rak2

01.02.2008

Egzamin z Chemii Fizycznej - część II (elektrochemia i spektroskopia)

Czas egzaminu - 3 godziny zegarowe; wartość każdego zadania - 2 punkty.

1)    Promienie jonowe jonów Li\ Na', K' i Cs" zwiększają się w następujący sposób: 59, 102, 138, 167 pm, natomiast ich graniczne przewodności jonowe w wodzie w temp 298 K wynoszą odpowiednio: 3,87, 5,010, 7,350 i 7,72 [mS m² mol'¹]. Wyjaśnić ten pozorny paradoks?

2)    Narysować schematy mostków Wheatstone’a i Wheatstone’a-Kohlrauscha. Wymienić i wyjaśnić różnice pomiędzy obydwoma układami pomiarowymi. Wyprowadzić warunek równowagi mostka Wheatstone’a.

3)    Jakie zjawiska/efekty wskazują na obecność atmosfery jonowej w roztworach elektrolitów? Odpowiedź uzasadnić.

4)    Dla ogniwa:

Pt | H₂(10⁵N/m²) | H₂S0₄(0,01 M) | PbS0₄(s) | Pb E°₂₉₈ = -0,355 V

a)    zapisać reakcje elektrodowe oraz sumaryczną reakcję przebiegającą w ogniwie;

b)    obliczyć E298 zaniedbując współczynniki aktywności;

c)    obliczyć E298 zakładając, że spełnione jest graniczne prawo Debye’a-Hilckla (A=0,5);

d)    obliczyć iloczyn rozpuszczalności PbS0₄, E°29g(Pb/Pb²⁺) = -0,126 V.

5)    Narysować charakterystykę prądowo-napięciową katody w przypadku wydzielania na niej jedno wartościowego metalu, gdy o szybkości redukcji decyduje proces dyfuzji oraz wyprowadzić odpowiednie wyrażenie uzasadniające kształt wykreślonej zależności.

6)    Co jest powodem zagęszczania się w kierunku fal krótkich linii czysto rotacyjnego widma absorpcyjnego cząsteczek dwuatomowych? Wyprowadzić odpowiednie równanie i na jego podstawie uzasadnić swoją odpowiedź.

7)    Obliczyć wartość energii rotacyjnej (w cm'¹) ^{1 2 3 4 5 6}C’^I60 dla liczby kwantowej J=4, zakładając że Rco⁼l,1283 A. Masa molowa ⁵C wynosi 12,0 g/mol, ^,60 15,995 g/mol, zaś stała Plancka h=6,626xl0'³⁴ J s, a prędkość światła c=3,0xl0^sm/s.

1

   Dlaczego ze wzrostem wartości liczby J linie gałęzi R pasma oscylacyjno-rotacyjnego molekuł dwuatomowych zagęszczają się w stronę fal krótkich, zaś linie gałęzi P rozrzedzają w stronę fal długich. Odpowiedź uzasadnić przy pomocy odpowiednich wyrażeń.

2

   Narysować widmo Ramana dla cząsteczki dwoiatomowej. Wyjaśnić dlaczego do rejestracji widm Ramana zwykle używa się promieniowania laserowego z zakresu widzialnego, a także uzasadnić znaczną różnicę natężeń linii w części antystokesowskiej i stokesowskiej widma odpowiadającego przejściom oscylacyjnym.

3

   Dla cząsteczki dwoiatomowej B’ < B”, gdzie B’ i B” oznaczają stałe rotacyjne

4

odpowiednio we wzbudzonym i podstawowym stanie elektronowym. Naszkicować dla

5

lego przypadku diagram Forirata i uzasadnić na podstawie odpowiednich wyrażeń

6

postulowaną postać diagramu.