Redox

MnO

4

2-

+ Cl

-

+ H

+

-> Mn

2+

+ ClO

4

-

+ H

2

O

1. MnO

4

2-

-> Mn

2+

Cl

-

-> ClO

4

-

2. 4e + MnO

4

2-

-> Mn

2+

Cl

-

-> ClO

4

-

+ 8e

3. 8H

+

+ 4e + MnO

4

2-

-> Mn

2+

+ 4H

2

O

4H

2

O + Cl

-

-> ClO

4

-

+ 8e + 8H

+

4. 8H

+

+ 4e + MnO

4

2-

-> Mn

2+

+ 4H

2

O /•2

4H

2

O + Cl

-

-> ClO

4

-

+ 8e + 8H

+

5. 16H

+

+ 2MnO

4

2-

+ 4H

2

O + Cl

-

-> 2Mn

2+

+ 8H

2

O + ClO

4

-

+ 8H

+

6. 8H

+

+ 2MnO

4

2-

+ Cl

-

-> 2Mn

2+

+ ClO

4

-

+ 4H

2

O

Gdy rzecz dzieje się w środowisku zasadowym (w głównym równaniu powinno występować
OH

-

), wtedy atomy tlenu z punktu 3 uzupełniamy też wodą, ale atomy wodoru uzupełniamy

za pomocą OH

-

. Najgorsze, że wtedy uzupełnia się też tlen, więc robimy to jako pierwsze i

zwracamy uwagę na ładunek (po obu stronach musi być taki sam). OH

-

ma ładunek –I, więc

za jego pomocą wyrównujemy ładunek, a potem dopiero w razie potrzeby dobieramy H

2

O.

* - po lewej i prawej musi być tyle samo atomów tego czegoś, a gdy np. po lewej są 2 atomy,
a po prawej 1, to przed substancją z prawej trzeba postawić 2 i wtedy ilość elektronów, które
wydawało się (po stopniach utlenienia), że trzeba dodać, zostanie podwojona.

VI

VII

Wypisanie tego, co zmienia stopień utlenienia.

Tu Mn z +VI na +II i Cl z –I na +VII.

Sprawdzenie, czy po obu stronach jest tyle samo

atomów tego pierwiastka.*

VII

VI

Dopisanie, co powinno przyjąć ile elektronów,

aby mieć taki sam stopień, jak to drugie.

Po obu stronach musi być tyle samo takich

samych atomów. Gdy potrzebny jest atom tlenu,

dodanie wody, a gdy wodoru, dodanie H

+

.

Robienie tego, aż się zgodzi, a żeby się upewnić,

można jeszcze zliczyć ładunek po obu stronach

(też powinien być taki sam). Tu po obu stronach,

ładunek po zsumowaniu wynosi –I.

Przepisanie obu równań

dodając je do siebie (lewa

strona pierwszego + lewa

drugiego daje prawą

pierwszego + prawą

drugiego). Skrócenie obu

stron.

Przepisanie tego, co zostało.

8

4

W razie potrzeby, pomnożenie jednego równania

tak, aby ilość dodawanych elektronów w jednym

i drugim była taka sama.

Przeliczanie stężeń

Potrzebne wzory:

m

r

= d

• v

Cp= • 100% => Cp=


m

s

=

=> m

s

=

n =

=>

m

s

= Cm • M • v

Cm=

Przeliczanie stężeń:

Zwykłe zadanie- liczenie tego, co się da z danych wyliczyć, żeby jakoś dojść do końca.
A tu sposób, co zrobić, gdy trzeba obliczyć ile dodać czegoś do czegoś, żeby otrzymać coś -
np. Jakie objętości HCl o stężeniu 12mol/dm

3

i ile wody należy użyć do zrobienia 250mL

HCl o stężeniu 1,8mol/dm

3

?

1. 12

1,8dm

3

1,8

0

10,2dm

3

2. 1,8 ---- 12
x ---- 0,25
3. x= (0,25 • 1,8) / 12 = 0,0375
4. 0,25 - 0,0375 = 0,2125

m

s

m

r

Cp • m

r

100%

Cp • d

• v

100%

m

s

• 100%

d • v

Stężenie procentowe

Cm =

n

v

m

s

M

Cm =

m

s

M•v

Stężenie molowe

Cp•d•v

100%•M•v

Symbole:
Cp – stężenie procentowe (w procentach).
m

s

– masa substancji rozpuszczonej (w gramach).

m

r

– masa roztworu (w gramach).

d – gęstość roztworu (w gramach / cm

3

).

v – objętość roztworu (w cm

3

).

Cm – stężenie molowe (w molach / dm

3

).

n – ilość moli (w liczbach).
V – objętość roztworu (w dm

3

).

m

s

– masa substancji (w gramach).

m

r

- masa roztworu (w gramach).

d – gęstość roztworu (w gramach / dm

3

).

M – masa molowa (w gramach).

Wypisać stężenie jednego i drugiego (woda ma stężenie 0) pod sobą, a tego,

co ma być otrzymane, po środku. Idąc według linii, odjąć od siebie liczbę

większą od mniejszej (tu 12-1,8 daje 10,2 i 1,8-0 daje 1,8). Chodzi o stężenie

molowe, więc wyniki są w dm

3

(gdyby było procentowe, wyniki byłyby w

gramach). Górny wynik tyczy się górnego stężenia, a dolny dolnego.

Z tego wynika, że trzeba użyć 1,8 dm

3

12-molowego HCl,

żeby uzyskać 12dm

3

1,8-molowego (stężenie ze środka) HCl.

suma

1,8dm

3

HCl potrzeba, żeby było 12dm

3

roztworu, a x żeby

było 0,25dm

3

, tak jak ma być z polecenia zadania.

Obliczenie ile dm

3

12-molowego HCl potrzeba, a potem odjęcie

tego od całej objętości, żeby zobaczyć ile jeszcze wody trzeba.

Ile gramów w kilogramie i

cm

3

w m

3

.

Siła jonowa

µ = 0,5 • (zi1

2

• Cm1 + zi2

2

• Cm2)

a= fi • Cm

Gdy µ > 0,02 => log fi= -


Gdy µ ≤ 0,02 => log fi = - 0,5 • zi

2

• √µ

K

2

SO

4

-> 2K

+

+ SO

4

2-

(stężenie = 0,1mol/dm

3

)

µ= 0,5 (1

2

• 0,2 + 2

2

• 0,1)= 0,5 (0,6) = 0,3

Przykład:
Oblicz współczynnik aktywności jonów OH

-

w 0,001-molowym NaOH znajdującym się w

0,01-molowym Na

2

SO

4

.

1.

NaOH -> Na

+

+ OH

-

Na

2

SO

4

-> 2Na

+

+ SO

4

2-

2.

[Na

+

]= 0,021

[OH

-

]= 0,001

[SO

4

2-

]= 0,01

3.

µ= 0,5 (1

2

• 0,021 + 1

2

• 0,001 + 2

2

• 0,01)= 0,5 (0,062) = 0,031

4.

log fi = - = - = - = -0,075

5.

log fi= -0,075 => fi= 0,84

Przykład 2:
Oblicz aktywność jonów K

+

w roztworze H

2

SO

4

o stężeniu równym 0,0002 mol/dm

3

.

1.

K

2

SO

4

-> 2K

+

+ SO

4

2-

2.

µ= 0,5 (1

2

• 0,0004 + 2

2

• 0,0002)= 0,5 (0,0012) = 0,0006

3.

log fi= -0,5 • 1

2

• √0,0006= -0,0122

4.

fi= 0,97

5.

a= fi • Cm= 0,97 • 0,0004= 0,000388

Symbole:
µ - siła jonowa
zi – wartościowość
Cm – stężenie molowe
a – aktywność jonów
fi – współczynnik aktywności

0,5 • zi

2

• √µ

1 + õ

Wypisać, na co rozpadają się

substancje i jakie są stężenia

wszystkiego (na górze). Nad 2Na

+

jest

0,02, bo jest to

2

Na

+

, więc stężenie

zostało pomnożone przez 2.

0,001

0,001

0,001

0,01

0,02

0,01

Wypisać zsumowane stężenia każdego

jonu, bo są 2 substancje.

Obliczyć µ.

0,5 • 1

2

• √0,031

1 + √0,031

0,5 • 1

• 0,176

1 + 0,176

0,88

1,176

Obliczyć log fi

z dłuższego

wzoru, bo

0,031 > 0,02.

Obliczyć fi, wiedząc, że to równe 10 do

potęgi (w tym przypadku) -0,075.

0,0002

0,0004 0,0002

0,0006 < 0,02, więc krótszy wzór.

W nawiasie:

1

- K ma wartościowość +I.

0,2

- stężenie wynosi 0,1, a przed K stoi 2.

2

- wartościowość SO

4

wynosi 2(na

minusie, ale jednak 2).

0,1

- takie jest stężenie, a przed SO

4

nic nie

stoi.

K

2

SO

4

->

2

K

+

+ SO

4

2

-

(stężenie = 0,1mol/dm

3

)

µ= 0,5 (

1

2

•

0,2

+

2

2

• 0,1)= 0,5 (0,6) = 0,3

Jest tylko jedna substancja, więc punkt 2 z poprzedniego

przykładu pomija się.

Wziąć stężenie K

+

, bo to oblicza się w zadaniu.

pH

Dla słabych kwasów lub zasad, stężenie jonów [H

3

O

+

] lub [OH

-

] =

lub = √(Ka • Cm), jeżeli ≥ 400.

pH + pOH = 14

Przykład:
Oblicz pH roztworu uzyskanego przez zmieszanie 250cm

3

0,2-molowego HCl i 440cm

3

0,1-molowego NaOH.

1.

HCl + NaOH -> NaCl + H

2

O

2. 0,05 – 0,044= 0,006 mola




3. Cm= [H

+

]= = = 0,0087

4. pH= -log 0,0087 = 2,06

Przykład 2:
Oblicz i podaj, jakie będzie pH 0,0001M roztworu HNO

3

, a jakie pH roztworu HCOOH o tym

samym stężeniu, wiedząc, że pKa kwasu mrówkowego wynosi 3,70.

1.

HNO

3

+ H

2

O -> H

3

O

+

+ NO

3

-

2.

Cm= [H

+

]= 0,0001= 10

-4

3.

pH=4

4. HCOOH + H

2

O -> H

3

O

+

+ HCOO

-

5. Cm= 0,0001= 10

-4

6. pKa = 3,7

7. Ka= 10

-3,7

= 0,0001995

8. [H

3

O

+

]= =

9. pH = 3,57

v= 0,25 dm

3

Cm= 0,2 mol/dm

3

n= Cm • v=

=0,2 • 0,25= 0,05 mola

v= 0,44 dm

3

Cm= 0,1 mol/dm

3

n= Cm • v=

=0,1 • 0,44= 0,044 mola

Obliczenie ile moli jest kwasu, a ile zasady.

HCl jest więcej o 0,006 mola, więc pH będzie

kwasowe. Gdyby było tyle samo tego i tego,

pH byłoby równe 7.

n

v

0,006

0,69

Ilość moli decydujących o pH przez objętość

całego roztworu (tu 0,25 + 0,44 daje 0,69).

(Wartość stężenia Cm jest równa wartości

stężenia H

+

).

Oba mocne.

Jedno mocne, a drugie słabe.

Metoda tylko dla mocnych kwasów.

Najpierw rozkładanie jednego.

Rozkładanie drugiego.

pKa= -log Ka (czyli –log ze stałej dysocjacji).

-0,0001995 + √((0,0001995)

2

+ 4 • 0,0001995 • 0,0001)

2

0,000227

Ale ten ostateczny wynik nie mam pojęcia

skąd się wziął.

- Ka + √(Ka

2

+ 4Ka • Cm)

2

Cm

Ka

W zasadach we wzorach zamiast Ka jest Kb.

Równowaga

Tylko, gdy strzałki w reakcji są w obie strony.
Reakcje są egzoenergetyczne, gdy wydzielają ciepło, lub endoenergetyczne, gdy je pobierają.
Przy reakcjach jest podane ∆H, czyli ciepło wewnętrzne układu. Gdy jest na minusie, to
znaczy, że reakcja jest egzo i oddaje ciepło, żeby zajść, a jak na plusie, to reakcja jest endo i
potrzebuje ciepła.







1. 2CO

(g)

+ O

2(g)

2CO

2(g)

∆H= -566kJ

2. Jak wpłynie na tę reakcję:

podwyższenie temperatury? – przesunięcie w lewo

usunięcie CO

2

? – w prawo

zwiększenie ciśnienia? – w prawo

dodanie O

2

? – w prawo

1’. N

2

+ O

2

2NO

∆H= 90,37kJ

2’. Jak wpłynie na tę reakcję:

ogrzanie układu? – przesunięcie w prawo

zmniejszenie ciśnienia? – bez zmian

3V

2V

Zwrócenie uwagi na ∆H (jest na minusie, więc

reakcja jest egzoeneretyczna), a potem

wypisanie na górze ilości objętości (równa ilości

moli) sumy substratów i sumy produktów, bo

jeśli będzie coś o ciśnieniu, to się to przyda.

Reakcja jest egzo, więc oddaje ciepło

żeby robić produkty i nie potrzebuje jego

dostarczania. Nie uszczęśliwiać jej na

siłę, bo się tylko wkurzy i jak dostanie

ciepło, to równowaga zamiast w stronę

produktów pójdzie w substraty.

CO

2

jest produktem, więc, gdy się go usunie,

będzie trzeba szybko nadrabiać braki i reakcja

pójdzie w prawo.

Gdy zwiększa się ciśnienie, zmniejsza się objętość,

czyli wygrywa to, co ma mniejszą objętość.

O

2

jest substratem, więc gdy będzie go więcej,

będzie trzeba się nadmiaru pozbyć i go przerobić.

2V

2V

Reakcja jest endo, więc lubi dostawać

ciepło, którego potrzebuje. W zamian da

więcej produktów.

Objętości substratów i produktów jest

tyle samo.

ciepło

∆H<0

Q>0

układ

ciepło

∆H>0

Q<0

układ

EGZO

ENDO