło do przywrócenia pierwotnych warunków. Jeżeli reakcja zapisana ogólnie jako: AB = A + + B - ( H o = -12 kj) (1) jest jak napisano reakcją egzotermiczną, to obniżanie temperatury układu powoduje przesuwanie stanu równowagi w prawo, gdyż układ stara się o dostarczanie ciepła, które jest odbierane przez obniżanie temperatury. Gdyby reakcji (1) była endotermicznej, wtedy obniżanie temperatury powodowałoby przesuwanie się stanu równowagi w lewo. W równaniu 1 H o oznacza standardową entalpię reakcji. Jeżeli układ oddaje ciepło to H o jest ujemne (bo układ traci ciepło). Efekty termiczne reakcji chemicznych i procesów opisuje termodynamika chemiczna. Najczęściej używaną funkcją termodynamiczną stosowaną do opisu efektów termodynamicznych jest właśnie entalpia (H). Podaje się ją w postaci zmian tej funkcji czyli H o gdzie symbol oznacza zmianę (przyrost) a symbol o stan standardowy. Zmiana entalpii w czasie reakcji jest równa zmianie entalpii składników układu biorących udział w reakcji i wyraża się ją przy stałym ciśnieniu i temperaturze. Entalpię egzotermicznej reakcji chemicznej ( H o ) reakcji można opisać za pomocą równania: ( H o ) reakcji = ( H o f) produków - ( H o f) substratów (2), 2

gdzie ( H o f) oznacza standardowe entalpie tworzenia indywiduów chemicznych. Dane termodynamiczne reakcji chemicznych można obliczyć w oparciu o dane, które można znaleźć w tablicach. W tabeli 3 podano przykładowe wartości ( H o ), a także innej funkcji termodynamicznej zwanej entalpią swobodną ( G o f). Tabela 3. Przykładowe wartości standardowych wartości entalpii ( H o ) i entalpii swobodnej ( G o ) tworzenia indywiduów chemicznych w temperaturze 298K. Według CRC Handbook, 1986. Substancja Stan skupienia H o f,298, kj/mol G o f,298, kj/mol NaCl (s) ciało stałe -411,15-384,15 Na + (aq) jon w fazie wodnej -240,12-261,89 Cl - (aq) jon w fazie wodnej -167,16-131,26 MgCl 2(s) ciało stałe -641,3-591,8 CaCl 2(s) ciało stałe -795,8-748,1 Mg 2+ (aq) jon w fazie wodnej -466,9-454,8 Ca 2+ (aq) jon w fazie wodnej -542,8-553,5 H + (aq) jon w fazie wodnej 0 0 HCl (g) gaz -92,3-95,3 KCl (s) ciało stałe -436,75-409,15 K + (aq) jon w fazie wodnej -252,38-283,26 Rozpuszczanie soli w wodzie przy stałej temperaturze roztworu wodnego następuje do pewnego momentu, gdy iloczyn stężenia jonów zaczyna przekraczać pewną wartość zwaną iloczynem rozpuszczalności. Iloczyn rozpuszczalności soli można wyznaczyć eksperymentalnie, ale także można obliczyć w oparciu o wspomnianą funkcję termodynamiczną zwaną entalpią swobodną lub potencjałem termodynamicznym Gibbsa. Jest to możliwe ponieważ: ( G o ) reakcji = ( G o f) produków - ( G o f) substratów (3) oraz że: ( G o ) reakcji = -RT ln K (4), gdzie: R= 8,3143 J/(mol K) T=298.15K RT= 2,4789 kj/mol. Dla reakcji rozpuszczania, zapisanej ogólnie jako: M m X n(s) = mm n+ (aq) + nx m- (aq) (5) ( G o ) reakcji = m G o f (M n+ (aq)) + n G o f (X m- (aq))- G o f (M m X n,s ) (6) 3

oraz ln K= - ( G o ) reakcji / RT (7). Należy pamiętać, że wyrażenie na stałą równowagi reakcji K zapisanej równaniem 5 ma postać: K =(c M n+ (aq) ) m (c X m- (aq) ) n /(c M m Xn,s ) (8), gdzie c oznacza stężenie w kmol/m 3. Jeżeli obliczenia dotyczą soli, które mają ograniczoną rozpuszczalność w wodzie, podane równania pozwalają na obliczenie iloczynu rozpuszczalności soli, gdyż aktywność soli w postaci substancji stałej w wodzie wynosi 1. ln K= ln I r =- ( G o ) reakcji / RT (4). Przykładowe obliczenie iloczynu rozpuszczalności KCl w wodzie i ciepła rozpuszczania, dla KCl = K + + Cl -. ( G o ) reakcji rozpuszczania w wodzie = - 5,37 kj/ mol, co daje K = 8,76 = I r, bo stężenie KCl s w wodzie = 1. Z kolei ( H o ) reakcji = +17,21 kj/mol. 4

Doświadczenie 1. Efekty cieplne rozpuszczania Do czterech małych probówek wlej około 2 cm 3 zwykłej wody z kranu. Do jednej z nich wlej 1 cm 3 wody destylowanej, do drugiej wsyp około 1 grama soli kuchennej, do trzeciej 3-4 granulki NaOH a do czwartej wlej około 1 cm 3 stężonego kwasu siarkowego. Lekko dotykając palcem dna probówek określ zmianę temperatury roztworów w stosunku do probówki, do której dodano wody destylowanej. W której probówce zaszła reakcje endotermiczna, a w której egzotermiczna. Zapisz reakcje, które są powodem zmian temperatury roztworów. W oparciu o teorię elektrolitów wyjaśnij obserwowane zjawiska. Doświadczenie 2. Rozpuszczalność soli w wodzie Do suchej probówki wprowadź 10 cm 3 wody destylowanej oraz 5,3 g KCl. Całość podgrzej na łaźni wodnej do temperatury bliskiej wrzenia trzymając probówkę w łaźni tak długo (do około 5 minut mieszając zawartość co jakiś czas bagietką), aż cała sól rozpuści się. Następnie wyciągnij próbkę z łaźni wodnej i umieść ją w statywie. Delikatnie mieszając roztwór termometrem obserwuj spadek temperatury roztworu i zanotuj przy jakiej temperaturze nastąpiła krystalizacja soli. Powtórz to doświadczenie jeszcze dwa razy dolewając każdorazowo do badanej probówki 1 cm 3 wody. Uzyskane wyniki naszkicuj w sprawozdaniu w postaci zależności temperatury krystalizacji od stężenia soli. W oparciu o uzyskane wyniki określ wpływ temperatury na rozpuszczalność soli w wodzie. W oparciu o wyniki uzyskane w doświadczeniu 1. i 2. sprawdź, czy reguła Le Chateliera Brauna sprawdza się dla rozpuszczania chlorku potasu w wodzie. Doświadczenie 3. Iloczyn rozpuszczalności Do probówki wlej 10 cm 3 1M roztworu CaCl 2. Następnie dodaj do niej 1 cm 3 1M H 2 SO 4. Zamieszaj dobrze zawartość probówki bagietką. Zobacz czy w roztworze pojawił się biały osad. Jeżeli nie, to dodaj następną porcję (0,5 cm 3 ) 1M H 2 SO 4. Dodawaj roztwór kwasu siarkowego po kropelce tak długo, aż nie wystąpi trwałe zmętnienie roztworu. Dla tego momentu doświadczenia oblicz stężenie CaCl 2 oraz H 2 SO 4 w roztworze w probówce. Zapisz reakcję prowadząca do tworzenia siarczanu wapnia i oblicz iloczyn rozpuszczalności siarczanu wapnia. Doświadczenie 4. Obliczenia termodynamiczne W oparciu o tabelę 3 oblicz ciepło rozpuszczania NaCl, HCl i MgCl 2 w wodzie. Zapisz zachodzące reakcje chemiczne. Oblicz stałą równowagi termodynamicznej reakcji rozpuszczania oraz iloczyn rozpuszczalności NaCl i MgCl 2. 5