DZ

1. Dysocjacja wody, pH, hydroliza

DYSOCJACJA WODY - woda ulega zjawisku autodysocjacji w bardzo małym stopniu:

H₂O + H₂O = H₂O⁺ + OH^- ,

stała równowagi tej reakcji: K_w = 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: K_w = 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 - ^{________________ „ _________________ 235}U

• 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:

1. zmianie stężenia

2. zmianie temperatury

3. 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