Καθηγητής : ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΔΑΝΙΗΛ ΠΛΑΪΝΑΚΗΣ. Χημεία ΒΑΣΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΣ

Transcript

1 ΑΕΝ / ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΥ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Καθηγητής : ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΔΑΝΙΗΛ ΠΛΑΪΝΑΚΗΣ Χημεία ΒΑΣΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΣ

2 2 Ογκομέτρηση προχοϊδα διάλυμα HCl ΕΔΩ ακριβώς μετράμε τον όγκο ( στην εφαπτομένη της καμπύλης ) 0,1 Μ κωνική φιάλη διάλυμα NaOH άγνωστης περιεκτικότητας με δείκτη φαινολοφθαλεϊνη

3 3 1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ 1.1 Γραμμομόριο ή mol μορίων ( συνήθως mol ) ενός στοιχείου ή μιας χημικής ένωσης είναι η μάζα τόσων γραμμαρίων από το στοιχείο ή τη χημική ένωση όση είναι η σχετική μοριακή της μάζα (Μ r ) ή όπως λέγαμε παλιότερα το μοριακό της βάρος ( Μ.Β. ). π.χ. ΜΒ Ο 2 = 32 => 1 mol Ο 2 είναι 32 γραμμάρια ΜΒ CΟ 2 = 44 => 1 mol CΟ 2 είναι 44 γραμμάρια ΜΒ HCl = 36,5 => 1 mol HCl είναι 36,5 γραμμάρια 1.2 Πρότυπες ( STP ) ή Κανονικές συνθήκες λέγονται μαζί : η πρότυπη ( κανονική ) πίεση Ρ ο = 1 ατμ ή 760 mmhg και η πρότυπη ( κανονική ) θερμοκρασία Θ Ο = 0 βαθμοί Κελσίου ή Τ = 273 βαθμοί Κέλβιν ( Κ ) mol οποιουδήποτε αερίου σε πρότυπες συνθήκες καταλαμβάνει όγκο 22,4 λίτρα : Άρα ο γραμμομοριακός όγκος αερίου σε πρότυπες συνθήκες είναι V mol = 22,4 L ( STP ) 1.4 Καταστατική εξίσωση των ιδανικών αερίων PV = nrt m n = Μ.Β. (1) P atm V L (2) n mol R = 0,082 T K L*atm mol * K

4 4 1.5 Στοιχειομετρικοί υπολογισμοί ή με άλλα λόγια πως υπολογίζουμε τις ποσότητες των ουσιών που παίρνουν μέρος σε μία χημική αντίδραση, με βάση την αναλογία που μας δίνει η χημική της εξίσωση. Οι συντελεστές δείχνουν mol π.χ. Ν 2 + 3Η 2 2ΝΗ 3 1 mol Ν 2 αντιδρά με 3 mol Η 2 και δίνει 2 mol ΝΗ 3 επί το Μ.Β. ή 28 g Ν 2 αντιδρά με 3* 2 g Η 2 και δίνει 2*17 g ΝΗ 3 Άρα mol x M.B. = g Παράδειγμα Τα 31,8 γραμμάρια ανθρακικού νατρίου [ Να 2 CO 3 ] με πόσα γραμμάρια υδροχλωρίου [ HCl ] αντιδρούν ; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες ( τα ατομικά βάρη ) των στοιχείων : Η = 1, Να = 23, C = 12, Ο = 16, Cl = 35,5 και η εξίσωση της αντίδρασης : Να 2 CO 3 + 2HCl 2NαCl + CO 2 + H 2 O

5 5 Λύση Να 2 CO 3 + 2HCl 2NαCl + CO 2 + H 2 O 1 mol Να 2 CO 3 αντιδρά με 2 mol HCl ή Τα 106 g Να 2 CO 3 αντιδρoύν με 2 x 36,5 g HCl Τα 31,8 g Να 2 CO 3 αντιδρoύν με φ ; g HCl x 36,5 Άρα = => φ = 21,9 g HCl 31,8 φ

6 6 1.6 ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 1. Περιεκτικότητα % βάρος κατά βάρος ή κατά βάρος ( % w / w ) Περιεκτικότητα % κ.β. = g Δ.Ο. σε 100 g διαλύματος 2. Περιεκτικότητα % βάρος κατ`όγκο ή κατ`όγκο ( % w / V ) Περιεκτικότητα % κ.ο. = g Δ.Ο. σε 100 ml διαλύματος 3. Γραμμομοριακή κατ` όγκο συγκέντρωση ή Γραμμομοριακότητα κατ` όγκο ή Μοριακότητα ή Συγκέντρωση ή Molarity C = mol Δ.Ο. σε 1 L διαλύματος (π.χ. C = 0,1 Μ) 4. Γραμμομοριακή κατά βάρος συγκέντρωση ή Γραμμομοριακότητα κατά βάρος ή Molality Molality = mol Δ.Ο. σε 1 kg Διαλύτη (π.χ. 0,2 m) 5. Κανονική κατ` όγκο συγκέντρωση ή Κανονικότητα κατ`όγκο ή Normality 6. Γραμμομοριακό κλάσμα x Normality = g-eq Δ.Ο. σε 1 L διαλύματος(π.χ. Κ = 0,1 Ν) x = mol Δ.Ο προς συνολικά mol του μείγματος

7 ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΑΡΑΙΩΣΗ ΑΡΑΙΩΣΗ αρχικό διάλυμα Η 2 Ο τελικό διάλυμα + Κατά την αραίωση ισχύουν οι εξής κανόνες: Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο αρχικό διάλυμα ισούται με την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα. Η μάζα του τελικού διαλύματος ισούται με τη μάζα του αρχικού διαλύματος συν τη μάζα του νερού που προστέθηκε. Ο όγκος του τελικού διαλύματος ισούται με τον όγκο του αρχικού διαλύματος συν τον όγκο του νερού που προστέθηκε. Η περιεκτικότητα του τελικού διαλύματος είναι μικρότερη από την περιεκτικότητα του αρχικού διαλύματος.

8 ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ (με αφαίρεση νερού) αρχικό διάλυμα τελικό διάλυμα Η 2 Ο Εξάτμιση θέρμανση Κατά την περίπτωση αυτή ισχύουν οι εξής κανόνες: Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο αρχικό διάλυμα ισούται με την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα. Η μάζα του τελικού διαλύματος ισούται με τη μάζα του αρχικού διαλύματος μείον τη μάζα του νερού που αφαιρέθηκε. Ο όγκος του τελικού διαλύματος ισούται με τον όγκο του αρχικού διαλύματος μείον τον όγκο του νερού που αφαιρέθηκε. Η περιεκτικότητα του τελικού διαλύματος είναι μεγαλύτερη από την περιεκτικότητα του αρχικού διαλύματος.

9 ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ (με προσθήκη επί πλέον ποσότητας από τη διαλυμένη ουσία) αρχικό διάλυμα τελικό διάλυμα + καθαρή ουσία Κατά τη περίπτωση αυτή ισχύουν οι εξής κανόνες: Η μάζα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα ισούται με τη μάζα της διαλυμένης ουσίας στο αρχικό διάλυμα συν την μάζα της διαλυμένης ουσίας που προστέθηκε.. Η μάζα του τελικού διαλύματος ισούται με την μάζα του αρχικού διαλύματος συν την μάζα της ουσίας που προστέθηκε. Ο όγκος του τελικού διαλύματος είναι ίσος με τον όγκο του αρχικού διαλύματος (αν η καθαρή ουσία που προστέθηκε είναι στερεό ή αέριο και η ποσότητά της είναι σχετικά μικρή άρα αμελητέα). Η περιεκτικότητα του τελικού διαλύματος είναι μεγαλύτερη από την περιεκτικότητα του αρχικού διαλύματος.

10 ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΜΕ ΑΛΛΟ ΜΑΤΙ ΑΡΑΙΩΣΗ διάλυμα 1 διάλυμα 2 V 1 L διαλύματος V 2 L διαλύματος + V L νερό C 1 mol/l C 2 mol/l αραίωση a 1 mol Δ.Ο. a 2 mol Δ.Ο. διάλυμα 1 διάλυμα 2 m 1 g διαλύματος Π 1 % κ.β. μ 1 g Δ.Ο. + m g νερό αραίωση m 2 g διαλύματος Π 2 % κ.β. μ 2 g Δ.Ο. διάλυμα 1 διάλυμα 2 V 1 ml διαλύματος V 2 ml διαλύματος + V ml νερό Π 1 % κ.ο. Π 2 %κ.ο. αραίωση m 1 g Δ.Ο. m 2 g Δ.Ο. ΚΑΝΟΝΕΣ α) Η ποσότητα του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 1 είναι ίση με την ποσότητα του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 2. β) Η ποσότητα του διαλύματος 1 συν την ποσότητα του νερού είναι ίση με την ποσότητα του διαλύματος 2.

11 11 Άσκηση 1 στην αραίωση διάλυμα 1 HCl διάλυμα 2 HCl V 1 = 8L V 2 L + V L νερό C 1 = 2 mol/l C 2 = 0.5mol/L αραίωση a 1 mol a 2 mol Χρησιμοποιώντας: τους παρακάτω κανόνες : ΚΑΝΟΝΕΣ α) Η ποσότητα του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 1 είναι ίση με την ποσότητα του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 2. β) Η ποσότητα του διαλύματος 1 συν την ποσότητα του νερού είναι ίση με την ποσότητα του διαλύματος 2. και την απλή μέθοδο των τριών. Να βρείτε : α) Τα mol του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 1, που είναι ίσα με τα mol του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 2. β) Τoν όγκο V 2 του διαλύματος 2 γ) Τον όγκο V του νερού που προσθέσαμε για την αραίωση.

12 12 Άσκηση 2 στην αραίωση διάλυμα 1 διάλυμα 2 m 1 = 80 g Π 1 = 40 % κ.β. μ 1 g Δ.Ο. + m g νερό αραίωση m 2 g Π 2 = 20 % κ.β. μ 2 g Δ.Ο. Χρησιμοποιώντας: τους παρακάτω κανόνες : ΚΑΝΟΝΕΣ α) Η ποσότητα του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 1 είναι ίση με την ποσότητα του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 2. β) Η ποσότητα του διαλύματος 1 συν την ποσότητα του νερού είναι ίση με την ποσότητα του διαλύματος 2. και την απλή μέθοδο των τριών. Να βρείτε : α)τα g του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 1, που ειναι ίσα με τα g του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 2. β) Την μάζα m 2 του διαλύματος 2 γ) Την μάζα m του νερού που προσθέσαμε για την αραίωση.

13 13 Άσκηση 3 στην αραίωση διάλυμα 1 διάλυμα 2 V 1 = 80 ml Π 1 = 40 % κ.ο. m 1 g + V ml νερό αραίωση V 2 ml Π 2 =20 %κ.ο. m 2 g Χρησιμοποιώντας: τους παρακάτω κανόνες : ΚΑΝΟΝΕΣ α) Η ποσότητα του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 1 είναι ίση με την ποσότητα του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 2. β) Η ποσότητα του διαλύματος 1 συν την ποσότητα του νερού είναι ίση με την ποσότητα του διαλύματος 2. και την απλή μέθοδο των τριών. Να βρείτε : α) Τα g του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 1, που ειναι ίσα με τα g του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα 2. β) Τον όγκο V 2 του διαλύματος 2 γ) Τον όγκο V του νερού που προσθέσαμε για την αραίωση.

14 ΑΝΑΜΕΙΞΗ διάλυμα 1 V 1 L διαλύματος C 1 mol/l a 1 mol Δ.Ο διάλυμα 2 V 2 L διαλύματος C 2 mol/l a 2 mol Δ.Ο. Ανάμειξη διάλυμα τελικό V L διαλύματος C mol/l a mol Δ.Ο. διάλυμα 1 m 1 g διαλύματος Π 1 % κ.β. μ 1 g Δ.Ο. διάλυμα 2 m 2 g διαλύματος Π 2 % κ.β. μ 2 g Δ.Ο. Ανάμειξη διάλυμα τελικό m g διαλύματος Π % κ.β. μ g Δ.Ο. V 1 διάλυμα 1 ml διαλύματος Π 1 % κ.ο. g Δ.Ο. μ 1 διάλυμα 2 Ανάμειξη διάλυμα τελικό V L διαλύματος Π % κ.ο. V 2 ml διαλύματος μ g Δ.Ο. Π 2 % κ.ο. μ 2 g Δ.Ο.

15 15 Άσκηση 1 στην ανάμειξη διάλυμα 1 H 2 SO 4 V 1 = 4 L διαλύματος C 1 = 0.5 mol/l a 1 mol Δ.Ο. διάλυμα 2 H 2 SO 4 V 2 = 8 L διαλύματος C 2 = 0.2 mol/l a 2 mol Δ.Ο. Ανάμειξη διάλυμα τελικό H 2 SO 4 V L διαλύματος C mol/l a mol Δ.Ο. Χρησιμοποιώντας : α)την απλή μέθοδο των τριών β)τον τύπο V=V 1 +V 2 γ)την σκέψη ότι τα mol του H 2 SO 4 του διαλύματος 1 συν τα mol του H 2 SO 4 του διαλύματος 2 είναι ίσα με τα mol του H 2 SO 4 του τελικού διαλύματος. Να βρείτε : α) Πόσα mol του H 2 SO 4 περιέχονται στο διάλυμα 1 β) Πόσα mol του H 2 SO 4 περιέχονται στο διάλυμα 2 γ) Πόσα mol του H 2 SO 4 περιέχονται στο τελικό διάλυμα δ) Τον όγκο του τελικού διαλύματος ε) Την μοριακότητα κατ όγκο (mol/l) του τελικού διαλύματος

16 16 Άσκηση 2 στην ανάμειξη διάλυμα 1 HCl m 1 = 80 g διαλύματος Π 1 = 20 % κ.β. μ 1 g Δ.Ο. διάλυμα 2 HCl m 2 = 40 g διαλύματος Π 2 = 8 % κ.β. μ 2 g Δ.Ο. Ανάμειξη διάλυμα τελικό HCl m g διαλύματος Π % κ.β. μ g Δ.Ο. Χρησιμοποιώντας : α)την απλή μέθοδο των τριών β)τον τύπο m=m 1 +m 2 γ)την σκέψη ότι τα g του HCl του διαλύματος 1 συν τα g του HCl του διαλύματος 2 είναι ίσα με τα g του HCl του τελικού διαλύματος. Να βρείτε : α) Πόσα g του HCl περιέχονται στο διάλυμα 1 β) Πόσα g του HCl περιέχονται στο διάλυμα 2 γ) Πόσα g του HCl περιέχονται στο τελικό διάλυμα δ) Την μάζα του τελικού διαλύματος ε) Την περιεκτικότητα % κατά βάρος του τελικού διαλύματος

17 17 Άσκηση 3 στην ανάμειξη διάλυμα 1 HCl V 1 = 80 ml διαλύματος Π 1 = 20 % κ.ο. g Δ.Ο. μ 1 διάλυμα 2 HCl Ανάμειξη διάλυμα τελικό HCl V L διαλύματος Π % κ.ο. V 2 = 40 ml διαλύματος μ g Δ.Ο. Π 2 = 8 % κ.ο. μ 2 g Δ.Ο. Χρησιμοποιώντας : α)την απλή μέθοδο των τριών β)τον τύπο V=V 1 +V 2 γ)την σκέψη ότι τα g του HCl του διαλύματος 1 συν τα g του HCl του διαλύματος 2 είναι ίσα με τα g του HCl του τελικού διαλύματος. Να βρείτε : α) Πόσα g του HCl περιέχονται στο διάλυμα 1 β) Πόσα g του HCl περιέχονται στο διάλυμα 2 γ) Πόσα g του HCl περιέχονται στο τελικό διάλυμα δ) Τον όγκο του τελικού διαλύματος ε) Την περιεκτικότητα % κατά βάρος του τελικού διαλύματος