Általános és szervetlen kémia laborelıkészítıelıadás...

27
1 Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás III. Arrhenius sav-bázis elmélete - erős és gyenge savak/bázisok disszociációja - sók előállítása - az Arrhenius-elmélet hiányosságai Brönsted és Lowry sav-bázis elmélete - az oldószer amfotériája - savak és bázisok relatív erőssége - savak-bázis reakciók alaptípusai a Brönsted-elmélet szerint - bórsavak és a bórax szerkezete - szabályos sók előállítási lehetőségei - savanyú sók amfotériája - + + HCOO H HCOOH Arrhenius sav-bázis elmélete (1884) - + + 3 3 NO H HNO egyértékű, erős sav: egyértékű, gyenge sav: - + + 2 4 4 2 SO H 2 SO H kétértékű, erős sav: kétértékű, gyenge sav: - + + 2 2 S H 2 S H háromértékű, gyenge sav: - + + 3 4 4 3 PO H 3 PO H • Lépcsőzetes disszociáció a kénhidrogén példáján: - + + HS H S H 2 - + - + 2 S H HS Sav: hidrogénionra és savmaradékionra disszociál

Upload: others

Post on 12-Feb-2020

6 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

1

Általános és szervetlen kémia

Laborelıkészítı elıadás III.

• Arrhenius sav-bázis elmélete

- erős és gyenge savak/bázisok disszociációja

- sók előállítása

- az Arrhenius-elmélet hiányosságai

• Brönsted és Lowry sav-bázis elmélete

- az oldószer amfotériája

- savak és bázisok relatív erőssége

- savak-bázis reakciók alaptípusai a Brönsted-elmélet szerint

- bórsavak és a bórax szerkezete

- szabályos sók előállítási lehetőségei

- savanyú sók amfotériája

−++ HCOOHHCOOH

Arrhenius sav-bázis elmélete (1884)

−++→ 33 NOHHNOegyértékű, erős sav:

egyértékű, gyenge sav:

−++→

2442 SOH2SOHkétértékű, erős sav:

kétértékű, gyenge sav: −++

22 SH2SH

háromértékű, gyenge sav: −++

3443 POH3POH

• Lépcsőzetes disszociáció a kénhidrogén példáján:

−++ HSHSH2

−+−+

2SHHS

• Sav: hidrogénionra és savmaradékionra disszociál

Page 2: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

2

+−

−+ + HX(OH)OX(OH)O 11 nmnm

Pauling-szabály szervetlen oxosavak relatív erősségére

m = 3 igen erős sav O=Mn–OHװ

װO

O

O=Cl–OHװ

װ

O

O

m = 2 erős sav

O

O=S–OHװ

ןOH

O=Cl–OHװO

:

O=N–OHװO

m = 1 gyenge sav O=Cl–OH:

: HO–C–OHװO

O=S–OHן

OH

: HO–Si–OHװO

m = 0 igen gyenge sav Cl–OH

::: HO–B–OH

ןOH

HO–Si–OHן

OH

ןOH

savanhidrid O=Sװ

װO

O

O

O

O

O=Cl–O–Cl=Oװ

װ װ

װO

O=C=O

Arrhenius-bázisok és anhidridjeik

egyértékű, erős bázis:

kétértékű, erős bázis:

kétértékű, gyenge bázis:

• Bázis: kationra és hidroxidionra disszociál

háromértékű, gyenge bázis:

• Bázisanhidrid = fém-oxid: bázisból vízkilépéssel keletkezik

• erős bázisok anhidridjei:

egyértékű, gyenge bázis:

Page 3: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

3

Sók előállítása Arrhenius szerint

bázis + sav = só + víz

• Sóképzés erős bázissal:

• Sóképzés gyenge bázissal:

• Részleges semlegesítés: savanyú só képződése

Az Arrhenius-elmélet hiányosságai

• az ammónia vizes oldata bázisos, pedig képletében nincs hidroxidion:

• a savakból valójában hidratált proton keletkezik, a vízmolekula amfoter

• a bázisok esetén sem mindig a hidroxidion reagál:

• Miért savas a legtöbb fémsó oldata? Miért lúgos a KCN-oldat?

• sav-bázis reakciók nemvizes oldószerekben (jégecet, folyékony ammónia):

Page 4: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

4

Brönsted és Lowry sav-bázis elmélete (1923)

• Sav: H+-t képes leadni (protondonor)

• Bázis: H+-t képes felvenni (protonakceptor)

• Sav-bázis reakció (elvileg mindig )

+−++ OHClOHHCl 32

Az oldószer központi szerepe savak és bázisok erősségében

• Víz autoprotolízise: −+++ OHOHOHOH 322

bázis1 sav2

• Savak és konjugált bázisok relatív erőssége (reciprocitás)

sav1 bázis2

egyensúlyi állandó:2

2

3

]OH[]OH][OH[ −+

=K

vízionszorzat:

M5,55]OH[ 2 ≅

143

22v 10]OH][OH[]OH[ −−+

=== KK

erős sav gyenge bázis

−−++ OHHClOHCl 2

erős savgyenge bázis

Page 5: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

5

Brönsted sav-bázis reakciók iránya, a víz amfotériája+−

++ BHABHAerősebbsav1

erősebbbázis2

gyengébbbázis1

gyengébbsav2

H3O+-nál erősebb savak:

H3O+-nál gyengébb, H2O-nál erősebb savak:

H2O-nál gyengébb savak:

H2O-nál gyengébb bázisok:

OH−-nál gyengébb, H2O-nál erősebb bázisok:

OH−-nál erősebb bázisok:

Sav-bázis reakciók típusai a Brönsted-elmélet szerint I.

1. Erős/gyenge savak/bázisok disszociációja, a víz amfotériája (ld. előző dia)

2. Közömbösítési („semlegesítési”) reakciók

• Erős sav + erős bázis:

• Gyenge sav + erős bázis:

• Erős sav + gyenge bázis:

• Gyenge sav + gyenge bázis:

3. Savak reakciója egymással

Page 6: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

6

Sav-bázis reakciók típusai a Brönsted-elmélet szerint II.

4. Szabályos sók (Arrhenius-sók) reakciója erősebb savval vagy bázissal

• KCN + H2CO3:

• NH4Cl + NaOH:

• NaHCO3 + CH3COOH:

• Na2B4O7 + H2SO4:

Bór-trioxid, bórsavak és a bórax

33232 BOH2= OH3+OB ortobórsav

2232 HBO2= OH+OB metabórsav

742232 OBH= OH+OB2

• a különböző víztartalmú bórsavak formális kapcsolata az anhidriddel:

tetrabórsav

• az ortobórsav anomális disszociációja (Lewis elmélet):

• ortobórsav előállítása bóraxból (Brönsted):

742 OBNa nátrium tetraborát (bórax)

az instabil tetrabórsav spontán bomlása vizes oldatban:

OH2+ 2

Page 7: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

7

Ortobórsav Metabórsav

B

O

O O

H

H

H

BOO

O

H

H

H B

O

O O

H

H

H

BOO

O

H

H

H

B

O

O O

H

H

H

BOO

O

H

H

H

B

O B

O

O

B

O

O

O

H

H

H

B

O

B

O

O

B

O

O

O

H

H

H

B

O

B

O

O

B

O

O

O

H

H

H

H3BO3 (HBO2)nB

O

O O

H

H

H

O

H

Tetraborát anion Metabórsav

B

O B

O

O

B

O

O

O

H

H

H

B

O

B

O

O

B

O

O

O

H

H

H

B

O

B

O

O

B

O

O

O

H

H

H

[B4O5(OH)4]2− (HBO2)n

B

O

O

B

B

O

O

B

OH

OH

OH

O

OH

= [B4O7]2−

Bórax:

Na2[B4O5(OH)4] ⋅ 8 H2O

Na2B4O7 ⋅ 10 H2O

Page 8: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

8

Bórax: Na2B4O7 ⋅ 10 H2O

Death Valley, California

A bórax felhasználása:- mosószerek, szappanok

- vízlágyítás

- zománcbevonatok, kerámia,boroszilikát üveg készítése

- égésgátló

Szabályos sók előállítási módszerei

• Arrhenius: bázis + sav = só + víz

• Brönsted: bázisanhidrid + sav = só + víz

• Lewis (Lux): bázis + savanhidrid = só + víz

• Lewis (Lux): bázisanhidrid + savanhidrid = só

• Brönsted: gyenge sav sója + erős sav = erős sav sója + gyenge sav

• Redoxireakció:

Page 9: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

9

Sav-bázis reakciók típusai a Brönsted-elmélet szerint III.

5. Savanyú sók anionjainak amfoter (amfiprotikus) viselkedése

• Na2HPO4 disszociációja:

• erősebb savval szemben a hidrogénfoszfát bázisként viselkedik:

• erősebb bázissal szemben a hidrogénfoszfát savként viselkedik:

Sav-bázis reakciók típusai a Brönsted-elmélet szerint IV.

6. Sók vizes oldatának kémhatása, hidrolízis (= vízzel való kémiai reakció)

• szabályos só vizes oldatának kémhatása semleges is (NaCl),

• savanyú sók vizes oldatának kémhatása lehet savas is (NaH2PO4),

A sóoldat kémhatását a disszociációval keletkező ionok hidrolízisre valóhajlama, tehát a vízhez mért sav/bázis erőssége szabja meg.

de akár lúgos is (Na2HPO4):

Page 10: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

10

• Ionok egyedi sav-bázis tulajdonságai (hidrolízise)

- A hidrolízis visszaszorítása

- Hidrolizáló kationt és aniont tartalmazó sóoldatok kémhatása

- preparátum: kalcium-hidrogén-foszfát előállítása és tisztaságvizsgálata

• Gázhalmazállapot

- A tökéletes gázok kinetikus elmélete, diffúzió, effúzió

- Reális gázok

- Tökéletes gázok, gáztörvények

Általános és szervetlen kémia

Laborelıkészítı elıadás IV.

Ionok egyedi sav-bázis tulajdonságai (hidrolízise)

semleges ionok bázikus ionok savas ionok

anionok

kationok

• bázikus anionok hidrolízise:

• savas anionok disszociációja (!)

• az ammóniumion hidrolízise:

Page 11: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

11

Amfiprotikus anionok: hidrolízis vagy disszociáció?

• primer foszfátion:

−−++ OHPOHOHPOH 43242hidrolízis:

disszociáció: +−−++ OHHPOOHPOH 3

24242

• szekunder foszfátion:

−−−++ OHPOHOHHPO 422

24hidrolízis:

disszociáció: +−−++ OHPOOHHPO 3

342

24

• tercier foszfátion: nem amfiprotikus, csak lúgos hidrolízis lehetséges:

−−−++ OHHPOOHPO 2

4234

A hidratált fémionok hidrolízise

• háromértékű kationok akvakomplexeinek kétlépcsős hidrolízise:

• a keletkező bázikus sók kiválása gyakorlatilag teljesség teszi a hidrolízist:

• kétértékű kationok akvakomplexeinek egylépcsős hidrolízise:

tömör írásmóddal:

Page 12: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

12

A hidrolízis visszaszorítása erős savval

Az erősen hidrolizáló fémionok sói csak savfelesleg jelenlétében tarthatók

oldatban, amely visszaszorítja a hidrolízist.

• + HNO3: a hidrolízis visszaszorítása sav-bázis reakcióval:

• + HCl: a hidrolízis visszaszorítását klorokomplex képződése is segíti:

• a vizes hígítás a fenti egyensúlyokat a hidrolízis (csapadékkiválás) irányába

tolja el.

Vizes sóoldatok kémhatása (összefoglalás)

semleges lúgosan hidrolizálóanion

savasan

hidrolizáló

semleges kémhatás

kation

pH ∼ 7semleges

savas kémhatás

pH < 7

savasan hidrolizáló

lúgos kémhatás

pH > 7

savas kémhatás

pH < 7

savas kémhatás

pH < 7

anion Kb és kation Ka

relatív nagysága dönt

Page 13: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

13

Hidrolizáló kationt és aniont tartalmazó sóoldatok kémhatása

• ammónium-formiát:++

++ OHNHOHNH 3324

• ammónium-acetát:

−−++ OHHCOOHOHHCOO 2

++++ OHNHOHNH 3324

−−++ OHCOOHCHOHCOOCH 323

• ammónium-cianid:++

++ OHNHOHNH 3324−−

++ OHHCNOHCN 2

• ammónium-szulfid:++

++ OHNHOHNH 3324

−−−++ OHHSOHS 2

2

Általános oldhatósági szabályokÁltalános szabályAnion Kivételt képző ionok

−Cl−2

4SO

3NO−

4ClO

4HSO

Minden nitrát vízoldható.A legtöbb fém-perklorát vízoldható.A legtöbb fém-klorid vízoldható.A legtöbb fém-szulfát vízoldható.

Minden fém-hidrogén-szulfát oldódik.

−34PO

−24HPO−

42POH−2

3CO−

3HCO−2S

−HS−OH

A legtöbb tercier fém-foszfát oldhatatlan.

A legtöbb szekunder fém-foszfát is,

a primer fém-foszfátok már oldódnak.

A legtöbb fém-karbonát oldhatatlan,

a hidrogén-karbonátok már oldódnak.

A p- és d-mezőbeli fémekkel csapadék,

a hidrogén-szulfidok jól oldódnak.

A p- és d-mezőbeli fémek hidroxidjaicsapadékok.

−+K +

4NH+Ag +2

2Hg+2Pb+2Pb +2Ba +2Sr +2Ca

Alkálifémionok, +

4NH

Alkálifémionok, +

4NH−

Alkálifémionok, +

4NH

s-mező kationjai, +

4NH

Alkálifémionok, +

4NR+2Ba+2Sr+2Ca

Jegyzet 170. oldal

Page 14: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

14

A kalcium-hidrogén-foszfát előállítása

• főreakció:

• zavaró mellékreakcióban (hidrolízis):

• a mellékreakció visszaszorítása foszforsavval:

túlsavanyítás veszélye:

A kalcium-hidrogén-foszfát tisztaságvizsgálata

• vizsgálat kloridionokra a főtermék vizes rázadékában (HNO3 közeg):

• vizsgálat tercier kalcium-foszfátra − kihevítés után ezüst-nitráttal:

szennyezés:

a főtermék hőbomlása:

Page 15: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

15

Gázhalmazállapot: tökéletes gázok, gáztörvények I.

• Tökéletes gáz: - Molekulái között nincs vonzó vagy taszító kölcsönhatás

- A molekulák saját térfogata a gáz által betöltötthöz képest

elhanyagolható (átlagosan nagy távolságok).

• Állapotjelzők: Nyomás (p, Pa), térfogat (V, m3), hőmérséklet (T, K),anyagmennyiség (n, mol)

• Gáztörvények: Az állapotjelzők kapcsolatát és a gáz állapotváltozását írják le.

• Boyle-Mariotte törvény (1662) izoterm állapotváltozásra (T1 = T2)

Állandó hőmérsékleten egy adottmennyiségű gáz térfogatafordítottan arányos a nyomásával:

pV

1∝

2211 VpVp =

p

V

T2 > T1

Gáztörvények II.

• Charles (1787) / Gay-Lussac törvény: izobár állapotváltozásra (p1 = p2)

Állandó nyomáson egy adott

mennyiségű gáz térfogatalineárisan nő a hőmérsékletével:

TV ∝

2

2

1

1

T

V

T

V=

Termodinamikai hőmérsékleti skála

(Lord Kelvin): 273,15CK o+= /T/T

T

p2 > p1

V-273,15 °C

• Gay-Lussac II. törvénye: izochor állapotváltozásra (V1 = V2)

Állandó térfogaton egy adott mennyiségű gáz nyomása lineárisan nő a hőmérsékletével:

Tp ∝

2

2

1

1

T

p

T

p=

Page 16: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

16

Gáztörvények III.

• Avogadro tétele (1811)

• Egyesített gáztörvény

• Moláris térfogat

• Gáz sűrűsége

A gázmolekulák négyzetesközépsebessége:

A tökéletes gázok kinetikus elmélete

• A modell alapfeltevései:

- A nagyszámú, független gázmolekula tökéletesen rugalmasan ütközik egymással és az edény falával. Az ütközések között egyenes vonalú, haladó mozgást végeznek,

kiterjedésükhöz (10−9 m) képest nagy távolságokon át (közepes szabad úthossz).

- A gázmolekulák átlagos sebessége, (pontosabban ) és kinetikus energiája csak a hőmérséklettől függ:

v 2v

• Az elméletből levezethető eredmény:

V

vMp

3

2

=

23

2

2

kRTvM

E ==

2

2

kvM

E = (1 mol gázra)

32 kE

pV =⇒

Tapasztalati törvény:

RTpV =

Page 17: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

17

Gázok diffúziója

• Diffúzió: egy edényben, ahol kezdetben térben inhomogén koncentráció-eloszlás van, a molekulák állandó mozgásának hatására spontán anyag-áramlás alakul ki a koncentrációk térbeli kiegyenlítésére.

koncentráció-

gradiens

anyagáramlás

Graham diffúziós törvénye (1832)

• Demonstrációs kísérlet: ammónia és hidrogén-klorid diffúziósebessége

NH3 vatta HCl vatta

Page 18: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

18

Gázok effúziója

• Effúzió: gáz átáramlása egy nagyobb nyomású térrészből egy kisebbnyomású térrészbe (vákuumba) szűk résen vagy porózus rétegen keresztül.

• Graham törvénye az effúzióra is érvényes és alapja izotópok gázfázisúelválasztásának, pl.

• Az A0 területű lyukon időegység alatt kilépő molekulák száma:

pA0

(2πmkT)1/2

A gázmolekulák sebességeloszlása

kinetikus energia gyakorisága T hőmérsékleten:

∑ −

=

j

RT/E

RT/E

i

j

i

e

e

N

Nk,

k,iE k,

(Maxwell-Boltzmann eloszlás)

M

RTv

32=

• Legvalószínűbb sebesség:

• Átlagsebesség:

M

RTv

π

8=

Page 19: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

19

Gázelegyek

• G számú tökéletes gázból álló elegy össz-anyagmennyisége:

nnnnni

i ==+++ ∑G21 ...

• az egyes gázok parciális nyomása: a gázelegy össznyomása:

V

RTnp ii =

• az egyes gázok móltörtjei: 1... G21 ==+++ ∑i

ixxxxn

nx i

i =

V

RTnp =

• az össznyomás a parciális nyomások összege (Dalton-törvény)

∑∑

=

i

i

i

iV

RTnp ∑=

i

inV

RTpn

V

RT==

• gázelegy átlagos moláris tömege:

∑=+++=i

ii xMxMxMxMM G22211 ...

• gázelegyek esetén a térfogattört (V/V%) és a móltört (n/n%) azonos számértékűek

Reális gázok

• Az ideális gáz tulajdonságai még függetlenek az anyagi minőségtől.

• Nagyobb nyomáson, illetve alacsonyabb hőmérsékleten, ahogyan a gáz egyreközelebb kerül a cseppfolyósodáshoz, a gáz viselkedése már nem követi a tökéletesgáz állapotegyenletét:

Page 20: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

20

Általános és szervetlen kémia

Laborelıkészítı elıadás V.

(Ideális gázokkal kapcsolatos számítási feladatok)

• A redoxireakciók bevezetése

- A legfontosabb oxidáló és redukálószerek

- A spontán lejátszódó redoxireakciók

Oxidációs szám, redoxireakciók

• Elektronegativitás: a kémiai kötésben levő atom elektronvonzó képessége

• Oxidációs szám: a kovalens kötést alkotó elektronpár(oka)t gondolatban a

nagyobb elektronegativitású atomhoz rendeljük.

⇒ az elemi állapotúnál több elektront tartalmazó atom negatív, a másik pozitív(formális) töltésre tesz szert, ez az oxidációs szám.

az oxidációs szám megállapításának szabályai, gyakorló feladatok:jegyzet 110-115. oldal !

• Redukció: elektronfelvétel (oxidációs szám csökken)

• Oxidáció: elektronleadás (oxidációs szám nő)

• Redoxireakció: elektronátmenet két redoxipár oxidált és redukált formája között

Page 21: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

21

Redukáló- és oxidálószerek relatív erőssége

• Redoxirendszerek relatív erősségének megítéléséhez az összes redoxifolyamatota redukció irányába írjuk fel.

Zn2+ + 2 e− Zn E°(Zn2+/Zn) = −0,76 V

2 H+ + 2 e− H2E°(H+/H2) = 0 V

• Az elemek redoxitulajdonságait (oxidálóképességét) számszerűen az E°standardelektródpotenciállal jellemezzük.

F2 + 2 e− 2 F− E°(F2/F−) = +2,87 V

Cl2 + 2 e− 2 Cl− E°(Cl2/Cl−) = +1,36 V

Br2 + 2 e− 2 Br− E°(Br2/Br−) = +1,07 V

I2 + 2 e− 2 I− E°(I2/I−) = +0,54 V

Mg2+ + 2 e− Mg E°(Mg2+/Mg) = −2,36 V

ClO3 + 6 H+ + 2 e− Cl− + 3 H2O

A legfontosabb oxidálószerek I.oxidált forma elektronfelvétel redukált termék

F2 2 F−

• Az elemi formát nem tartalmazó redoxirendszerek erősségét az E°standardredoxipotenciállal jellemezzük (máshogy kell mérni, de az elemek standard-

potenciáljával közös skála).

MnO4 + 8 H+ + 5 e− Mn2+ + 4 H2O−

+ 2 e−

OCl− + H2O + 2 e− Cl− + 2 OH−

OBr−, OI− Br−, I−

MnO4 + 2 H2O + 3 e− MnO2 + 4 OH−−

MnO4 + e− MnO4− 2−

Cl2, Br2 (I2) 2 Cl−, 2 Br− (2 I−)

BrO3, IO3 Br−, I−

− −

Page 22: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

22

cc. salétromsav: NO3 + 2 H+ + e− NO2 + H2O

A legfontosabb oxidálószerek II.oxidált forma elektronfelvétel redukált termék

Fe3+ + e− Fe2+

cc. kénsav: SO4 + 4 H+ + 2 e− SO2 + 2 H2O2−

H2O2 + 2 e− 2 OH−

Cr2O7 + 14 H+ + 6 e− Cr3+ + 7 H2O2−

CrO4 + 4 H2O + 3 e− [Cr(OH)4]− + 4 OH−2−

O2 + 4 H+ + 4 e− 2 H2O

MnO2 + 4 H+ + 2 e− Mn2+ + 2 H2O

PbO2 Pb2+

Ce4+ + e− Ce3+

A legfontosabb redukálószerekredukált forma elektronleadás oxidált termék

Zn 2 e− + Zn2+

és az összes E°< 0 fém

H2 (g) 2 e− + 2 H+

H2S (g) 2 e− + S + 2 H+

S2− S

SO2 (g) + 2 H2O 2 e− + SO4 + 4 H+2−

SO3 + 2 OH− 2 e− + SO4 + H2O2− 2−

C vagy CO CO2

[SnCl4]2− + 2 Cl− 2 e− + [SnCl6]2−

[Sn(OH)4]2− + 2 OH− 2 e− + [Sn(OH)6]2−

2 I− 2 e− + I2

H2O2 2 e− + O2 + 2 H+

Page 23: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

23

Cu2+ + Zn Zn2+ + Cu

Spontán lejátszódó redoxireakciók I. Fémek reakciója egymással

• A fémek elektrokémiai („jellemerősségi”) sora növekvő E°szerint (részlet):

K < Ca < Na < Mg < Al < Mn < Zn < Cr < Fe < Co < Ni < Sn < Pb < H2 < Cu < Ag < Hg

Cu2+ + Fe Fe2+ + Cu

Cu2+ + Ag Ag+ + Cu

Cu2+ + Hg Hg2+ + Cu

Al3+ + Fe Fe2+ + Al

Spontán lejátszódó redoxireakciók II. Fémek oldódása savakban

K < Ca < Na < Mg < Al < Mn < Zn < Cr < Fe < Co < Ni < Sn < Pb < H2 < Cu < Ag < Hg

• Fémoldódás oxidáló savakban:

cc. kénsav:

cc. (63 m/m%) HNO3:

30 m/m% HNO3:

Page 24: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

24

I2 + Cl2 IO3 + Cl−

Spontán lejátszódó redoxireakciók III. Halogénvegyületek reakciói

I2/I− < Br2/Br− < IO3/I2 < ClO4/ClO3 < Cl2/Cl− < BrO3/Br2 < F2/F−− −− −

E°(V): +0,54 +1,07 +1,20 +1,21 +1,36 +1,48 +2,87

2 Cl− + Br2 Cl2 + 2 Br−

ClO4 + Br− ClO3 + Br2− −

2 Fe2+ + I2 2 Fe3+ + 2 I−

Spontán lejátszódó redoxireakciók IV.

I2/I− < Fe3+/Fe2+ < Br2/Br− < Cl2/Cl−

E°(V): +0,54 +0,77 +1,07 +1,36

2 Fe2+ + Cl2 2 Fe3+ + 2 Cl−

2 Fe2+ + Br2 2 Fe3+ + 2 Br−

Page 25: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

25

Egy 22 °C-os laboratóriumban 2 bar a nyomás a 20 literes argon-palackban. Mekkora tömegű gázt használtunk el a munka során, ha a kültéri tárolóba (30 °C) visszavitt palackon 0,3 bar nyomás olvasható le?A(Ar) = 40 g/mol

P1.

Ideális gázokkal kapcsolatos számítási feladatok

m = 1,39 mol ⋅ 40 g/mol = 55,6 g argont használtunk el.

Page 26: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

26

Egy tó fenekéről (10 m mélyről; 8 °C) levegőbuborék száll fel a felszínre,ahol 984 hPa légköri nyomás és 24 °C uralkodik. Hányszorosára változika buborék térfogata? A víz átlagsűrűsége 1 g/cm3; g = 9,81 m/s2

P2.

13,2=

A száraz levegő összetétele (V/V%): 78% N2, 21% O2, 0,4% CO2, ...Mekkora a levegő átlagos moláris tömege és mekkora standardállapotbana főkomponensek parciális nyomása? A tengerben egy adott mélységben5 bar a nyomás. Milyen összetételű gázkeverék legyen a búvár palack-jában, hogy benne az oxigén parciális nyomása megegyezzen a felszínivel?

P3.

.beállítani kell keveréket tartalmúO %/ 4,2 tehát 2VV

Page 27: Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III.analitika.elte.hu/doc/III-IV-V-előadás.pdfÁltalános és szervetlen kémia Laborelıkészítıelıadás III. •

27

Felületén részlegesen oxidálódott alumíniumfólia 0,100 g-os darabját fölös sósavban oldjuk:

2 Al + 6 HCl = AlCl3 + 3 H2

és a keletkező hidrogéngázt víz felett gyűjtük össze. Hány % fémet tartalmazott a minta, ha a 27,0 °C-os laborban, 752,0 Hgmm külső nyomás mellett 84,7 cm3 hidrogén fejlődött?A(Al) = 27,0 g/mol; a vízgőz tenziója ezen a hőfokon 3,6 kPa.

P4.

tehát 59,1 m/m% fémet tartalmaz az Al-fólia.