τα βιβλία των επιτυχιών

Transcript

1 Τα βιβλία των Εκδόσεων Πουκαμισάς συμπυκνώνουν την πολύχρονη διδακτική εμπειρία των συγγραφέων μας και αποτελούν το βασικό εκπαιδευτικό υλικό που χρησιμοποιούν οι μαθητές των φροντιστηρίων μας. Μέσα από τη διαρκή τους αξιοποίηση στις τάξεις μας διασφαλίζουμε τον εμπλουτισμό τους, τη συνεχή τους βελτίωση και την επιστημονική τους αρτιότητα, καθιστώντας τα βιβλία των Εκδόσεών μας εγγύηση για την επιτυχία των μαθητών. τα βιβλία των επιτυχιών

2 Στέφανος Γεροντόπουλος Μιχά λ η ς Γκ έ κ ο ς Δρ. Μα ρ ί ν ο ς Ιω ά ν ν ο υ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ Γ Λυκείου Θετικών Σπουδών & Σπουδών Υγείας b τόμος

3 Κάθε αντίτυπο φέρει την υπογραφή ενός εκ των συγγραφέων Σειρά: Γενικο Λυκειο Γ Λυκείου Θετικών Σπουδών & Σπουδών Υγείας Ανόργανη Χημεία Γ Λυκείου, β τόμος Στέφανος Γεροντόπουλος, Μιχάλης Γκέκος, Μαρίνος Ιωάννου ISBN: SET: Επιμέλεια κειμένου: Γεωργία Κουτσούγερα Σελιδοποίηση: Γεωργία Λαμπροπούλου, Μαλβίνα Κότο Προσαρμογή εξωφύλλου: Ηρώ Νικολάου Υπεύθυνη έκδοσης: Μαλβίνα Κότο Copyright 2019 ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ, Στέφανος Γεροντόπουλος, Μιχάλης Γκέκος, Μαρίνος Ιωάννου για την ελληνική γλώσσα σε όλο τον κόσμο Εικόνες: commons.wikimedia.org, wikiwand.com, en.wikipedia.org, freepik.com Κυκλοφορία έκδοσης: Οκτώβριος 2019 Επικοινωνία με συγγραφείς: Στέφανος Γεροντόπουλος Μιχάλης Γκέκος Μαρίνος Ιωάννου Απαγορεύεται η με οποιονδήποτε τρόπο, μέσο και μέθοδο αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, μετάφραση, διασκευή, θέση σε κυκλοφορία, παρουσίαση, διανομή και η εν γένει πάσης φύσεως χρήση και εκμετάλλευση του παρόντος έργου στο σύνολό του ή τμηματικά, καθώς και της ολικής αισθητικής εμφάνισης του βιβλίου (στοιχειοθεσίας, σελιδοποίησης κ.λπ.) και του εξωφύλλου του, σύμφωνα με τις διατάξεις της υπάρχουσας νομοθεσίας περί προστασίας πνευματικής ιδιοκτησίας και των συγγενικών δικαιωμάτων περιλαμβανομένων και των σχετικών διεθνών συμβάσεων. Αριθμός έκδοσης: 1η Αριθμός αντιτύπων: 900 Λ. Βουλιαγμένης 46 & Αλεξιουπόλεως, ΤΚ Αργυρούπολη Τ

4 Περιεχόμενα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΟΞΕΑ ΒΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΙΟΝΤΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ 5.1 Υδατικά διαλύματα Εκφράσεις περιεκτικότητας Διάσταση ιοντισμός Βαθμός ιοντισμού Σταθερές ισορροπίας Κa/Kb ph/poh Διαλύματα ισχυρών ηλεκτρολυτών Διαλύματα ασθενών ηλεκτρολυτών Υδρόλυση αλάτων Επίδραση κοινού ιόντος Ρυθμιστικά διαλύματα Πρωτολυτικοί δείκτες ογκομέτρηση Επαναληπτικές ασκήσεις για λύση ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ 6.1 Ατομικά πρότυπα Ατομικά τροχιακά Αρχές ηλεκτρονιακής δόμησης Περιοδικός πίνακας Επαναληπτικές ασκήσεις για λύση ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 7.1 Οξείδωση, αναγωγή και αριθμός οξείδωσης Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής στην Ανόργανη Χημεία Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής στην Οργανική Χημεία ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Περιοδικός πίνακας Πίνακας σχετικών ατοµικών µαζών Βιβλιογραφία

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΟΞΕΑ ΒΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΙΟΝΤΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

6 5.1 ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 1. Τι ονομάζουμε διάλυμα; Διάλυμα είναι ένα ομογενές μίγμα δύο ή περισσότερων ουσιών. Σε κάθε διάλυμα διακρίνουμε τον διαλύτη, ο οποίος συνήθως είναι το συστατικό που βρίσκεται σε περίσσεια, στις περισσότερες περιπτώσεις είναι το νερό, και τις διαλυμένες ουσίες, οι οποίες είναι τα υπόλοιπα συστατικά του διαλύματος. Ένας τρόπος ταξινόμησης των διαλυμάτων φαίνεται στο σχήμα 1: Δεν είναι πάντα εύκολο να διακρίνουμε σε ένα διάλυμα ποιος είναι ο διαλύτης και ποια η διαλυμένη ουσία. ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΣΤΕΡΕΑ Όπως για παράδειγμα τα κράματα ΥΓΡΑ ΑΕΡΙΑ Όπως για παράδειγμα ο ατμοσφαιρικός αέρας Διαλυμένη ουσία στερεή, όπως για παράδειγμα η ζάχαρη στο νερό Διαλυμένη ουσία υγρή, όπως για παράδειγμα το οινόπνευμα στο νερό Διαλυμένη ουσία αέρια, όπως για παράδειγμα το οξυγόνο στο νερό Σχήμα 1: Ταξινόμηση διαλυμάτων 2. Τι ονομάζουμε περιεκτικότητα ενός διαλύματος; Ποιες εκφράσεις περιεκτικότητας γνωρίζετε; Η περιεκτικότητα ενός διαλύματος εκφράζει την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας σε ορισμένη ποσότητα διαλύματος. Υπάρχουν οι εξής εκφράσεις περιεκτικότητας: i. α % w/w: Στα 100 g διαλύματος υπάρχουν α g διαλυμένης ουσίας. ii. α % w/v: Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν α g διαλυμένης ουσίας. iii. α % v/v: Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν α ml διαλυμένης ουσίας. iv. α ppm: Σε μέρη διαλύματος υπάρχουν α μέρη διαλυμένης ουσίας. v. α ppb: Σε μέρη διαλύματος υπάρχουν α μέρη διαλυμένης ουσίας. Η συγκέντρωση (Molarity) ενός διαλύματος δίνεται από τον τύπο: C = n V Όπου: C: η συγκέντρωση του διαλύματος n: mol διαλυμένης ουσίας V: όγκος διαλύματος σε λίτρα. 11

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 vi. α Μ (Molarity): Στα ml διαλύματος υπάρχουν α mol διαλυμένης ουσίας. vii. α m (Molality): Στα g διαλύτη υπάρχουν α mol διαλυμένης ουσίας. Στο μόριο του νερού το κοινό ζεύγος των ηλεκτρονίων του κάθε δεσμού Ο Η είναι μετατοπισμένο προς την πλευρά του ατόμου του Ο που είναι πιο ηλεκτραρνητικό, με αποτέλεσμα να δημιουργείται κλάσμα αρνητικού φορτίου στο Ο και κλάσμα θετικού φορτίου στο Η. Έτσι το μόριο του νερού είναι δίπολο: Η δ O δ + δ + Τυπική συγκέντρωση ονομάζεται η ποσότητα της ένωσης, σε mol, που περιέχεται σε ml διαλύματος πριν από τη διάσταση ή τον ιοντισμό της. Για παράδειγμα, διάλυμα CH 3 COOH 0,1 M σημαίνει ότι σε ποσότητα νερού διαλύθηκαν 0,1 mol CH 3 COOH και προέκυψαν ml διαλύματος. Επειδή τα μόρια του CH 3 COOH ιοντίζονται, η πραγματική συγκέντρωση του CH 3 COOH είναι μικρότερη από 0,1 Μ. Η Α ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Ασκήσεις μετατροπής μίας έκφρασης περιεκτικότητας σε μία άλλη. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ i. Γράφουμε τη δοσμένη έκφραση περιεκτικότητας και από κάτω τη ζητούμενη. ii. Βρίσκουμε ποιες μετατροπές πρέπει να γίνουν και τις κάνουμε. iii. Γράφουμε τη δοσμένη έκφραση περιεκτικότητας με τις μετατροπές που κάναμε και στη συνέχεια κάνουμε αναγωγή στα 100/1.000, g/ml, διαλύματος/διαλύτη. ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ g ml διαλύματος Από τον τύπο της πυκνότητας: m=d V (ml σεg) d= m V V= m d (g σε ml) όπου m μάζα διαλύματος και V όγκος αυτού. g mοl διαλυμένης ουσίας Από τον τύπο: n = M m r ή m = n M r (g σε mol) (mol σε g) όπου m μάζα διαλυμένης ουσίας και Μ r η σχετική μοριακή μάζα αυτής. g διαλύματος g διαλυμένης ουσίας Από τον τύπο: m διαλύματος = m διαλυμένης ουσίας + m διαλύτη ή m διαλυμένης ουσίας = m διαλύματος m διαλύτη 12

8 5.1 ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Εφαρμογή 1 Ποια η συγκέντρωση διαλύματος ΝaOH 12 % w/v; (NaOH) = 40] Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν 12 g διαλυμένης ουσίας. Στα ml διαλύματος υπάρχουν α mol διαλυμένης ουσίας. Προφανώς πρέπει να μετατρέψουμε τα g της διαλυμένης ουσίας σε mol. Από τον τύπο: n = M m ή n = 12 ή n = 0,3 mol r 40 Άρα: Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν 0,3 mol διαλυμένης ουσίας. Στα ml διαλύματος υπάρχουν α mol διαλυμένης ουσίας. Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε α = 3 mol, οπότε το διάλυμα είναι 3 Μ. Εφαρμογή 2 Δίνεται διάλυμα ΝaΟΗ 10 % w/w του οποίου η πυκνότητα είναι 1,2 g/ml. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος αυτού; (NaOH) = 40] Στα 100 g διαλύματος υπάρχουν 10 g διαλυμένης ουσίας. Στα ml διαλύματος υπάρχουν α mol διαλυμένης ουσίας. Προφανώς πρέπει να μετατρέψουμε τα g της διαλυμένης ουσίας σε mol και τα g διαλύματος σε ml. n = M m ή n = 10 ή n = 0,25 mol r 40 d = m ή V = m V d ή V = 100 ή V = 83,3 ml 1,2 Στα 83,3 ml διαλύματος υπάρχουν 0,25 mol διαλυμένης ουσίας. Στα ml διαλύματος υπάρχουν α mol διαλυμένης ουσίας. Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε α = 3 mol, οπότε το διάλυμα είναι 3 Μ. 13

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ανάμιξη διαλυμάτων ουσιών που δεν αντιδρούν μεταξύ τους οδηγεί στην αραίωση του ενός διαλύματος με το άλλο οπότε χρησιμοποιούμε τον τύπο: n ΑΡΧΙΚΑ ή C ΑΡΧ V ΑΡΧ V ΤΕΛ για κάθε διάλυμα χωριστά. Β ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Ασκήσεις αραίωσης (προσθήκη νερού) συμπύκνωσης (εξάτμιση νερού). ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Στις ασκήσεις αυτές η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας είναι ίδια στο αρχικό και στο τελικό διάλυμα (σχήμα 2): Έλεγχος κατανόησης 1: Ποιες κατηγορίες ασκήσεων στα διαλύματα γνωρίζετε; Έλεγχος κατανόησης 1 (απάντηση): Οι κατηγορίες ασκήσεων στα διαλύματα είναι οι εξής: i. Ασκήσεις μετατροπής μίας έκφρασης περιεκτικότητας σε μία άλλη. ii. Ασκήσεις αραίωσης συμπύκνωσης. iii. Ασκήσεις ανάμιξης διαλυμάτων της ίδιας ουσίας. iv. Ασκήσεις ανάμιξης διαλυμάτων ουσιών που δεν αντιδρούν μεταξύ τους. v. Ασκήσεις ανάμιξης ουσιών που αντιδρούν μεταξύ τους. + αρχικό διάλυμα ποσότητα νερού τελικό διάλυμα Σχήμα 2: Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας παραμένει σταθερή κατά την αραίωση Στις ασκήσεις αυτές ακολουθούμε την εξής πορεία: i. Βρίσκουμε το ποσό της διαλυμένης ουσίας στην ποσότητα του διαλύματος. ii. Καταστρώνουμε την εξής αναλογία: Ποσότητα αρχικού διαλύματος + ή ποσότητα Η 2 Ο Ποσότητα διαλυμένης ουσίας αρχικού διαλύματος Έκφραση περιεκτικότητας τελικού διαλύματος iii. Από την παραπάνω αναλογία προσδιορίζουμε τον άγνωστο. Εάν η άσκηση μας δίνει ή μπορούμε να βρούμε τη συγκέντρωση του διαλύματος, χρησιμοποιούμε τον τύπο: n ΑΡΧΙΚΑ ή C ΑΡΧ V ΑΡΧ V ΤΕΛ Όπου: C ΑΡΧ : η συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος C ΤΕΛ : η συγκέντρωση του τελικού διαλύματος V ΑΡΧ : ο όγκος σε L του αρχικού διαλύματος V ΤΕΛ : ο όγκος σε L του τελικού διαλύματος 14

10 5.1 ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Εφαρμογή 4 Ποια η % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος που προκύπτει, εάν σε 400 ml διαλύματος ΝaOH 12 % w/v προσθέσουμε 400 ml νερού; Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν 12 g διαλυμένης ουσίας. Στα 400 ml διαλύματος υπάρχουν α g διαλυμένης ουσίας. Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε α = 48 g διαλυμένης ουσίας. Στα ml τελικού διαλύματος υπάρχουν 48 g διαλυμένης ουσίας. Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν x g διαλυμένης ουσίας. Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε x = 6 g, οπότε το διάλυμα είναι 6 % w/v. Εφαρμογή 5 Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος ΝaOH που προκύπτει, εάν σε 400 ml διαλύματος ΝaOH 3 Μ προσθέσουμε 800 ml νερού; Αφού έχουμε τη συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο: n ΑΡΧΙΚΑ ή C ΑΡΧ V ΑΡΧ V ΤΕΛ ή 0,4 3 1,2 ή C ΤΕΛ = 1 Μ Εφαρμογή 6 Δίνεται διάλυμα ΝaΟΗ 3 Μ. Πόσα ml νερού και πόσα ml του διαλύματος αυτού πρέπει να αναμιχθούν για να πάρουμε διάλυμα ΝaΟΗ 1 Μ όγκου 600 ml; Αφού έχουμε τη συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο: n ΑΡΧΙΚΑ ή C ΑΡΧ V ΑΡΧ V ΤΕΛ ή 3V ΑΡΧ = 1 0,6 ή V ΑΡΧ = 0,2 L οπότε V ΝΕΡΟΥ = 0,4 L ή 400 ml 15

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Εφαρμογή 7 Δίνεται διάλυμα ΝaΟΗ 3 Μ. Mε ποια αναλογία πρέπει να αναμιχθούν το διάλυμα αυτό με νερό, για να πάρουμε διάλυμα ΝaΟΗ 1 Μ; Αφού έχουμε τη συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο: n ΑΡΧΙΚΑ ή C ΑΡΧ V ΑΡΧ V ΤΕΛ ή 3V ΑΡΧ = 1(V ΑΡΧ + V ΝΕΡΟΥ ) ή 2V ΑΡΧ = V ΝΕΡΟΥ ή V ΑΡΧ = V 1 ΝΕΡΟΥ 2 Εφαρμογή 8 Σε 400 ml διαλύματος ΝaOH 3 Μ προσθέτουμε 400 ml διαλύματος ΚOH 2 Μ. Ποια η συγκέντρωση όλων των ουσιών στο τελικό διάλυμα; Έχουμε ανάμιξη διαλύματων ουσιών που δεν αντιδρούν μεταξύ τους, οπότε θα χρησιμοποιήσουμε τον τύπο της αραίωσης για κάθε διάλυμα ξεχωριστά: n ΑΡΧΙΚΑ ή C ΑΡΧ V ΑΡΧ = C TEΛ V TEΛ C TEΛ(ΝaΟΗ) =1,5 Μ C TEΛ (ΚΟΗ)=1Μ Εφαρμογή 9 Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος ΝaOH που προκύπτει, εάν 500 ml διαλύματος ΝaOH 1 Μ θερμανθούν μέχρι βρασμού, οπότε ο όγκος του διαλύματος γίνει 200 ml; n ΑΡΧΙΚΑ ή C ΑΡΧ V ΑΡΧ V ΤΕΛ ή 1 0,5 0,2 ή C ΤΕΛ = 2,5 Μ 16

12 5.1 ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Γ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ i. Ασκήσεις ανάμιξης διαλυμάτων της ίδιας ουσίας. ii. Ασκήσεις προσθήκης επιπλέον mol διαλυμένης ουσίας σε διάλυμά της. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα είναι ίση με το άθροισμα των ποσοτήτων της διαλυμένης ουσίας στα διαλύματα που αναμιγνύονται, όπως φαίνεται και στο σχήμα 3: Όταν προσθέτουμε mol διαλυμένης ουσίας σε στερεή κατάσταση ο τύπος που χρησιμοποιούμε είναι: n 1 + n ΣΤ = n ΤΕΛ ή C 1 V 1 + n ΣΤ V 1 Η προσθήκη του στερεού θεωρούμε ότι δεν αλλάζει τον όγκο του διαλύματος. + Διάλυμα 1 Διάλυμα 2 τελικό διάλυμα Σχήμα 3: Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα είναι ίση με το άθροισμα των ποσοτήτων της διαλυμένης ουσίας στα διαλύματα που αναμιγνύονται ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Στις ασκήσεις αυτές ακολουθούμε την εξής πορεία: i. Βρίσκουμε το ποσό της διαλυμένης ουσίας στην ποσότητα του πρώτου διαλύματος. ii. Βρίσκουμε το ποσό της διαλυμένης ουσίας στην ποσότητα του δεύτερου διαλύματος. iii. Καταστρώνουμε την εξής αναλογία: Ποσότητα αρχικού διαλύματος + Ποσότητα δεύτερου διαλύματος Ποσότητα διαλυμένης ουσίας πρώτου διαλύματος + Ποσότητα διαλυμένης ουσίας δεύτερου διαλύματος + Ποσότητα διαλυμένης ουσίας που πιθανά προσθέτουμε Έκφραση περιεκτικότητας τελικού διαλύματος iv. Από την παραπάνω αναλογία προσδιορίζουμε τον άγνωστο. Όταν προσθέτουμε mol διαλυμένης ουσίας σε αέρια κατάσταση, ο τύπος που χρησιμοποιούμε είναι: n 1 + n ΑΕΡ = n ΤΕΛ ή C 1 V 1 + n ΑΕΡ V 1 Η προσθήκη του αερίου θεωρούμε ότι δεν αλλάζει τον όγκο του διαλύματος. Εάν η άσκηση μας δίνει η μπορούμε να βρούμε τις συγκεντρώσεις του διαλυμάτων χρησιμοποιούμε τον τύπο: n 1 + n 2 ή C 1 V 1 + C 2 V 2 V ΤΕΛ Όπου: C 1 : η συγκέντρωση του διαλύματος 1 C 2 : η συγκέντρωση του διαλύματος 2 C ΤΕΛ : η συγκέντρωση του τελικού διαλύματος V 1 : ο όγκος σε L του διαλύματος 1 V 2 : ο όγκος σε L του διαλύματος 2 V ΤΕΛ : ο όγκος σε L του τελικού διαλύματος 17

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Εφαρμογή 10 Ποια ειναι η % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος που προκύπτει, εάν σε 400 ml διαλύματος ΝaOH 12 % w/v προσθέσουμε 400 ml διαλύματος ΝaOH 6 % w/v; A διάλυμα: Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν 12 g διαλυμένης ουσίας. Στα 400 ml διαλύματος υπάρχουν α g διαλυμένης ουσίας. Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε α = 48 g διαλυμένης ουσίας. Β διάλυμα: Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν 6 g διαλυμένης ουσίας. Στα 400 ml διαλύματος υπάρχουν β g διαλυμένης ουσίας. Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε β = 24 g διαλυμένης ουσίας. Τελικό διάλυμα: Στα ml τελικού διαλύματος υπάρχουν 72 g διαλυμένης ουσίας. Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν α g διαλυμένης ουσίας. Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε α = 9 g, οπότε το διάλυμα είναι 9 % w/v. Εφαρμογή 11 Σε 400 ml διαλύματος 12 % w/v ΝaOH προσθέσουμε ορισμένη ποσότητα διαλύματος ΝaOH 6 % w/v, οπότε προκύπτει διάλυμα ΝaOH 9 % w/v. Ποια η ποσότητα διαλύματος ΝaOH 6 % w/v που προσθέσαμε; A διάλυμα: Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν 12 g διαλυμένης ουσίας. Στα 400 ml διαλύματος υπάρχουν α g διαλυμένης ουσίας. Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε α = 48 g διαλυμένης ουσίας. Β διάλυμα: Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν 6 g διαλυμένης ουσίας. Στα V ml διαλύματος υπάρχουν β g διαλυμένης ουσίας. Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε β = 100 6V ή 0,06V g διαλυμένης ουσίας. Τελικό διάλυμα: Στα V ml τελικού διαλύματος υπάρχουν ,06V g διαλυμένης ουσίας. Στα 100 ml διαλύματος υπάρχουν 9 g διαλυμένης ουσίας. Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε V = 400 ml 18

14 5.1 ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Εφαρμογή 12 Ποια η συγκέντρωση διαλύματος ΝaOH που προκύπτει, εάν σε 400 ml διαλύματος ΝaOH 3 Μ προσθέσουμε 400 ml διαλύματος ΝaOH 1 Μ; Αφού έχουμε τη συγκέντρωση των δύο διαλυμάτων, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο: n 1 + n 2 ή C 1 V 1 + C 2 V 2 V ΤΕΛ ή 0, ,4 1 0,8 ή C ΤΕΛ = 2 Μ Εφαρμογή 13 Πόσα ml διαλύματος ΝaOH 3 Μ πρέπει να προσθέσουμε σε 400 ml διαλύματος ΝaOH 1 Μ, για να πάρουμε διάλυμα ΝaOH 2 Μ; Αφού έχουμε τη συγκέντρωση των δύο διαλυμάτων μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο: n 1 + n 2 ή C 1 V 1 + C 2 V 2 V ΤΕΛ ή V ,4 1 (V 1 + 0,4) ή V 1 = 0,4 L ή 400 ml Εφαρμογή 14 Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε διάλυμα ΗCl 0,1 Μ με διάλυμα ΗCl 0,3 Μ, για να πάρουμε διάλυμα ΗCl 0,2 Μ; Αφού έχουμε τη συγκέντρωση των δύο διαλυμάτων, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο: n 1 + n 2 ή C 1 V 1 + C 2 V 2 V ΤΕΛ ή V 1 0,1 + V 2 0,3 = 0,2(V 1 + V 2 ) ή V 1 = V 2 Εφαρμογή 15 Σε 200 ml διαλύματος ΝaOH 2 Μ προσθέτουμε, χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος, 4 g στερεού ΝaOH, οπότε προκύπτει διάλυμα όγκου 200 ml. Ποια η συγκέντρωση του ΝaOH στο τελικό διάλυμα; (NaOH) = 40] Βρίσκουμε τα mol του ΝaΟΗ: n = M m ή n = 4 ή n = 0,1 mol r 40 19

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Έχουμε προσθήκη στερεού, οπότε θα χρησιμοποιήσουμε τον τύπο: n 1 + n ΣΤΕΡΕΟΥ ή C 1 V 1 + n ΣΤΕΡΕΟΥ V 1 ή 2 0,2 + 0,1 0,2 ή C ΤΕΛ = 2,5 Μ Εφαρμογή 16 Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος που προκύπτει από την ανάμιξη 400 ml διαλύματος ΗCl 3 M, 400 ml διαλύματος ΗCl 1 Μ, 400 ml νερού και 44,8 L αερίου HCl, μετρημένων σε STP συνθήκες. Η προσθήκη του αερίου δεν μεταβάλλει τον όγκο του διαλύματος. Βρίσκουμε τα mol του HCl: n = 22,4 V 44,8 ή n = 22,4 ή n = 2 mol Έχουμε προσθήκη αερίου, οπότε θα χρησιμοποιήσουμε τον τύπο: n 1 + n 2 + n ΑΕΡΙΟΥ ή C 1 V 1 + C 2 V 2 + n ΑΕΡΙΟΥ V ΤΕΛ ή 0, , (0,4 + 0,4 + 0,4) ή C ΤΕΛ = 3 Μ 20

16 5.1 ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Δ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Ασκήσεις ανάμιξης διαλυμάτων ουσιών που αντιδρούν μεταξύ τους. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Στις ασκήσεις αυτές ακολουθούμε την εξής πορεία: i. Βρίσκουμε τα mol της διαλυμένης ουσίας στην ποσότητα του κάθε διαλύματος. ii. Κατασκευάζουμε πινακάκι και με τη βοήθεια αυτού βρίσκουμε τα mol που απομένουν από κάθε αντιδρών και τα mol που παράγονται από κάθε προϊόν. iii. Βρίσκουμε τις καινούριες συγκεντρώσεις. 21

17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Εφαρμογή 17 Αναμιγνύονται 400 ml διαλύματος ΗCl 0,2 Μ με 400 ml διαλύματος ΝaΟΗ 0,1 Μ. Ποια η συγκέντρωση του ΗCl στο τελικό διάλυμα; Βρίσκουμε τα mol της διαλυμένης ουσίας στην ποσότητα του κάθε διαλύματος: mol(hcl) = C(HCl) V(HCl) = 0,4 0,2 = 0,08 mol(νaοη) = C(NaOH) V(NaOH) = 0,4 0,1 = 0,04 mol ΝaΟΗ + ΗCl ΝaCl + Η 2 Ο Αρχικά 0,04 0,08 Αντιδρούν x x Παράγονται x x Τελικά 0,04 x 0,08 x x x Προφανώς 0,04 x = 0 ή x = 0,04, οπότε mol(hcl) = 0,04 C(HCl) = n HCl ή C(HCl) = 0,04 ή C(HCl) = 0,05 Μ V ΤΕΛ 0,8 Εφαρμογή 18 Πόσα ml διαλύματος ΝaOH 3 Μ πρέπει να προσθέσουμε σε 400 διαλύματος ΗCl 3 Μ για να προκύψει διάλυμα ΝaOH 2 Μ; Βρίσκουμε τα mol της διαλυμένης ουσίας στην ποσότητα του κάθε διαλύματος: mol(hcl) = C(HCl) V(HCl) = 0,4 3 = 1,2 mol(νaοη) = C(NaOH) V(NaOH) = 3V mol ΝaΟΗ + ΗCl ΝaCl + Η 2 Ο Αρχικά 3V 1,2 Αντιδρούν x x Παράγονται x x Τελικά 3V x 1,2 x x x Για να προκύψει διάλυμα ΝaOH 2 Μ, αντιδρά όλο το HCl, οπότε 1,2 x = 0 ή x = 1,2. Οπότε: C(ΝaOH) = n ΝaOH ή 2 = 3V 1,2 V ΤΕΛ 0,4 + V ή V = 2 L 22

18 5.1 ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Εφαρμογή 19 Πόσα ml διαλύματος Ca(OH) 2 3 Μ πρέπει να προσθέσουμε σε 400 ml διαλύματος ΗCl 3 Μ, για να πάρουμε διάλυμα Ca(OH) 2 1 Μ; Βρίσκουμε τα mol της διαλυμένης ουσίας στην ποσότητα του κάθε διαλύματος: mol(hcl) = C(HCl) V(HCl) = 0,4 3 = 1,2 mol(ca(oh) 2 ) = C(Ca(OH) 2 ) V(Ca(OH) 2 ) = 3V mol Ca(ΟΗ) 2 + 2ΗCl CaCl 2 + 2Η 2 Ο Αρχικά 3V 1,2 Αντιδρούν x 2x Παράγονται x 2x Τελικά 3V x 1,2 2x x 2x Για να προκύψει διάλυμα Ca(OH) 2 1 Μ, αντιδρά όλο το HCl, οπότε 1,2 2x = 0 ή x = 0,6. Οπότε: C(Ca(OH) 2 ) = C(Ca(OH) 2) ή 1 = 3V 0,6 V ΤΕΛ 0,4 + V ή V = 0,5 L Εφαρμογή 20 Πόσα g στερεού ΝaΟΗ πρέπει να προστεθούν, χωρίς αλλαγή του όγκου του διαλύματος, σε 400 ml διαλύματος HCl 0,1 M, για να πάρουμε διάλυμα ΝaΟΗ 0,1 M; (NaOH) = 40] Βρίσκουμε τα mol της διαλυμένης ουσίας στην ποσότητα του κάθε διαλύματος: mol(hcl) = C(HCl) V(HCl) = 0,4 0,1 = 0,04 mol(νaοη) = n mol ΝaΟΗ + ΗCl ΝaCl + Η 2 Ο Αρχικά n 0,04 Αντιδρούν x x Παράγονται x x Τελικά n x 0,04 x x x Για να προκύψει διάλυμα ΝaOH 0,1 Μ, αντιδρά όλο το HCl, οπότε 0,04 x = 0 ή x = 0,04. Οπότε: C(ΝaOH) = n ΝaOH ή 0,1 = n 0,04 ή n = 0,08 mol xm = 40 r m = 3,2 g V ΤΕΛ 0,4 23

19 A ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ 1. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΛΥΣΗ Δίνεται διάλυμα ΝaΟΗ 12 % w/v. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος αυτού; (NaOH) = 40] 2. Δίνεται διάλυμα ΝaΟΗ 10 % w/w του οποίου η πυκνότητα είναι 1,2 g/ml. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος αυτού; (NaOH) = 40] 3. Δίνεται διάλυμα ΚΟΗ 0,5 Μ. Πόσα g ΚOH και πόσα g διαλύτη υπάρχουν σε 800 ml του διαλύματος αυτού; [Δίνονται: Μ r (ΚOH) = 56, d = 1,25 g/ml] Β ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ 4. Δίνεται διάλυμα KCl 3 Μ, διάλυμα Δ1. Σε 400 ml του Δ 1 προσθέτουμε 400 ml νερού. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος που προκύπτει; 5. Δίνεται διάλυμα ΝaΟΗ 12 % w/v, διάλυμα Δ1. Πόσα ml νερού πρέπει να προστεθούν σε 400 ml του Δ 1, για να πάρουμε διάλυμα ΝaΟΗ 1 Μ; (NaOH) = 40] 6. Δίνεται διάλυμα ΝaCl 0,3 Μ, διάλυμα Δ1. Πόσα ml νερού και πόσα ml του Δ 1 πρέπει να αναμιχθούν, για να πάρουμε διάλυμα ΝaCl 0,1 Μ όγκου 600 ml; 7. Δίνεται διάλυμα ΝaΟΗ 0,1 Μ, διάλυμα Δ1. Πόσα g στερεού ΝaΟΗ πρέπει να προστεθούν, χωρίς αλλαγή του όγκου του διαλύματος, σε 400 ml του Δ 1, για να προκύψει διάλυμα ΝaOΗ 1 Μ; (NaOH) = 40] 8. Δίνεται διάλυμα HCl 0,01 Μ, διάλυμα Δ1. Πόσα L αερίου HCl, μετρημένα σε STP συνθήκες, χωρίς αλλαγή του όγκου του διαλύματος, πρέπει να προστεθούν σε 400 ml του Δ 1, για να προκύψει διάλυμα ΗCl 0,1 Μ; 9. Σε 400 ml διαλύματος ΝaOH 0,1 M προσθέτουμε, χωρίς αλλαγή του όγκου του διαλύματος, 3,2 g στερεού ΝaΟΗ. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος που προκύπτει; (NaOH) = 40] Γ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ 10. Δίνεται διάλυμα KBr 0,3 Μ, διάλυμα Δ1. Σε 200 ml του Δ 1 προσθέτουμε 200 ml KBr 0,1 Μ. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος που προκύπτει; 11. Δίνεται διάλυμα ΗΝΟ3 0,5 Μ, διάλυμα Δ 1. Πόσα ml διαλύματος ΗΝΟ 3 0,9 Μ και πόσα ml του Δ 1 πρέπει να αναμιχθούν, για να πάρουμε διάλυμα ΗΝΟ 3 0,8 Μ συνολικού όγκου 600 ml; 12. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος που προκύπτει από την ανάμιξη 400 ml διαλύματος NaOH 3 M, 400 ml διαλύματος NaOH 1 Μ, 400 ml νερού και 4 g NaOH. (NaOH) = 40]

20 5.1 ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 13. Δίνεται διάλυμα ΝaΟΗ 3 Μ, διάλυμα Δ1. Προσθέτουμε 400 ml ΚΟΗ 2 Μ σε 400 ml του Δ 1. Ποια η συγκέντρωση όλων των ουσιών στο διάλυμα που προκύπτει; 14. Δίνεται διάλυμα ΚCl 3 Μ, διάλυμα Δ1. Προσθέτουμε 400 ml ΚNO 3 2 Μ σε 400 ml του Δ 1. Ποια η συγκέντρωση όλων των ουσιών στο διάλυμα που προκύπτει; Δ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ 15. Πόσα ml διαλύματος H2SO 4 3 Μ πρέπει να προστεθούν σε 400 ml διαλύματος ΝaΟΗ 3 Μ, για να γίνει πλήρης εξουδετέρωση; 16. Πόσα ml διαλύματος H3PO 4 0,4 Μ πρέπει να προστεθούν σε 400 ml διαλύματος ΚΟΗ 0,3 Μ, για να γίνει πλήρης εξουδετέρωση; 17. Πόσα g στερεού ΝaΟΗ πρέπει να προστεθούν, χωρίς αλλαγή του όγκου του διαλύματος, σε 400 ml διαλύματος HBr 0,1 M, για να πάρουμε διάλυμα HBr 0,01 M; (NaOH) = 40] 18. Πόσα g στερεού KΟΗ πρέπει να προστεθούν, χωρίς αλλαγή του όγκου του διαλύματος, σε 400 ml διαλύματος HCl 0,1 M, για να πάρουμε διάλυμα KΟΗ 0,1 M; (KOH) = 56] 19. Πόσα ml διαλύματος ΝaΟΗ 0,1 Μ πρέπει να προστεθούν σε 200 ml διαλύματος HCl 0,1 M, για να πάρουμε διάλυμα HCl 0,01 M; 20. Πόσα ml διαλύματος ΝaOH 0,2 Μ πρέπει να προσθέσουμε σε 500 ml διαλύματος ΗΝΟ 3 0,3 Μ, για να πάρουμε διάλυμα ΗΝΟ 3 0,1 Μ; 21. Πόσα L αερίου HCl, μετρημένα σε STP συνθήκες, πρέπει να προστεθούν, χωρίς αλλαγή του όγκου του διαλύματος, σε 400 ml διαλύματος Ca(OH) 2 0,1 M, για να πάρουμε διάλυμα Ca(OH) 2 0,05 M. 22. Πόσα ml διαλύματος Ca(OH) 2 0,2 Μ πρέπει να προσθέσουμε σε 600 ml διαλύματος ΗCl 2 Μ, για να πάρουμε διάλυμα ΗCl 0,1 Μ; 23. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε διάλυμα H2SO 4 3 Μ με διάλυμα ΝaΟΗ 3 Μ, για να πάρουμε διάλυμα H 2 SO 4 2 Μ; 24. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε διάλυμα ΗCl 0,1 Μ με διάλυμα ΚΟΗ 0,2 Μ, για να πάρουμε διάλυμα ΗCl 0,05 Μ; 25. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε διάλυμα ΗClΟ 0,1 Μ με διάλυμα ΝaΟΗ 0,1 Μ, για να πάρουμε διάλυμα NaOH 0,01 Μ; Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε διάλυμα ΗCl 0,1 Μ με διάλυμα Mg(ΟΗ) 2 0,1 Μ, για να πάρουμε διάλυμα ΗCl 0,03 Μ; 27. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε διάλυμα ΗBr 0,1 Μ με διάλυμα Ca(ΟΗ) 2 0,1 Μ, για να πάρουμε διάλυμα Ca(ΟΗ) 2 0,01 Μ; Με την προσθήκη στερεού ή αερίου σε όλες τις ασκήσεις ο όγκος του διαλύματος δεν μεταβάλλεται. 25

21 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Μ 3Μ Ασκήσεις για λύση 3. 22,4 g ΚΟΗ, 977,6 g H2O ,5 M 800 ml ml διαλύματος, 400 ml H2O ,4 g 0,8064 L 0,3 M 10. 0,2 M ml 450 ml 12. C = M 13. C = 1,5 M, C = 1 M, C = 2,5 M Na + K + OH 14. C = 1,5 M, C Cl NO 3 = 1,5 M, C K + = 2,5 M ml ml 17. 1,44 g 18. 4,48 g ,6 ml 25. V 1 = 9 V V 1 = 23 V V 1 = 3 V2 2 ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΘΕΜΑ Α Α1. γ, Α2. γ, Α3. α, Α4. α, Α5. β ΘΕΜΑ Β Β1. 48 g NaOH και 432 g H 2 O Β2. 20 % w/w Β3. 1,5 M Β ml διαλύματος NaOH 3 Μ και 400 ml H 2 O Β4. 2 M ΘΕΜΑ Γ Γ1. 17,92 L αερίου HCl, σε STP συνθήκες Γ2. C = M = 1,42 M Γ3. V = 800 ml ΘΕΜΑ Δ Δ1. V = 200 ml Δ2. C(NaOH) = 0,5 M, C(NaCl) = 1 M Δ3. 10,752 L αερίου HCl, σε STP συνθήκες ,33 ml 21. 0,896 L ml 23. V 1 = 3,5 V2 24. V 1 = 5 V2 1 26

22 5.2 ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΙΟΝΤΙΣΜΟΣ 1. Τι ονομάζουμε υδατικό διάλυμα; Διάλυμα είναι κάθε ομογενές μίγμα που προκύπτει από την ανάμιξη δύο ή περισσότερων καθαρών ουσιών. Στα διαλύματα, μία από τις ουσίες θεωρείται διαλύτης και όλες οι άλλες είναι οι διαλυμένες ουσίες. Στη Χημεία τα διαλύματα έχουν ιδιαίτερη αξία, καθώς σε αυτά γίνονται αρκετές χημικές αντιδράσεις. Ο διαλύτης φέρνει σε επαφή τα μόρια ή τα ιόντα των αντιδρώντων σωμάτων και αυτά μετατρέπονται σε προϊόντα της αντίδρασης με μεγαλύτερες ταχύτητες αντίδρασης. Τα διαλύματα στα οποία ο διαλύτης είναι το νερό λέγονται υδατικά διαλύματα. 2. Ποια διαλύματα ονομάζονται ηλεκτρολυτικά; Ηλεκτρολυτικά διαλύματα ονομάζουμε τα διαλύματα τα οποία επιτρέπουν τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος, δηλαδή παρουσιάζουν ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αυτό καθίσταται δυνατό, γιατί η διαλυμένη ουσία διίσταται πλήρως ή μερικώς σε ιόντα, δηλαδή είναι ηλεκτρολύτης. Στους ηλεκτρολύτες ανήκουν: i. Τα άλατα, όπως για παράδειγμα NaCl, KF, NH 4 Cl, CH 3 COONa, HCOONa κ.ά. ii. Τα οξέα, όπως για παράδειγμα HCl, HBr, HNO 3, H 2 SO 4, καρβοξυλικά οξέα κ.ά. iii. Τα υδροξείδια, των μετάλλων όπως για παράδειγμα NaOH, Ca(OH) 2, Ba(OH) 2 κ.ά. iv. Οι αμίνες Η παρασκευή αυτών των διαλυμάτων γίνεται με δύο βασικούς τρόπους. Ο ένας είναι η απευθείας διάλυση ιοντικών ενώσεων μέσα στο νερό, οπότε παρατηρείται το φαινόμενο της διάστασης, και ο δεύτερος είναι η διάλυση ομοιοπολικών ενώσεων, οπότε παρατηρείται το φαινόμενο του ιοντισμού. Το νερό είναι ο σημαντικότερος διαλύτης. Μερικές από τις ιδιότητές του είναι οι εξής: i. Η μεγάλη αφθονία του στη φύση. ii. Το μόριό του είναι ηλεκτρικό δίπολο. iii. Σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου. iv. Έχει μεγάλη διηλεκτρική σταθερά. v. Συμπεριφέρεται άλλες φορές ως οξύ και άλλες ως βάση. 3. Τι ονομάζουμε διάσταση; Οι ιοντικές ενώσεις αποτελούνται από ιόντα, τα οποία ενώνονται με ιοντικό δεσμό. Στις ενώσεις αυτές είναι προφανές πως τα ιόντα προϋπάρχουν. Οι ιοντικές ενώσεις γενικώς διαλύονται στο νερό. Αυτές που διαλύονται πολύ ονομάζονται ευδιάλυτες και αυτές που διαλύονται λίγο, δυσδιάλυτες. Κατά τη διάλυσή τους στο νερό διίστανται πλήρως στα ιόντα τους. Συνηθισμένες ιοντικές ενώσεις είναι τα άλατα και τα υδροξείδια των μετάλλων, όπως για παράδειγμα τα υδροξείδια των αλκαλίων και των αλκαλικών γαιών. Όταν η ιοντική ένωση δεν είναι διαλυμένη στο νερό, τα ιόντα της τοποθετούνται σε συγκεκριμένες αποστάσεις το ένα από το άλλο σχηματίζοντας κρυστάλλους. 27