b) Täpne arvutus (aktiivsete kontsentratsioonide kaudu) ph arvutused I tugevad happed ja alused

ph arvutused I tugevad happed ja alused Tugevad happed: HCl, HBr, HI, (NB! HF on nõrk hape) HNO 3, H 2SO 4, H 2SeO 4, HClO 4, HClO 3, HBrO 4, HBrO 3, HMnO 4, H 2MnO 4 Tugevad alused: NaOH, OH, LiOH, Ba(OH) 2, vähelahustuv Ca(OH) 2, Tugevad happed ja alused (lahuses täielikult ioonideks dissotsieerunud, st. dissotsiatsioonimäär α = 1) HCl H 2O H 3O Cl ehk lihtsustatult HCl H Cl NaOH Na OH [ H ] = CM ( hape) [ OH ] = CM ( alus) a) Lihtsustatud valemid: ph = log[ H ] [ H ] [ OH ] või ka poh = log [ OH ] ph poh = 14.00 w 1.00 10 14 Seega näiteks 0.0005 M soolhappelahuse ph oleks: [H ] = C M = 0.0005 mol/l ph = -log[h ] = -log(0.0005) = -(-3.30) = 3.30 ja 0.0005 M naatriumhüdroksiidilahuse ph oleks: b) Täpne arvutus (aktiivsete kontsentratsioonide kaudu) ph = log a H a OH ( a ) H = w = 1.00 10 14 Aktiivsete kontsentratsioonide leidmine: 1) leida kogu lahuse ioontugevus I (võtta arvesse kõik lahuses sisalduvad ioonid!) I = 1/2 [C 1 z 1 2 C 2 z 2 2... ), kus C iooni molaarne konts. ja z iooni laeng 2) leida aktiivsustegur konkreetsele ioonile (ph leidmisel vesinik- või hüdroksiidioonidele). Valem kehtib kui I < 0.005...0.01 log γ 2 ( ) = 0.5 I i z i 3) leida konkreetse iooni aktiivne kontsentratsioon (ph leidmisel vesinik- või hüdroksiidioonide aktiivsus) a i = γ i C i (näit. a H = γ H [H ]) Leida 0.005 M soolhappelahuse ph HCl H Cl 0.005 0.005 0.005 mol/l [H ] = [Cl ] = 0.005 mol/l I = 1/2 [0.005 1 2 0.005 (-1) 2 ] = 0.005 log (γ H ) = - 0.5 1 2 0. 005 = -0.0354 γ H = 10-0.0354 = 0.922 a H = 0.922 0.005 = 4.61 10-3 mol/l ph = -log(4.61 10-3 ) = 2.34 [OH ] = C M = 0.0005 mol/l w 10-14 [H ] = = = 2 10-11 mol/l [OH ] 0.0005 ph = -log[h ] = -log(2 10-11 ) = 10.7 1 2

Aktiivsustegurid (γ i) kõrge ioontugevusega (Ι) lahustes Ι Iooni laeng, z 1 2 3 4 5 6 0.01 0.907 0.676 0.415 0.209 0.0869 0.0297 0.02 0.880 0.599 0.316 0.129 0.0407 0.00995 0.03 0.862 0.553 0.264 0.0937 0.0248 0.00486 0.04 0.850 0.522 0.231 0.0742 0.0172 0.00287 0.05 0.840 0.499 0.209 0.0618 0.0129 0.00190 0.06 0.833 0.481 0.192 0.0534 0.0103 0.00137 0.07 0.826 0.467 0.180 0.0474 0.00852 0.00105 0.08 0.821 0.455 0.170 0.0429 0.00730 0.000837 0.09 0.817 0.446 0.162 0.0395 0.00641 0.000695 0.10 0.814 0.438 0.156 0.0368 0.00575 0.000595 0.12 0.808 0.427 0.147 0.0331 0.00487 0.000468 0.14 0.805 0.419 0.141 0.0308 0.00435 0.000397 0.16 0.802 0.414 0.137 0.0294 0.00404 0.000357 0.18 0.801 0.411 0.135 0.0286 0.00387 0.000336 0.20 0.800 0.410 0.135 0.0283 0.00381 0.000328 0.22 0.800 0.410 0.135 0.0284 0.00383 0.000330 0.24 0.801 0.412 0.136 0.0288 0.00391 0.000341 0.26 0.802 0.414 0.138 0.0295 0.00406 0.000361 0.28 0.804 0.418 0.140 0.0305 0.00428 0.000388 0.30 0.806 0.422 0.144 0.0317 0.00456 0.000425 0.32 0.808 0.427 0.147 0.0333 0.00490 0.000473 0.34 0.811 0.433 0.152 0.0351 0.00533 0.000532 0.36 0.814 0.439 0.157 0.0372 0.00583 0.000606 0.38 0.817 0.446 0.163 0.0396 0.00643 0.000698 0.40 0.821 0.454 0.169 0.0423 0.00714 0.000812 0.42 0.824 0.462 0.176 0.0454 0.00798 0.000952 0.44 0.828 0.470 0.183 0.0489 0.00896 0.00113 0.46 0.832 0.480 0.191 0.0529 0.0101 0.00134 0.48 0.836 0.489 0.200 0.0573 0.0115 0.00161 0.50 0.841 0.500 0.210 0.0623 0.0131 0.00194 0.55 0.852 0.528 0.237 0.0776 0.0184 0.00317 0.60 0.865 0.559 0.271 0.0979 0.0265 0.00536 0.65 0.878 0.594 0.310 0.125 0.0387 0.00927 0.70 0.892 0.633 0.358 0.161 0.0576 0.0164 0.75 0.907 0.676 0.415 0.209 0.0867 0.0295 0.80 0.922 0.723 0.482 0.274 0.132 0.0541 0.85 0.938 0.775 0.563 0.360 0.203 0.101 0.90 0.955 0.831 0.660 0.477 0.315 0.189 0.95 0.972 0.893 0.775 0.636 0.493 0.361 1.00 0.990 0.960 0.913 0.850 0.776 0.694 Meites, L. Handbook of Analytical Chemistry, 1963 Harjutused: 1. Arvutada vesinikioonide molaarne kontsentratsioon lahuses, mis sisaldab 1.25 10 9 mol/l hüdroksiidioone. 2. Leida kaltsium- ja kloriidioonide aktiivsustegurid ja aktiivsused 0.004 M CaCl 2 vesilahuses. 3. Arvutada 0.0005 M lämmastikhappe ja 0.0005 M kaaliumhüdroksiidilahuse ph aktiivsuste kaudu. (3.31; 10.69) 4. 10 liitrile veele lisati üks gramm 40.0%-st tahket naatriumhüdroksiidi. Arvutada tekkinud lahuse ph (10.98) 5. Segati 100 ml 0.00125 M OH ja 100 ml 0.00225 M NaOH lahust. Leida saadud lahuse ph. (11.22) Lämmastikhappe ph on 2.10. Leida lämmastikhappe molaarne kontsentratsioon, kasutades aktiivsusi. (8.85 10-3 mol/l) ph arvutused II nõrgad happed ja alused Vaid osaliselt dissotsieerunud, α << 1, α = f(c) CH 3COOH H CH 3COO NH 3 H 2O NH 4 OH ehk üldkujul nõrk hape (kui ta on näit. 0.01 M): HAn H An C M: 0.01 α 0.01 α 0.01 mol/l [ H ] = α CM ( hape) [ OH ] = α CM ( alus) Lihtsustus: α << 1, seega lahuses ioone vähe, järelikult γ 1 ja ioonide aktiivsete kontsentratsioonide (a) asemel võib kasutada nende molaarseid kontsentratsioone: a H [H ] ja a OH - [OH - ] ning siis ka ph = log [ H ] 14 [ H ] [ OH ] = = 1.00 10 w 3 4

Arvutuste aluseks on Ostwaldi lahjendusseadus: α 2 C M = 1 - α kus on vastava happe või aluse dissotsiatsioonikonstant ja C M vastava happe või aluse molaarne kontsentratsioon 1) iire arvutus (kui α < 0.05; NB! lihtsustatud valemeid 1.1 ja 1.2 ükskõik mis viisil kasutades tuleb alati kontrollida, kas α on ikka väiksem kui 0.05): 1 - α 1, seega = α 2 C M Näide: Leida 5 10-5 M etaanhappe ph ( hape = 1.8 10-5 ) Proovida algul lihtsustatult; valemist 1.1 leida α α 1.8 10 5 10 = hape CM ( hape) = = 0.6 > 0.05! seega tuleb arvutada valemitega 2 ja ka leitud α ei ole õige [H ] = 1/2 1.8 10-5 1/2 ph = log (2.2 10-5 ) = 4.7 (1.8 10 2 ) 4 1.8 10 5 10 = 2.2 10 5 mol/l 1.1. α = kui siin α > 0.05, siis jätkata punktiga 2.1. C M ja õige α oleks α = [H ]/C M(hape) = 2.2 10-5 / 5 10-5 = 0.44 (ehk 44%) 1.2. [H ] = hape C M (hape ) nõrka hapet arvutades [OH ] = alus C M (alus ) nõrka alust arvutades või kui α on juba olemas, ka: 1.3. [H ] = α C M(hape) [OH ] = α C M(alus) NB! aluse arvutamisel üleminek vesinikioonide kontsentratsioonile [H ] = w/[oh ] 1.4. ph = log [H ] 2) Täpne arvutus (kui α > 0.05; valemid 1.1 ja 1.2 ei kõlba): 2.1. [H 2 ] = 1/2 hape 1/2 hape 4 hapecm ( hape) [OH 2 ] = 1/2 alus 1/2 alus 4 aluscm ( alus) NB! aluse arvutamisel üleminek [H ] = w/[oh ] 2.2. ph = log [H ] α saab vajadusel leida valemist 1.3. odus: Leida 0.085%-se (ρ = 1.004 g/cm 3 ) ammoniaagi vesilahuse ph kui alus = 1.8 10-5. (10.98) Millise molaarse kontsentratsiooniga metaanhappelahuse ph on 1.75 kui h = 1.74 10 4? (1.82 M) Etaanhappelahus sisaldas 11.65 L lahuse kohta ühe mooli etaanhapet. Leida etaanhappe ionisatsioonikonstant, teades, et dissotsiatsiooniaste on 1.45% (1.83 10 5 ) 0.100 M HF lahuse poh on 11.91. Leida HF dissotsiatsioonikonstant Arvutada 0.05 M fosforhappelahuse ( I = 7.52 10 3 ; II = 6.31 10 8 ) ph arvestades a) ainult esimest ja b) esimest ja teist dissotsiatsioonijärku. Leida dissotsiatsiooniaste mõlemale järgule. (a: ph=1.796; α=32% b: ph=1.795; α=0.2%) Lahustuvuse tasakaal LAHUSTUVUSORRUTIS ( s ) on ioonide molaarsete kontsentratsioonide (täpsemalt muidugi jälle aktiivsuste) korrutis rasklahustuva elektrolüüdi küllastatud lahuses, kusjuures iga iooni kontsentratsioon on astmes, mis vastab tema stöhhiomeetrilisele koefitsiendile dissotsiatsioonivõrrandis. Lahustuvuskorrutis on konstantne suurus antud temperatuuril. Ca 3(PO 4) 2(s) 3Ca 2 (aq) 2PO 4 3- (aq) s = [Ca 2 ] 3 [PO 4 3- ] 2 5 6

Rasklahustuv ühend sadeneb lahusest välja, kui teda moodustavate ioonide kontsentratsioonide selline korrutis ületab lahustuvuskorrutise väärtuse. Sadet moodustub seni, kuni see korrutis saab võrdseks s -ga ja sel juhul on tegemist tasakaaluolekuga - küllastunud lahusega. Teades lahustuvuskorrutise väärtust, võib arvutada lahustuvuse (mol/dm 3 või g/dm 3 ). Lahustuvuskorrutise s ja molaarlahustuvuse S (mol/dm 3 ) vaheline seos sõltub ioonide arvulisest vahekorrast rasklahustuva elektrolüüdi ioonkristallis. Binaarse (kaheioonilise ehk 1-1) rasklahustuva elektrolüüdi korral: BaSO 4 Ba 2 SO 4 2- lahustuvus: S mol/dm 3 konts. lahuses: S S mol/dm 3 s = [Ba 2 ] [SO 4 2- ] [Ba 2 ] = [SO 4 2- ] = S s = S 2 S = S mol/dm3 Ternaarse (kolmeioonilise, 1-2 või 2-1) rasklahustuva elektrolüüdi korral: CaF 2 Ca 2 2F - lahustuvus: S mol/dm 3 konts. lahuses: S 2 S mol/dm 3 [Ca 2 ] = S, [F - ] = 2S s = [Ca 2 ] [F - ] 2 = S (2S) 2 = 4S 3 Näited: as tekib PbCl 2 sade 0.005 M lahuses kui s(pbcl 2) = 2.4 10-4? PbCl 2 Pb 2 2Cl - 0.005 0.005 0.01 mol/l = [Pb 2 ] [Cl - ] 2 = 0.005 (0.01) 2 = 5 10-7 < s seega sadet ei moodustu Milline oleks ioonide kontsentratsioon küllastatud PbCl 2 lahuses? ui PbCl 2 molaarlahustuvus on S, siis vastavalt dissotsiatsioonivõrrandile on ioonide kontsentratsioonid: [Pb 2 ] = S mol/l [Cl - ] = 2S mol/l S = 3 S 4 millest 4 2.4 10 mol/l = 3 = 0.039 mol/l 4 [Pb 2 ] = 0.039 mol/l [Cl - ] = 0.078 mol/l Leida PbCl 2 lahustuvus grammides ühe liitri lahuse kohta. Eelmises punktis leitud molaarlahustuvus oli 0.039 mol/l Teades PbCl 2 molaarmassi (278 g/mol) leiame lahustuvuse: S = 3 S 4 mol/dm 3 0.039 mol/l 278 g/mol = 10.8 g/l Üldjuhul A ab b aa b bb a- s = (as) a (bs) b = a a b b S ab S = a b a a b S b odus: 1. Co(CN) 2 lahustuvus 100.0 ml vees on 0.00415 g. Leida koobalt(ii)tsüaniidi lahustuvuskorrutis. [2.09 10 10 ] 2. Mitu liitrit vett tuleb võtta 2.0 g strontsiumhüdroksiidi lahustamiseks (s = 3.2 10 4 )? [381 ml] 3. as moodustub sade kui segatakse 300.0 ml 0.100 M CuCl 2 ja 200.0 ml 0.200 M 0.200 M IO 3 ( s Cu(IO3) 2 = 1.4 10 7 ) ontraktsiooni mitte arvestada. [jah] 4. Millise ph juures algab Al(OH) 3 sademe teke lahuses, mis sisaldab 0.010 mol/l alumiiniumioone (s = 1.9 10 33 ) [3.76] 7 8

ordamisülesanded I kontrolltööks 1. Mitu ml 20% NaCl lahust (d = 1.147 g/cm 3 ) ja vett tuleb võtta 100 ml 10% NaCl lahuse (d = 1.071 g/cm 3 ) valmistamiseks? Arvutada 20% NaCl lahuse molaarsus ja molaalsus. [46,63 ml lahust, 53,53 ml vett; 3,9M; 4,3m] 2. On vaja valmistada 200 ml 10% väävelhappe lahust (d=1,067). ui palju 96%-list (d=1,835) lahust ja vett tuleb võtta? Arvutada lahuste molaarsus. [12,11 ml hapet; 191,2 g vett]; 3. Arvutada Ag 3PO 4 ( S=1,3 10-20 ) molaarlahustuvus ja hõbeda-ning fosfaatioonide kontsentratsioonid küllastatud lahuses. [S=4,7 10-6 mol/l; [PO 4 3- ]=4,7 10-6 mol/l; [Ag ]=1,41 10-5 mol/l] 4. Mitu grammi Ba(IO 3) 2 on 3 liitris küllastatud lahuses ( s=1.5 10-9 )? [ 1.05 g] 5. Arvutada 0.05 M ammoniaagi vesilahuse ph, kui dissots. konstant on 1.8 10-5. [ph=10.98] 6. Arvutada benseenkarboksüülhappe (C6H5COOH) kontsentratsioon, mille puhul tema ph on võrdne 0.1 M metaanhappe ph-ga. (C6 H 5 COOH) = 6.6 10-5, (HCOOH) = 1.77 10-4 [C M = 0.27 mol/l] 7. Arvutada lämmastikushappe HNO 2 kontsentratsioon molaarsuses ja massiprotsendina, kui happe tihedus on 1 g/ml, ionisatsioonikonstant on 4 10-4 ja ta on vesilahuses dissotsieerunud 15% [ 0.015 mol/l 0.071% ] 8. Mitu ml 0,095 M NH 4 OH lahust, mis on dissotsieerunud 1,4%, sisaldab sama palju hüdroksiidioone, kui on 50 ml-s 0,05 M NaOH lahuses. [ 1880 ml] 9. Arvutada 0.003 % CaCl2 lahuse ioontugevus ning kaltsium-ja kloriidioonide aktiivsused. [ I = 8.1 10-4 a (Ca 2 ) = 2,4 10-4 a (Cl - ) = 5,2 10-4 ] 10. Leida tekkinud lahuse ph kui segati 100 ml 0.3%-st ja 150 ml 0.15%-st äädikhapet (CH 3COOH). Dissotsiatsioonikonstant h=1.85. 10-5. Lahuste tihedused lugeda võrdseks vee tihedusega. [ph=3.1] 11. 100 ml mõõtkolbi pipeteeriti 25 ml 0.005 M HCl lahust ja kolb täideti dest. veega kriipsuni. Arvutada lahuse ph. [ ph = 2,92 ] 12. Millise ruumalani tuleb lahjendada 1 liiter 0.63 M ammoniaagi vesilahust, et tema dissots. aste tõuseks kolm korda. = 1,79 10-5 [ V = 9 L ] 13. Arvutada 0.001 M akrüülhappe (C 2 H 3 COOH) lahuse ph ja dissots. aste, kui = 5,5 10-5. [α = 0,209 ph = 3,68 ] 14. Mitu protsenti nõrgast happest on dissotsieerunud, kui 0.02 M lahuse ph on 3,2. [ 3 % ] Happed saamine SO 3 H 2O H 2SO 4 H 2 Cl 2 2HCl Alused 2 2H 2O 2OH H 2 Na 2O H 2O 2NaOH CuSO 4 2NaOH Cu(OH) 2 Na 2SO 4 Oksiidid 2Ca O 2 2CaO! 2Na O 2 Na 2O 2! O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 Fe FeO Fe 3O 4 Fe 2O 3 S O 2 SO 2 CH 4 2O 2 CO 2 2H 2O CaCO 3 CaO CO 2 Cu(OH) 2 CuO H 2O H 2SO 4 H 2O SO 3 Soolad Ca S CaS CaO SO 3 CaSO 4 Ca(OH) 2 H 2SO 4 CaSO 4 2H 2O Ca H 2SO 4 CaSO 4 H 2 CaO H 2SO 4 CaSO 4 H 2O Ca(OH) 2 SO 3 CaSO 4 H 2O Elementaarteadmisi reaktsioonidest omadused Mg H 2SO 4 MgSO 4 H 2 Cu HCl ei kulge 2Na 2H 2O 2NaOH H 2 2HCl Ca(OH) 2 CaCl 2 2H 2O H 2SO 4 CaO CaSO 4 H 2O HCl NaCN NaCl HCN Ca(OH) 2 CaO H 2O Ca(OH) 2 2HCl CaCl 2 2H 2O Ca(OH) 2 CO 2 CaCO 3 H 2O Al(OH) 3 3HCl AlCl 3 3H 2O Al(OH) 3 NaOH Na[Al(OH) 4] SO 2 H 2O H 2SO 3 CO 2 CaO CaCO 3 SO 3 Ca(OH) 2 CaSO 4 H 2O CaO H 2O Ca(OH) 2 BaO SO 2 BaSO 3 MgO 2HCl MgCl 2 H 2O ZnO OH H 2O [Zn(OH) 3] ZnO H 2SO 4 ZnSO 4 H 2O saamine omadused H 2S CuSO 4 CuS H 2SO 4 2CO 3 CaCl 2 CaCO 3 2Cl 2NaOH CuSO 4 Cu(OH) 2 Na 2SO 4 Zn Pb(NO 3) 2 Zn(NO 3) 2 Pb 9 10

sademe teke BaCl 2 Na 2SO 4 BaSO 4 2NaCl Ba 2 SO 4 2- BaSO 4 2NaOH CuSO 4 Cu(OH) 2 Na 2SO 4 Cu 2 2OH - Cu(OH) 2 PbCl 2 2I PbI 2 2Cl PbCl 2 2I - PbI 2 2Cl - s(pbcl2) =1.7 10-5 s(pbi2)=8.2 10-9 gaaside eraldumine Na 2CO 3 2HCl 2NaCl H 2O CO 2 CO 3 2-2H H 2O CO 2 CaS 2HCl CaCl 2 H 2S S 2-2H H 2S NH 4Cl NaOH NH 3 H 2O NaCl NH 4 OH - NH 3 H 2O vähedissotsieeruva ühendi teke NaOH HCl NaCl H 2O OH - H H 2O HCN OH CN H 2O H OH - H 2O H 2SO 4 2CN 2HCN 2SO 4 H CN - HCN NH 4Cl NaOH NH 3 H 2O NaCl NH 4 OH - NH 3 H 2O Al(OH) 3 3H Al 3 3H 2O Ba 3(PO 4) 2 2CH 3COOH 3Ba 2 2HPO 4 2- (HPO4 2- )=1.3 10-12 (CH3COOH)=1.8 10-5 kompleksühendite teke Ioonvahetusreaktsioonid lahustes 2CH 3COO - AgCl NH 3 [Ag(NH 3) 2]Cl AgCl NH 3 [Ag(NH 3)] Cl - lahustuvad: leelismetallide soolad ammoniumi (NH 4 ) soolad kõik nitraadid halogeniidid (v.a. Ag, Hg 2 2, Pb 2 ) sulfaadid (v.a. BaSO 4, PbSO 4, HgSO 4 ja vähelahustuvad CaSO 4, Ag 2SO 4 ) rasklahustuvad: karbonaadid, fosfaadsid, sulfiidid (v.a. NH 4 leelismet.) hüdroksiidid (v.a. leelismet.) (Ba(OH) 2, Ca(OH) 2 vähelahustuvad) CO 2 karbonaatidest H 2S sulfiididest SO 2 sulfaatidest NH 3 NH 4 -sooladest kuumutamisel leeliseses keskkonnas vee teke nõrga happe või nõrga aluse teke veel nõrgema elektrolüüdi teke Galvaanielemendi skemaatiline tähistus anood lahus sild lahus katood Redoksreaktsioonid lahustes kus tähistab eri faaside piire. Vasakul alati anood siis loogilises järjestuses teised komponendid. (-) Zn(t) ZnSO 4(aq) Cl küllast. CuSO 4(aq) Cu(t) () Vesinikelektroodi potentsiaal standardtingimustel (25 C juures 1M HCl lahuse korral ja vesiniku rõhul 1 atm) loetakse võrdseks nulliga (E = 0 V). Teiste elektroodide potentsiaale vesinikelektroodi suhtes samadel tingimustel nimet. standardseteks redokspotentsiaalideks (E, V). Galvaanielemendi standardse emj. leidmine: E g-elem. = E o-ja - E r-ja katood anood E (Zn 2 /Zn) = -0.76 V E (Cu 2 /Cu) = 0.34 V E g-elem. = 0.34 - (-0.76) = 1.10 V Mida suurem positiivne on E, seda tugevam oksüdeerija; mida väiksem on E, seda tugevam redutseerija, st. anoodiks (redutseerijaks) on element, mille E on väiksem (tsink), katoodiks (oksüdeerijaks) element, mille E on suurem (vask). ontsentratsiooni ja temperatuuri mõju redokspotentsiaalile Standardtingimustest erinevatel tingimustel saab oksüdeerija ja redutseerija redokspotentsiaali E leida järgmisest valemist (täpsetes arvutustes asendada kontsentratsioonid aktiivsustega): aa... bh ne - cb (elektroodireaktsioon) o-ja redutseerunud vorm R T [o-ja] a *[H ] b E = E ln n F [red-vorm] c Nernsti võrrand PbSO 4 4NaOH Na 2[Pb(OH) 4] Na 2SO 4 PbSO 4 4OH - [Pb(OH) 4] 2-11 12

kus standardne redokspotentsiaal, V n elektronide arv vastavalt elektroodireaktsioonile F Faraday konstant (F=96 485 C/mol) R universaalne gaasikonstant (R=8.314 J/ mol) T abs. temperatuur, [ ] molaarsed kontsentratsioonid, mol/l (täpsemal arvutusel aktiivsused) a,b,c koefitsiendid elektroodireaktsiooni võrrandis E 0 Puhaste kristalsete ainete, vedelike (ka vee kui lahusti) ja standardrõhul (1 atm) puhaste gaaside aktiivsused (või lihtsust. kontsentratsioonid) nendes arvutustes võrduvad 1-ga. Muudel tingimustel võtta gaasiliste ainete aktiivsused (või kontsentratsioonid)võrdseks nende osarõhuga atmosfäärides. 25 C juures ja kui redoksreaktsioon ei sõltu vesinikioonide kontsentratsioonist lahuses, võib konstantsed suurused kokku võtta (2.303RT/F = 0.059; NB! ln x = 2.303 log x) ja saame: 0.0591 [o-ja] a E = E log n [red-vorm] c mis on ka üheks Nernsti võrrandi sageli kasutatavaks kujuks Redoksreaktsioonide tasakaaluarvutused a redoksreaktsioon kulgeb spontaanselt vaid siis kui G < 0. Redoksreaktsioonide korral G = - n*f* E n summaarses tasakaalustatud reaktsioonis liidetavate (= loovutatavate) elektronide arv Näide as standardtingimustel kulgeb järgmine reaktsioon spontaanselt? 2Fe 3 2Cl - 2Fe 2 Cl 2 E (Fe 3 /Fe 2 ) = 0.77 V E (Cl 2/2Cl - ) = 1.36 V 2Fe 3 2e - 2Fe 2 2Cl - - 2e - Cl 2 oksüdeerija redutseerija 0.77 < 1.36 seega antud reaktsioon ei ole võimalik, kulgeb vastassuunaline reaktsioon - Cl 2 oksüdeeriks raud(ii)ioonid raud(iii)ioonideks ui redokspotentsiaalide vahe väiksem kui 0.1...0.2 pole spontaansus kindlalt määratud, ja kulgemise ulatus sõltub kontsentratsioonidest. Redoksreaktsioonide tasakaalukonstandi leidmine siit ehk G = - R*T*ln() G = - n*f*(e o-ja - E red-ja) R*T*ln() = n*f*(e o-ja - E red-ja) n*f*(e o-ja - E red-ja) ln() = R * T millest = e ln() ehk: G = - n*f*(e o-ja - E red-ja) G < 0 siis kui (E o-ja - E red-ja) > 0 ehk reaktsioon kulgeb spontaanselt pärisuunas kui E o-ja > E red-ja odus: 1. Leida galvaanielemendi Al(s) AlCl 3(aq) CuSO 4(aq) Cu(s) elektromotoorjõud standardtingimustel. Määrata, mis on anoodiks, mis katoodiks, kirjutada välja anoodi ja katoodireaktsiooni võrrandid ning summaarne võrrand. [2.00 V] 2. Leida selle galvaanielemendi elektromotoorjõud temperatuuril 50 C ja 0.05 M AlCl 3 ning 0.0025 M CuSO 4 lahuse korral. [1.95 V] 13 14

3. Leida galvaanielemendi Zn(s) ZnSO 4(aq) HCl(aq) H 2(g), Pt(s) elektromotoorjõud 255 juures, vesiniku osarõhul 0.25 atm ja vesinikioonide ning Zn 2 ioonide kontsentratsiooni 0.05 mol/l korral. [0.74 V] 4. Otsustada, mis suunas kulgeb standardtingimustel järgmine reaktsioon. irjutada reaktsioon välja pärisuunalisena, tasakaalustada ning arvutada selle reaktsiooni tasakaalukonstant standardtingimustel. [ ; E = 1.26 V; log = 639; 1 10 640 ] Mn 2 (aq) N 2(g) H 2O NH 4 (aq) H (aq) MnO 4 (aq) 5. Leida nitraatioonide aktiivne kontsentratsioon, mille korrral on järgmise elektroodireaktsiooni redokspotentsiaal standardtemperatuuril ja NO 2 osarõhul 0.5 atm ning vesinikioonide aktiivsuse 1.25 M juures võrdne tema standardse redokspotentsiaaliga. [0.32 mol/l] NO 3 (aq) 2H (aq) e NO 2(g) H 2O Näidisülesanded II kontrolltööks Leida järgmise kontsentratsioonielemendi emj temperatuuril 300 Zn 0.01 M Zn 2 2.0 M Zn 2 Zn Zn 2 2e - Zn E = -0.75 0.82 = 0.07 V E 0 = -0.76 V Leida järgmise galvaanielemendi elektromotoorjõud standardtemperatuuril ja vesiniku osarõhul 0.5 atm Pt, H 2(g) 1.5 M HCl 1.0 M ZnSO 4 Zn MnO - 4 (aq) 4H (aq) 3e - MnO 2(s) 2H 2O 2HIO(aq) 2H (aq) 2e - I 2(s) 2H 2O o-ja: MnO 4 - ; r-ja: I 2 E = 1.18 1.07 = 0.11 V 2MnO 4-3I 2 2H 2H 2O 6HIO 2MnO 2 n = 6 G = -63.7 kj/mol = 9.5 10 10 Tasakaalustada: Ag 3AsO 4 Zn H 2SO 4 AsH 3 Ag ZnSO 4 H 2O Fe 2 Cl - Cr 2O 7 2- H Fe 3 Cr 3 Cl 2 H 2O MnS BiO - 3 H MnO - 4 S Bi 3 H 2O 2Cr 2O 7 H 2S H 2SO 4 S Cr 2(SO 4) 3 2SO 4 H 2O Lõpetada ja tasakaalustada Br - H 3O Cr 2O 7 2- S 2O 2-3 NO - 3 H MnO 4 Cl H 2SO 4 HBr MnO 4 OH Br - IO 3 - H Met (Al, Fe, Sn, Cu) HNO 3(konts., lahja) või H 2SO 4(konts., lahja) E 0 = 1.67 V E 0 = 1.45 V Zn 2 2e - Zn E 0 = -0.76 V E = 0.019 0.76 = 0.78 V Leida süsteemi MnO 4 -, MnO 2, H, HIO, I 2 emj, pärisuunalise reaktsiooni tasakaalukonstant ja Gibbsi vabaenergia muut ( G) kui lahuse ph = 6.0, temperatuur on 30 C ja [MnO 4 - ] = [HIO] = 0.5 M. Määrata oksüdeerija, redutseerija, esitada vastavad poolreaktsioonide võrrandid (anoodireaktsioon ja katoodireaktsioon) ja tasakaalustatud summaarne võrrand 15 16