DZ
1. Dysocjacja wody, pH, hydroliza
DYSOCJACJA WODY - woda ulega zjawisku autodysocjacji w bardzo małym stopniu:
H2O + H2O = H2O+ + OH- ,
stała równowagi tej reakcji: Kw = C (OH-) x C(H2O+) / C2 (H2O) x ε
stężenia OH- i H2O+ są tak małe w porównaniu ze stężeniem niezdysocjowanej wody, że to ostatnie można przyjąć za stałą i napisać, że: Kw = C(OH-) x C(H2O+) = 10-14 (298K).
Nowa stała równowagi nazywana jest iloczynem jonowym wody, a w konsekwencji:
C(OH-) = C(H2O+) = 10-7
Jest to wielkość stała, jeżeli do wody wprowadzimy pewną ilość jednego z tych jonów, stężenie drugiego musi ulec zmianie.
Stężenie wygodniej jest podawać używając pojęcia pH:
pH = - log C(H2O+) lub pH = - log[H+]
HYDROLIZA - badając odczyn roztworów wodnych różnych soli stwierdzono, że ich pH przyjmuje różne wartości. Zjawisko to spowodowane jest zachodzeniem w roztworze reakcji pomiędzy cząsteczkami soli i wody reakcji hydrolizy.
Hydrolizują w wodzie cząsteczki soli mocnych kwasów i słabych zasad, słabych kwasów i mocnych zasad oraz słabych kwasów i słabych zasad.
O odczynie roztworu soli decyduje różnica mocy kwasów i zasad z których powstała.
Roztwory soli mocnych kwasów i słabych zasad - odczyn kwaśny.
Roztwory słabych kwasów i mocnych zasad - odczyn alkaliczny.
Roztwory słabych kwasów i słabych zasad - o pH decyduje, który z tych związków jest mocniejszym elektrolitem.
2. Szereg promieniotwórczy
Wśród pierwiastków występujących w przyrodzie, występują 3 naturalne szeregi promieniotwórcze:
uranowo - radowy - wywodzący się od izotopu uranu 238U
uranowo aktynowy - ________________ „ _________________ 235U
torowy - od izotopu toru 232Th
trzy naturalne szeregi kończą się trwałymi izotopami ołowiu: 206Pb, 207Pb, 208Pb.
Szereg sztuczny
- neptunowy - wywodzi się z izotopu neptunu 237Np
3. Kinetyka reakcji, katalizatory, pojęcia, prawa
Reakcje chemiczne zachodzą z różną prędkością.
Kinetyka - dział chemii fizycznej zajmujący się badaniem szybkości reakcji chemicznych, jej zależności od temperatury, stężeń substratów, produktów, obecności katalizatorów.
Nieodzowna dla projektowania procesów technologicznych, kierowania nimi w skali przemysłowej.
Statyka - zajmuje się opisem układów w stanie równowagi.
Szybkość reakcji - zmiana stężenia molowego substratu lub produktu (cs lub cp) w jednostce czasu
V = dcs/dt = -dcp/dt
Zależy od częstości zdarzeń efektywnych cząstek (prow. do zajścia reakcji)
Zderzenia efektywne - może zaistnieć gdy cząstki posiadają wystarczającą energię - tzn. energię aktywacji. Na ich częstość ma wpływ:
· Stężenie (stężenie rośnie - wzrasta ilość zderzeń efektywnych)
· Temperatura (wzrasta temperatura - rośnie szybkość reakcji) np. wzrasta 10 K - prędkość rośnie 2-,3- krotnie
Prawo działania mas Guldberg i Waage - w stanie równowagi stosunek iloczynu stężeń produktów do iloczynu stężeń substratów jest wielkością stałą, charakterystyczną dla danej reakcji w danej temperaturze
REGUŁA PRZEKORY LE CHATELIERA -jeżeli stan równowagi chemicznej zostanie zakłócony, to w układzie rozpocznie się taka przemiana, która będzie przeciwdziałać zakłóceniom, prowadząc do ponownego osiągnięcia stanu równowagi. Na ogół polega to na:
zmianie stężenia
zmianie temperatury
zmianie ciśnienia
KATALIZATOR - substancja lub zespół substancji, zwiększa lub zmniejsza szybkość reakcji a po jej zakończeniu pozostaje w niezmiennym stanie (dodatni lub ujemny); katalizator po zakończeniu reakcji musi się odtworzyć, w przeciwnym razie byłby substratem.
RODZAJE KATALIZATORÓW:
- homogeniczny - znajduje się w tej samej fazie co reagenty (np. rozpuszczony w roztworze)
- heterogeniczny - tworzy odrębną fazę.
- dodatnie - przyspieszają reakcje
- ujemne - hamują szybkość reakcji
MECHANIZM DZIAŁANIA: zwykle katalizator tworzy z jednym z reagentów związek przejściowy, który reaguje z drugim reagentem, przy czym sam ulega regeneracji (odtwarza się po zakończeniu reakcji).
KATALIZA - zjawisko przyspieszania reakcji chemicznych.
Katalizatory wpływają na obniżenie energii aktywacji - nie wpływają na położenie stanu równowagi - zmieniają jedynie szybkość reakcji.
Selektywność katalizatorów - działają tylko na wybrane procesy - nie są uniwersalne.
4. Ogniwa- wymienić, na dowolnym przykładzie omówić działanie ogniw
ogniwo Leclanchego, ogniwo Daniella, ogniwo litowe, akumulator ołowiowy, ogniwo słoneczne, ogniwo Volty
Ogniwo litowo-jonowe (w komórkach)
· Anoda - grafit domieszkowany litem (max do LiC6)
· Katoda - wykonana z mieszaniny tlenków: LiCO2, LiNiO2LiMn2O4
· Elektrolit LiPF6 w rozpuszczalnikach niewodnych: węglan etylenu z węglanem dimetylu
· Reakcje: C6 + 2LiCOO2 ładowanie LiC6 + 2Li0,5COO2
· Charakterystyczną cechą tego ogniwa jest duża SEM = 4V i duża gęstość energii (do 150 W*N*kg-1)
5. Kwasy tlenowe, otrzymywanie, właściwości
Kwasy tlenowe powstają w reakcji tlenków niemetali w wodzie
Ważne kwasy tlenowe
H3PO4 - kwas ortofosforowy (V)
H2SO3 - kwas siarkowy (IV) (daw. siarkawy)
HClO4 - kwas chlorkowy (VII) (daw. nadchlorowy)
HNO2 - kwas azotowy (III) (daw. azotawy)
H2CO3 - kwas węglowy
HClO kw. podchlorawy chlorowy I
HClO2 kw. chlorawy chlorowy III
HClO3 kw. chlorowy chlorowy V
Właściwości:
- ulegają reakcji zobojętniania
- reagują z tlenkami zasadowymi
- reagują z tlenkami amfoterycznymi
- reagują z niektórymi solami