Практикум по Општа и неорганска хемија

Универзитет Св. Кирил и Методиј - Скопје Фармацевтски факултет, Скопје Институт за применета хемија и фармацевтски анализи Практикум по Општа и неорганска хемија студиска програма Лабораториски биоинжинер Проф. д-р Руменка Петковска Доц. д-р Лилјана Богдановска Скопје, 2015 година

2

Мерење и мерни единици Мерење претставува спознаен процес при кој со физички експеримент се споредува одредена физичка величина со некоја нејзина вредност земена како мерна единица. Од овие причини, потребно е точно дефинирање на мерната единица или изработка на нејзин еталон. Со мерење точно се дефинира мереното својство и се врши нумеричка споредба меѓу својствата на еталонот и објектот што го мериме. Секоја физичка величина претставува продукт меѓу мерниот број (нумеричка вредност на физичката величина) и мерната единица. Според Меѓународниот систем на мерни единици SI (Le Systeme International d Unites), мерните единици се поделени во три категории: Основни мерни единици Изведени мерни единици Дозволени мерни единици Основни физички величини и соодветни единици Табела 1.1 Основни физички величини и соодветни единици Физичка величина Основна SI единица Име Симбол Име Симбол Должина l Метар m Маса m Килограм kg Време t Секунда s Електрична струја I Ампер A Термодинамичка температура T Келвин K Количество супстанција n Мол mol Интензитет на светлина I v кандела cd Со користење на седумте основни величини, изведени се останатите физички величини. Дел од најважните изведени физички величини и нивните единици се прикажани во табела 1.2. Табела 1.2 Изведени физички величини и соодветни единици Физичка величина Изведена SI единица Име Симбол Име Симбол Дефиниција Сила F Newton (њутн) N kg m 2 s 3 =J s -1 Притисок p Paskal (паскал) Pa kg m -1 s -2 =N m -2 Енергија E Joule (џул) J kg m 2 s -2 Моќност P Wat (ват) W kg m 2 s -3 =J s -1 Електричен набој Q Coulomb (кулон) C A s Електричен отпор R Ohm (ом) Ω kg m 2 s -3 A -2 =V A -1 Површина A m 2 Волумен V m 3 Густина ρ kg m -3 3

Фрекфенција ν Herz (херц) Hz s -1 Брзина v m s -1 Енталпија H Joule (јул) Ј Ентропија S J K -1 Моларна маса M kg mol -1 Моларен волумен V m m 3 mol -1 Моларна концентрација c mol m -3 Меѓународниот систем на мерни единици покрај основните единици дозволува употреба на децимални делови од единците или повеќекратници на единиците мерки. Тие се означуваат со префикси што се додаваат пред основната единица. Значењето на најчесто користените префикси е прикажано во табела 1.3. Табела 1.3 Префикси во Меѓународниот систем на мерни единици префикс симбол фактор префикс симбол фактор деци d 10-1 дека da 10 1 центи c 10-2 хекто h 10 2 мили m 10-3 кило k 10 3 микро 10-6 мега M 10 6 нано n 10-9 гига G 10 9 пико p 10-12 тера T 10 12 фемто f 10-15 пета P 10 15 ато a 10-18 екса E 10 18 Некои дозволени единици надвор од SI системот Табела 1.4 Некои дозволени единици надвор од SI системот Физичка величина Име на единица симбол Однос спрема SI единица волумен литар L 1 L=10-3 m 3 време Минута, час min,h 1 min=60s, 1 h =3600s маса тон t 1 t=10 3 kg унифицирана атомска единица u 1/12 од атомската маса на изотопот 12 C за маса притисок бар bar 1 bar=10 5 Pa енергија електронвол ev ev=1,60 x10-19 J 4

Хемиски знаци и формули. Секој хемиски елемент се означува со хемиски симбол. Симболот претставува почетна буква од латинското име на елементот (симболика воведена од Берцелиус). На пр. Oxygenium (O), Hydrogenium (H), Nitrogenium (N) и сл. Доколку латинските имиња на неколку елементи започнуваат со иста буква, тогаш хемискиот симбол е составен од две букви, почетната буква и уште една буква од латинското име на елементот, на пример, sulphur (S), stibium (Sb), stanium (Sn), selenium (Se). Хемиските соединенија се прикажуваат како збир на симболи од елементите што влегуваат во состав на соединението. Збирот на симболи што го прикажува составот на хемиското соединение се нарекува формула на хемиско соединение. Со хемиска формула се означува: збирот на различни видови на атоми соединети во молекула (доколку соединението е со молекулска структура), видот на атоми и бројчаниот однос меѓу нив (доколку соединението е со атомска структура). Општо земено, би можело да се каже дека хемиската формула означува збир на атоми што сочинуваат т.н формулска единка. Одредени хемиски елементи во елементарна состојба постојат во облик на молекули. Збирот на идентични атоми што формираат молекул на елементарна супстанција се означуваат со формула на елементарна супстанција (на пр. J 2, Cl 2, H 2, O 2, N 2 ). Во основа разликуваме три вида на хемиски формули: емпириска, вистинска и структурна. Емпириската хемиска формула го прикажува односот на елементите во едно соединение во најмали бројчани односи. Имајќи ја в предвид претходната дефиниција, емпириската формула на бензен ќе биде CH од каде произлегува дека атомите на јаглерод и водород се поврзани во однос 1:1. Меѓутоа, постојат мноштво на хемиски соединенија каде односот на јаглерод и водород изнесува 1:1 (пр. ацетилен, C 2 H 2 ). Оттука, потребно е да се користи таква формула што ќе го означи не само видот, туку и бројот на на атоми поврзани во едно соединение. Вистинската хемиска формула го прикажува квалитативниот и квантитативниот состав на хемиското соединение, односно видот и бројот на атоми поврзани во хемиско соединение. Вистинската формула се формира така што се пишува симболот на атомите на хемискиот елемент, а бројот на атоми од ист вид се означува со индекс во долниот десен дел од симболот на елементот. Користејќи ја вистинската хемиска формула, лесно може да се одреди релативната молекулска маса на дадено хемиско соединение. Структурната хемиска формула покрај информации за видот и број на атоми во едно хемиско соединение, исто така дава информации за поставеноста и начинот на поврзување на атомите. Вообичаено, составот и градбата на соединенијата се прикажува со вистински и структурни формули, додека емпириската формула се применува исклучиво во аналитички цели, при определување на непознатиот состав на хемиските соединенија. Емпириска формула Вистинска формула Структурна формула CH C 6 H 6 5

Оксидациски број и стехиометиска валентност Способноста на атомот на еден хемиски елемент да се поврзе со определен број на атоми од истиот или друг хемиски елемент се нарекува валентност. Вредноста за валентноста на елементите се движи од 1-8 и произлегува од бројот на валентни електрони што учествуваат во градење на хемиска врска со друг елемент. Хемиските елементи имаат постојана или променлива валентност. Според бројот на електрони шти учествуваат при градење на хемиска врска, атомите можат да бидат: Моновалентни (атомот на водород, натриум, калиум) Поливалентни (атомот на сулфур, калциум, магнезиум) Мултивалентни (атомот на железо, фосфор, арсен, жива) Валентноста на атомите што произлегува од стехиометрискиот однос на меѓусебно поврзаните атоми во соединението се нарекува стехиометриска валентност. Така, во соединението HCl, атомот на хлор и водород ангажираат по еден електрон, па нивната стехиометриска валентност изнесува 1. Во соединението ClO 2, атомот на хлор ангажира 4, а кислородните атоми по два електрона, така што стехиометриската валентност на хлор изнесува 4, додека на кислород 2. Аналогно на ова, во соединението Cl 2 O 7, стехиометриската валентност на хлор изнесува 7, а на кислородот 2. Наместо терминот стехиометриска валентност, во пракса многу почесто се користи терминот оксидациски степен или оксидациски број што одговара на оксидациската состојба на атомот. Оксидацискиот број може да има позитивен или негативен предзнак, односно може да биде позитивен или негативен. Оксидацискиот број на атомите во елементарна состојба изнесува 0 Оксидацискиот број на моноатомните јони во јонските соединенија е еднаков на јонската валентност, односно електровалентноста Кај ковалентните соединенија, атомите што посилно го привлекуваат електронскиот пар имаат негативен оксидациски број Оксидацискиот број на атомите во молекулот на елементарна супстанција изнесува 0 Одредени атомски групи, како што се (SO 4 ) 2-, (CO 3 ) 2-, (S 2 O 3 ) 2- покажуваат постојана валентност. Атомите што ги сочинуваат овие групи се разгледуваат како поврзана целина на атоми во една комплексна формулска единка што поседува единствен оксидациски број просечен оксидациски број од атомите што го сочинуваат. Релативна атомска и молекулска маса. Мол Апсолутната вредност на атомските тежини на хемиските елемнти се мошне мали и непрактични за работа. Оттука, потребно е да се определат релативните атомски маси, односно масата на атомот на даден хемиски елемент споредени со масата на атомот на одреден елемент што се зема како основа за споредба. Како стандард е земена масата на изотопот на јаглерод со масен број 12 ( 12 C). 6

Релативна атомска маса Релативна атомска маса на еден елемент (A r ) е број што покажува колку пати просечната маса на некој хемиски елемент е поголема од унифицираната атомска единица за маса, u. Оваа единица, се почесто, може да се сретне под името далтон, Da. Унифицираната атомска единица за маса претставува 1/12 од масата на атомот на изотопот на јаглерод 12 C. m u = u = Da = (1,660 538 73 ± 0,000 000 13) x 10-27 kg Хемиските елементи во природата се среќаваат во облик на смеси на различни изотопи што меѓусебно се разликуваат по бројот на протони во јадрото. Оттука, сите атоми на еден хемиски елемент немаат иста маса, односно релативна атомска маса. Меѓутоа, просечната маса на изотопите на еден хемиски елемент има константна вредност, карактеристична за хемискиот елемент. Оттука, релативната атомска маса на еден елемент претставува однос меѓу просечната маса на атомот на елементот и 1/12 од масата на изотопот 12 C (во нивната основна нуклеарна и електронска состојба). m a просечна маса на еден атом на хемиски елемент; u унифицирана атомска единица за маса Релативна молекулска маса Релативна молекулска маса на еден молекул (М r ) е број што покажува колку пати просечната маса на одредено хемиско соединение е поголема од унифицираната атомска единица за маса, u. m f просечна маса на еден еден молекул ; u унифицирана атомска единица за маса Релативната молекулска маса се добива како збир од релативните атомски маси на елементите што го сочинуваат соединението. Mol Mol претставува она количество супстанција со дефинирана хемиска структура што содржи исто толку единки колку што има атоми во 12,0 g од изотопот на јаглерод 12 C. Со прецизни мерења е утврдено дека бројот на атоми во 12,0 g од изотопот на јаглерод 12 C изнесува (6,022 141 99 ± 0,000 000 47) x 10 23 и овој број се нарекува Авогадров број. Доколку измериме маса од некоја хемиска супстанција со дефиниран хемиски состав што бројчано одговара на нејзината релативна молекулска маса, сме измериле 1 mol од таа супстанција, 7

односно 6,022 x 10 23 единки со наведената формула. Моларната маса, M, е дефинирана со следниот израз: Мол претставува интернационална единица за количество супстанција. ) Меѓу количеството супстанција (n) и бројот на единки (N) во определено количество супстанција постои следниов однос: N a претставува константна вредност и се нарекува Авогадрова константа. Авогадровиот број претставува бројчана вредност на Авогадровата константа и изнесува 6,022 x 10 23. Решени примери: Пресметување на стехиометриска валентност 1. Да се состават формулите на оксидите на елементите чија валентност е дадена: K + Ca 2+ Cr 3+ Sn 4+ N 5+ S +6 J +7 K 2 O CaO Cr 2 O 3 SnO 2 N 2 O 5 SO 3 J 2 O 7 2. Да се состават формулите на соединенија на S 2- со следниве елементи: Na + Ca 2+ Fe 3+ Sn 4+ As 5+ Na 2 S CaS Fe 2 S 3 SnS 2 As 2 S 5 3. Да се определи валентноста на манган во следните соединенија: MnO Mn 2 O 3 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7 +2 +3 +4 +6 +7 8

4. Да се одреди оксидацискиот број на : а) фосфор во Na 4 P 2 O 7 б) бор во Na 2 B 4 O 7 в) манган во K 3 MnO 3, K 2 MnO 4, KMnO 4 г) антимон во Na 2 H 2 Sb 2 O 7 1 5 2 а) Na2 P O7 4 1 3 2 б) NaB4 O7 1 3 2 в) K 3 MnO3 1 1 5 2 г) Na 2 H Sb 2 O7 2 1 6 2 1 7 2 2 MnO4 K MnO4 K Пресметување врз основа на атомска и молекулска релативна маса Решени примери: 1. Колку мол молекули се содржат во 85 g SO 2? Колку мол атоми сулфур и колку мол атоми О има во истото количество на SO 2? Ar(S) = 32,064 Ar(O) =15,9994 Mr(SO 2 ) =64,0628 1 mol молекули SO 2 1mol атоми S = 1,326 mol S 1 mol молекули SO 2 2 mol атоми O = 2,65 mol O 2. Колку мол молекули, молекули и атоми има во 400 g Br 2? Ar (Br) = 79,9 Mr (Br 2 ) = 159,8 9

3. Каде се наоѓаат повеќе мол молекули, во 100g KMnO 4 или во 100g K 2 MnO 4? M (KMnO 4 ) = 158 g/mol M (K 2 MnO 4 ) = 197,1 g/mol Повеќе mol молекули има во 100 g KMnO 4. 4. Да се пресмета масата на SO 2 што содржи толку молекули колку што се наоѓаат во 1 dm 3 H 2 O, при стандардни услови. М(SO 2 ) = 64,0628 g/mol V m = 22,4 dm 3 /mol n(so 2 ) = n(h 2 O) 5. Една точка напишана со молив содржи 5 x 10 16 атоми јаглерод. Пресметајте ја масата на точката. Ar(C) = 12,01 10

6. Кој гас при стандардни услови има поголема маса, 7,5 dm 3 O 2 или 6,5 dm 3 CO 2? M (O 2 ) = 32 g mol -1 M (CO 2 ) = 44 g mol -1 При стандардни услови, поголема маса имаат 6,5 dm 3 CO 2. 7. Да се пресмета бројот на молекули во: а) 1μg NH 3 б) 5 cm 3 CCl 4 со ρ= 1,594 g/cm 3 а) M(NH 3 ) = 17,09 g/mol б) M(CCl 4 ) = 153,823 g/mol молекули 11

молекули Пресметување врз основа на хемиски формули Одредување на составот на соединенијата по дадена хемиска формула Познавањето на хемиските формули на соединенијата, релативните атомски маси на елементите што ги градат и релативната молекулска маса на соединението дава можност за пресметување на масениот удел (ω) на елементот во соединението и одредување на процентен состав на истото. Познавањето на масениот удел (ω) на одреден елемент во едно соединение дава можност да се одреди неговата емпириска формула. Пресметување на масен удел на даден елемент во одредено хемиско соединение Масениот удел на некој хемиски елемент во одредено соединение се пресметува според следната формула: Решени примери: 1. Да се пресмета процентниот мaсен удел на елементите во соединението CuSO 4 x 5 H 2 O. Mr (CuSO 4 x 5H 2 O) = 250 Ar (Cu) = 63, 546 Ar (S) = 32,06 Ar (O) = 15,9994 12

2. Да се пресмета процентната содржина на сулфур во следните соединенија: а) SO 2 б) SO 3 в) H 2 S г) H 2 SO 4 Определување на емпириска формула на непознато соединение Решени примери: 1. Да се определи наједноставната формула на соединението што содржи 33,3 % Na, 20,29 % N и 46, 38 % О. Ar (Na) = 23 Ar (N) = 14 Ar (O) = 16 (: 13

NaNO 2 2. Да се пресмета релативната молекулска маса на одредено хемиско соединение ако 10, 56 g од тоа соединение содржат: 2,24 g N; 0,64 g H; 2,56 g S и 5,12 g O. (: 0,0075) N M(NH4)2SO4 =132 g mol -1 2H8SO 4 (NH4 ) 2SO 4 3. Да се пресмета бројот на молекули вода што кристализираат со наведените соли, доколку е познат процентот на кристална вода. a) ZnSO 4 x n(h 2 O) ω (H 2 O) = 43,9 % б) Al 2 (SO 4 ) 3 x n(h 2 O) ω (H 2 O) = 48,65 % а) М(ZnSO 4 ) = 161,3 g/mol M(H 2 O) = 18 g/mol 14

б) М(Al 2 (SO 4 ) = 342,282 g/mol M(H 2 O) = 18 g/mol 4. Со жарење на 12 g соединение што сoдржи јаглерод, калциум и кислород се добива 6,72 g CaO и 5,28 g CO 2. Да се одреди наједноставната формула на тоа соединение. M(CaO) = 56 g/mol M (CO 2 ) = 44 g/mol Најпрвин ја пишуваме хемиската равенка на дадената хемиска реакција: Ca x C y O z + O 2 CaO + CO 2 15

CaCO 3 Задачи за вежбање 1. Да се одреди бројот на мол молекули, бројот на мол атоми јаглерод и мол атоми кислород во 66,0 g на CO 2. 2. Да се пресмета масата на 4,5 mol Cl 2 и да се одреди колку се тоа мол атоми. 3. Колку молекули и колку атоми се наоѓаат во 15 мол молекули кислород? 4. Да се одреди бројот на молови кои се содржат во 64,0 g CH 4. Колку мол атоми јаглерод и мол атоми водород се наоѓаат во тоа количество на метан? 5. Да се пресмета масата на 9,5 mol атоми N 2 и да се пресмета колку се тоа мол молекули. 6. Да се пресмета бројот на мол молекули, молекули и атоми кои се наоѓаат во 381,0 g јод. 7. Да се пресмета колку мол молекули и молекули се наоѓаат во 0,5 dm 3 вода. 8. Да се пресмета апсолутната маса на атомот на бариумот. 9. Кој волумен под нормални услови го завземаат 320 g SO 3? 10. Да се пресмета масата на 5,0 dm 3 NO 2 при нормални услови. 11. Да се пресмета апсолутната маса на еден молекул на азот (IV) - оксид. 12. Кој волумен на гас под нормални услови има поголема маса, 4,5 dm 3 NH 3 или 8,5 dm 3 CO? 16

13. Дали истиот број на молекули се содржи во: a) во 1,0 g N 2 или 1,0 g O 2 б) во 1 mol N 2 или во 1 mol O 2 в) во 1dm 3 N 2 или во 1dm 3 O 2 (при исти услови)? 14. Да се пресмета масата во грами на SO 2 кој содржи исто онолку молекули колку што има во 1 dm 3 вода. 15. Колку атоми на Al, S, O и H се наоѓаат во 333,2 g Al 2 (SO 4 ) 3 x 18H 2 O? 16. Каде има повеќе атоми: во 1g O 2 или во 1g O 3? 17. Колку изнесува масата на 0,8 mol: а) H 2 SO 4 б) Cr 2 (SO 4 ) 3 в) Al(OH) 3 18.Колку мола се содржат во 0,8 g: а) H 2 SO 4 б) Cr 2 (SO 4 ) 3 в) Al(OH) 3 19. Во 0,20 g елементарно злато додадени се 0,20 мол атоми злато како и 2 x 10 22 атоми злато. Да се пресмета вкупната маса на златото. 20. Да е пресмета бројот на атоми на кислород во смеса која се состои од 0,15 мол молекули озон, 0,20 мол молекули кислород, 4g озон и 6 g кислород. 21. Да се пресмета масениот удел на K 2 O и CO 2 во калиум карбонат. 22. Колкава е процентната содржина на вода во CuSO 4 x 5H 2 O? 23. Да се одреди формулата на еден оксид на железото ако во 50 g од тој оксид се содржат 38,88 g железо. 24. Да се одреди формулата на соединение што во 35,8 g содржи 6,86 g Na, 0,298 g H, 19,09 g O и 9,54 g S. 25. Да се пресмета колку грами на азот се содржат во 180 g од неговите оксиди, акo масениот удел на кислород во првиот оксид е 0,3636, а во вториот е 0,6956. 26. Да се пресмета масениот удел, изразен во проценти, на елементите што влегуваат во состав на кристалниот натриум тиосулфат, Na 2 S 2 O 3 x 5 H 2 O. 27. Да се пресмета масениот удел на сулфур во следните соединенија: а) Na 2 S в) NaHSO 4 б) Na 2 SO 4 г) NaHS 17

28. Една смеса се состои од 20% калиум сулфат, 48% натриум сулфат и 32% магнезиум сулфат. Колку грами кислород се наоѓаат во 30 g од оваа смеса? 29. Да се напишат формулите на следните хлориди кои содржат: а) 11,28 % Be б) 20,30% Al в) 39,38 % Na 30. Да се пресмета со колку молекули на вода кристализира CaCl 2, ако при сушење на тој кристалохидрат неговата маса се намалила за 49,3%. Решенија на задачите за вежбање 1) 1,5 mol CO 2, 1,5 mol C и 3,0 mol O 2) 319,5 g и 9,0 mol 3) 9,03 x10 24 молекули, 1,806 x10 25 атоми 4) 4,0 mol CH 4, 4 mol C и 16,0 mol H 5) 133,0 g N 2 ; 4,75 mol 6) 1,5 mol, 9,03 x10 23 молекули, 1,806 x10 24 атоми 7) 0,022 mol; 1,32 x10 24 молекули 8) 2,28 x 10-22 g 9) 89,6 dm 3 10) 10,27 g 11) 7,64 x 10-23 g 12) а) 3,42 g б) 10,63 g 13) а) 2,15 x 10 22 молекули N 2 ; 1,88 x 10 22 молекули O 2; б) да в) да 14) 2,85 g 15) 6,02 x10 23 Al; 9,03 x 10 23 S; 1,08 x 10 25 H; 9,03 x 10 24 O 16) има ист број атоми 17) а) 78,4 g б) 313 g в) 62,4 g 18) а) 0,00816 mol б) 0,00203 mol в) 0,0102 mol 19) 46,14 g 20) 8,85 x 10 23 21) w(k 2 O) =0,681; w(co 2 ) = 0,319 22) 36 % 23) FeO 24) NaHSO 4 25) 114,5 g, 54,78 g 26) 18,5% Na, 25,8 % S, 51,6% O, 4,03% H 27) а) 0,410 б) 0,225 в) 0,266 д) 0,571 28) 13,81 g 29) а) BeCl 2 б) AlCl 3 в) NaCl 30) а) FeO б) Fe 2 O 3 31) 6 молекули на вода 18

Гасни закони Основни параметри што ја карактеризираат гасовитата агрегатна состојба се притисок, температура и волумен. Сотојбата во која притисокот изнесува 101 325 Pa (1 atm), a температутата T = 273,15 K (0 º C) се нарекуват стандардни (нормални) услови. Гасовите се покоруваат на т.н. гасни закони. Овие закони важат за идеални гасови, односно гасови чии молекули/атоми имаат занемарливо мал волумен и меѓу нив практично не постојат привлечни Ван дер Ваалсови сили. Реални гасови, што се наоѓаат под притисок од законитостите што важат за идеалните гасови. Во прилог се дадени основните закони што важат за идеални гасови. Бојл-Мариотов закон При константна температура, волуменот на гасот е обратнопропорционален со притисокот на гасот. Гејл Лисакови закони I Гејл Лисаков закон Волуменот на одредено количество гас, при константен притисок, е правопропорционален со апсолутната температура. Финалниот облик на I-от Гејл Лисаков закон ќе биде: V - волумен на гас при температура T; V 0 - волумен на гас при температура T 0. 19

II Гејл Лисаков закон Притисокот на одредено количество гас, при константен волумен, е правопропорционален со апсолутната температура. p - притисок на гас при температура T; p 0 - притисок на гас при температура T 0 Далтонов закон за парцијални притисоци Вкупниот притисок на смеса од идеални гасови претставува збир од парцијалните (поединечните) притисоци на гасовите што влегуваат во состав на смесата гасови. Притисокот на секој поединечен гас, без оглед на притисокот на останатите гасови, се нарекува парцијален притисок. Парцијалниот притисок на гасот е правопропорционален со количинскиот (молскиот) удел на гасот во смесата. p i парцијален притисок на гасот во смеса од гасови x i молски удел на гасот во смесата p вкупен притисок на смесата Авогдров закон Еднакви волумени на различни гасови, при константен притисок и температура, содржат ист број на честички (молекули или атоми, доколку гасот е во атомарен облик). Маса на супстанција (g) што одговара на моларната маса претставува 1 mol од таа супстанција и содржи Авогадров број на честички (6,022 x 10 23 ). Според тоа, 1 mol на различни гасови, при исти услови, завземаат еднаков волумен чија вредност изнесува 22,4 dm 3 mol -1 (моларен волумен). Равенка за состојба на идеален гас Со комбинирање на Бојл-Мариотовиот, Гејл-Лисаковиот и Авогадровиот закон се добива математичка релација во која се вклучени сите параметри со кои се карактеризира гасовитата агрегатна состојба. Доколку на местото на V m замениме V m = V/n, равенката ќе го добие следниот облик: 20

Оваа равенка е позната под името Клапејронова равенка или равенка за состојба на идеален гас. Доколку количеството гас (n) го изразиме како n = m/m, тогаш горната равенка можеме да ја напишеме на следниот начин: m - маса на гас; M моларна маса на гас; R - универзална гасна константа; T термодинамичка температура (º К) Користејќи го последното равенство, лесно може да се пресмета било кој параметар, доколку останатите параметри се познати. Бројната вредност на универзалната гасна константа зависи од тоа во кои единици се изразени притисокот и волуменот на гасот. Доколку притисокот на гасот изнесува 101 325 Pa, температурата 273,15 К и волуменот изнесува 22,4 dm 3 mol -1, универзалната гасна константа има вредност 8,314 Pa m 3 K -1 mol -1. Определување на релативна молекулска маса преку релативна густина Релативната молекулска маса може да се определи со примена на равенката за состојба на идеален гас. Релативната густина, при определени услови (температура и притисок) претставува однос меѓу волуменот и масата на гасот, односно: Од горното равенство, со преуредување следува: 21

Решени примери 1. Еден резервоар содржи CO 2 на температура од 27 С и притисок P = 3 x 10 6 Pa. Да се пресмета притисокот на гасот ако резервоарот се загрее на температура од 100 С, а волуменот остане константен. 2. При стандарден притисок и t = - 20 C, еден гас завзема волумен од 1L. Да се пресмета притисокот на гасот ако 0,5 L гас се наоѓаат на температура од 40 C. 3. Во еден сад со V=2dm 3 на температура од 273 К има 10 g O 2. Да се пресмета притисокот на гасот во садот. 22

4. Да се пресмета масата на NO која на температура од 298 К и притисок од 121,6 кра завзема волумен од 500cm 3. 5. Колку изнесува моларната маса на гасот ако 250 cm 3 од тој гас на температура од 22 C и притисок од 102,4 кра има маса од 0,3134 g? 5. Еден гас со температура од 30 C е преведен во друг сад кој има двапати поголем волумен. На која температура треба да се загрее гасот? 23

7. Волуменот на некој гас собран над површината на водата изнесува 1 dm 3 на температура од 293 К и притисок од 101 325 Ра. Парцијалниот притисок на водената пареа на дадената температура е 2333 Ра. Да се пресмета волуменот на сувиот гас при истата температура и притисок. 8. Колкав волумен завземаат 2 x 10 23 молекули на амонијак на температура од 400 K и притисок од 113,3 кра? 9. Колку изнесува релативната густина на воздухот на температура од 30 C и притисок 110 кра? Pa 24

10. При реакција на 0,75 g од некој двовалентен метал со киселина со добиваат 420 cm 3 H 2 при стандардни услови. Да се одреди моларната маса на металот. ) 11. На која температура 5,0 грами хлор со волумен 1 dm 3 врши притисок од 151,95 kpa? 12. На температура од 30 С и притисок од 99,97 kpa, волуменот на гасот изнесува 5,3 dm 3. Колкав волумен ќе завзема истиот гас на температура од 34 С и притисок од 102 kpa? 25

13. За колку степени треба да се загрее некој гас кој се наоѓа затворен во сад на температура од 4 С, за да неговиот притисок се зголеми два пати? 26

Задачи за вежбање 1. Во сад чиј волумен изнесува 4 dm 3, се наоѓаат 12 g од некој гас на температура од 278 К. Под кој притисок се наоѓа гасот, ако 1,1 dm 3 од овој гас под нормални услови има маса од 1,98 g? 2. 487 cm 3 од некој гас има маса од 1 g под нормални услови. Да се пресмета релативната молекулска маса на тој гас. 3. Под притисок од 257 кра и температура од 340 К, 2g од некој гас завзема волумен од 500 cm 3. Колку изнесува релативната молекулска маса на тој гас? 4. Волумен од 2 dm 3 од некој гас врши притисок од 95 кра. Колкав притисок ќе врши гасот ако, при истата температура, се компримира до 1,5 dm 3? 5. Да се пресмета масата на гасот, чии 6 dm 3, на температура од 310 К вршат притисок од 95 кра, ако се знае дека 1 dm 3 од тој гас (ст. услови) има маса од 1,34 g. 6. Да се пресмета масатa на 20 dm 3 CO 2 ако гасот се наоѓа на температура од 303 К и притисок од 105 кра. 7. Колкава маса на кислород може да се собере во сад со волумен од 28 dm 3 на температура од 300 К и притоа садот може да издржи притисок од 610 кра? 8. На која температура 3,0 g N 2 во сад со волумен 1,5 dm 3 врши притисок од 127 кра? 9. Сад со волумен од 30 dm 3 може да издржи притисок од 650 kpa. Да се пресмета масата на кислород која овој сад може да ја собере ако температурата изнесува 250 К. 10. Да се пресмета масата на водород која може да се собере во сад чиј волумен изнесува 25,75 dm 3 на температура од 298 К и притисок од 98,53 кра. 11. Да се пресмета волуменот кој го завземаат 5,1 x 10 23 молекули на хлороводород, ако се наоѓа на температура од 393 К и притисок од 105 кра. 12. Одредено количество на гас завзема волумен од 1,5 dm 3 при притисок од 500 кра. Колкав ќе биде притисокот на тој гас ако истата количина на гас се наоѓа во сад со волумен од 5 dm 3 при константна температура? 13. Колкава е масата на кислород кој завзема волумен од 135 dm 3 на температура од 285 К и притисок од 202,6 кра? 27

14. Да се пресмета притисокот кој го вршат 32,8 g азот кој се наоќа на температура од 278 К и во сад чиј волумен изнесува 8 dm 3. 15. Волумен од 3 dm 3 кислород се наоѓаат на температура од 293 К и притисок од 303,9 кра. Колку атоми на кислород има во овој волумен од гасот? 16. Колку мол молекули амонијак се наоѓаат во 1,8 dm 3, ако гасот се наоѓа на температура и притисок од 202,6 кра? 17. Да се пресмета волуменот кој ќе го завземе водород (во cm 3 ) ако 270 cm 3 од тој гас се загрее од 300 К на 393 К. 18. На температура од 293 К и притисок од 303,9 кра, определен волумен од некој гас изнесува 22,4 dm 3. Колкав ќе биде волуменот на тој гас ако тој се наоѓа на температура од 273 К и притисок од 202,6 кра? 19. Да се пресмета релативната маса на еден двовалентен метал, ако 4,0 g од тој метал од киселина истиснуваат 1,08 dm 3 водород, мерен на температура од 297,2 К и притисок од 140 кра. 20. Смеса од гасови се состои од 40 волуменски проценти азот и 60 волуменски процент јаглерод диоксид. Вкупниот притисок на смесата изнесува 250,6 кра. Да се пресметаат парцијалните притисоци на секоја од компонентите во смесата. 21. Колкава маса завземаат 10 dm 3 Cl 2, ако се наоѓа на температура од 17 С и притисок од 99,2кРа? 22. Еден грам од некој гас на температура од 100 С и притисок од 98,2 кра завзема волумен од 982,2 cm 3. Колкава е релативната молекулска маса на тој гас? 23. За колку степени треба да се загрее некој гас кој се наоѓа затворен во сад на 0 С, за да неговиот притисок се зголеми 5 пати? 28

Решенија на задачите за вежбање 1) 171,9 кра 2) 46,0 3) 44,0 4) 126,6 кра 5) 6,6 g 6) 36,68 g 7) 219,3 g 8) 213,8 K 9) 300,3 g 10) 2,049 g 11) 26,36 dm 3 12) 150 kpa 13) 369,37 g 14) 338,4 kpa 15) 4,5 x 10 23 16) 0,124 mol 17) 353,7 cm 3 18) 31,3 dm 3 19) 65,37 20) p (N 2 ) = 100,24 kpa, p (CO 2 ) = 150,36 kpa 21) 29,2 22) 32 23) 1092 29

Раствори Раствори претставуваат сложени хомогени системи, составени од две или повеќе компоненти (супстанции), што поседува постојани и карактеристични својства. Компонентата што е присутна во поголема количина се нарекува растворувач, додека останатите компоненти се нарекуваат растворени супстанции. Растворите може да се разгледуваат и како дисперзни системи во кои едната супстанција е диспергирана во другата. Диспергираната (растворена супстанција) се нарекува дисперзна фаза, а супстанцијата (средината) во која таа е диспергирана се нарекува дисперзна средина. Според големината на честичките на диспергираната фаза разликуваме: Вистински (молекулски) раствори големина на честички на диспергирана фаза помала 1 nm Колоидни раствори - големина на честички на диспергирана фаза од 1-100 nm Грубо-дисперзни системи големина на честички > 100 nm. Најзначајни грубо-дисперзни системи се суспензиите (цврста фаза диспергирана во течна дисперзна средина) и емулзиите (течна фаза диспергирана во течна дисперзна средина). Квантитативно изразување на составот на растворите Квантитативниот (количински) состав на растворите (смеси) може да изрази на следниве начини: 1. Однос меѓу некоја величина за компонентa B (маса m, количество супстанција n, волумен V на растворена супстанција B) чија содржина се изразува со исти единици мерки како и некоја друга компонента (пр. Компонента А, растворувач). Разликуваме: Ако бројот на единки во 1 mol супстанција изнесува N = N a x n (N a, Авогадрова константа), тогаш односот на бројот на единки е еднаков со молскиот однос: 2. Удел однос меѓу некоја величина за компонента B (маса, количество супстанција, волумен) и истата големина збирно, за сите компоненти што влегуваат во состав на растворот. 30

Збирот од уделите на сите компоненти што го градат растворот (смесата) изнесува 1. Уделот претставува бројчана величина и нејзината единица мерка е бројот 1. За изразување на уделот, исто така, може да се применат следните единици: 3. Концентрација однос меѓу некоја големина за супстанција B (маса, количество супстанција, волумен) и волуменот на растворот, V. 31

Доста често, како единица за изразување на концентрацијата на растворите се користи mmol/l и mmol/dm 3 што одговара на SI единицата mol/m 3. 4. Молалитет (b) однос меѓу количеството на растворена супстанција B (број на молови) и масата на растворувачот. HC 5. Нормалност (нормалитет), N однос меѓу бројот на грам еквиваленти на растворената супстанција и масата на растворувачот. Бројот на грам-еквиваленти на киселините се определува така што моларната маса на киселината се дели со бројот на водородни атоми (базност на киселината) - За H 2 SO 4 грам еквивалент 98,08/2 = 46,04 g - За H 3 PO 4 грам еквивалент 98/3 = 32,66 g - За HCl грам еквивалент 36,45/1 = 36,46 g Бројот на грам-еквиваленти на базите се определува така што моларната маса на базата се дели со бројот на хидроксилни групи (киселост на базата) - За NaOH грам еквивалент 40/1 = 40 g - За Mg(OH) 2 грам еквивалент 41,32/2 = 20,66 g Бројот на грам-еквиваленти на солите се определува така што моларната маса на солта се дели со бројот на атоми од металот и добиената вредност се множи со оксидацискиот степен на металот - За Na 2 CO 3 грам еквивалент 106/2 x 1 = 53 g - За K 2 SO 4 грам еквивалент 184/2 x 1 = 92 g 32

6. Титар, Ti маса на супстанција (g) растворена во 1 ml растворувач. Растворите со поголемо количество растворена супстанција се нарекуваат концентрирани раствори, додека оние со помало количество растворена супстанција, разредени раствори. При тоа, мора да се прави разлика меѓу заситен и концентриран раствор, бидејќи концентриран раствор не значи и заситен раствор (заситувањето на растворот зависи од растворливоста на супстанцијата во соодветниот растворувач). На пр. концентрираниот воден раствор на BaSO 4, претставува силно разреден раствор што е и разбирливо имајчи ја в предвид растворливоста на BaSO 4 во вода. Решени примери 1. Колку грами на CuSO 4 x 5H 2 O и колку грами на вода се потребни за приготвување на 150 грами на раствор на CuSO 4 со масен удел од 0,2. 2. Колку грами на NaOH се потребни за да се приготват 250 cm 3 раствор со густина 3 1,1g / cm и масен удел 10%? 33

3. 100 g NaCl растворени се во 700 g H 2 O. Kолку изнесува масениот удел на NaCl изразен во %, и ppm? 4. Во колку грами вода треба да се растворат 100 g Na 2 SO 3 x 7 H 2 O за да се добие 15% раствор на Na 2 SO 3? 5. Ако раствор на NaOH со густина 1,092 g cm -3 содржи 87,36 g NaOH во 1 dm 3, колку изнесува молскиот удел (x) на растворенета супстанца, односно растворувачот? 34

6. Да се пресмета молскиот удел на H 2 SO 4 во воден раствор со молска концентрација 15,5 mol dm -3 и густина ρ = 1,760 g cm -3. 7. Масената концентрација на раствор на (NH 4 ) 2 SO 4 изнесува 105,7 g dm -3, а густината ρ = 1050 kg m -3. Да се пресмета молската концентрација и молалитетот на растворенaта супстанција. 35

б) Молалитет на растворена супстанција 8. Масениот удел на HCl во еден раствор изнесува 32,1 %, а истиот раствор има густина 3 1,160g / cm. Да се пресмета молската концентрација на HCl во растворот. Мешање и разредување на раствори при разредување на растворот се зголемува количината (масата, волуменот, количеството) на растворувачот, а количината (масата, волуменот, количеството) на растворената супстанца останува непроменето ; при мешање на два или повеќе раствори на една иста супстанца со различна концентрација, масите односно волумените на помешаните раствори се адитивни. Масата односно волуменот на добиениот раствор е еднаков на збирот од масите, односно волумените кои се мешаат. Количината на растворената супстанца (маса, волумен, количество) е збир на количинита на растворената супстанца од двата раствори кои се мешаат ; 36

при мешање на два или повеќе раствори на различни супстанции правилото на адитивност на важи. Масен удел, ω а) Разредување При разредување масата на растворената супстанција не се менува. б) Мешање на раствори 37

Решени примери 1. Да се пресмета масениот удел на растворот добиен со разредување на 500 g 2% раствор на NaCl со 500 g вода. 2. Да се пресмета масата на водата која треба да се додаде на 200 cm 3 68% HNO 3 со густина 1,4 g cm -3 за да се добие 10% раствор. 3. Колку g 5% раствор на HCl и колку g 36% раствор на HCl треба да се измешаат за да се добијат 1000 g 10% HCl? 38

4. Со дејство на 50 cm 3 раствор на HCl врз воден раствор на Na 2 S се ослободуваат 224 cm 3 гас при с.у. Да се одреди молската концентрација на растворот на HCl. 2 HCl + Na 2 S H 2 S + 2 NaCl 2 mol HCl 1 mol H 2 S X mol HCl 0,01 mol H 2 S 5. 50 cm 3 раствор на H 2 SO 4 неутрализирани се со 0,81 g Na 2 CO 3 (кристален). До кој волумен треба да се разредат 10 dm 3 од овој раствор за да се добие раствор на H 2 SO 4 со c=0,1mol/dm 3? H 2 SO 4 + Na 2 CO 3 Na 2 SO 4 + H 2 CO 3 39

40

Задачи за вежбање 1. Да се пресмета масениот удел(во %) во раствор добиен со растворање на: а) 10 g NaCl во 240 cm 3 H 2 б) 10 g Na 2 CO 3 во 240 cm 3 H 2 O в) 10 g Na 2 CO 3 x 10 H 2 O во 240 cm 3 H 2 O 2. а) Колку грами натриум хлорид и вода е потребно да се подготват 200g 6% раствор? б) Колку грами натриум хлорид треба да се растворат во 200g вода за да се добие 6% раствор? 3. Да се пресмета масениот удел на натриум хидроксид во раствор добиен со мешање на 80 g 15% раствор на NaOH и 400 g 3% раствор на NaOH. 4. Колку грами BaCl 2 e потребно да се подготват 200 cm 3 раствор со количинска концентрација c=1,16 mol/dm 3? Да се пресмета масената концентрација на овој раствор. 5. Да се пресмета количинската и масената концентрација на растворот кој во 200 cm 3 содржи: а) 30 g NaCl б) 30 g Na 2 CO 3 в) 30 g Na 2 CO 3 x 10 H 2 O 6. Колку грами на алуминиум хлорид е потребно да се подготват 460 cm 3 раствор со масена концентрација 13,35 g/dm 3? 7. Колку грами на Na 2 S 2 O 3 x5h 2 O е потребно за подготовка на 670 cm 3 раствор на натриум тиосулфат со масена концентрација 3,16 g/dm 3? 8. Колку грами Cd(NO 3 ) 2 x4h 2 O е потребно за подготовка на 600 cm 3 раствор на кадмиум нитрат со концентрација c=0,2 mol dm -3? 9. Да се пресмета масената концентрација и молалитетот на следните раствори: а) 1,8% раствор на алуминиум сулфат б) 18,0 % раствор на алуминиум сулфат со густина 1,20 g cm -3. 10. Да се пресмета масената концентрација и масениот удел на раствор на фосфорна киселина со концентрација 3,6 mol dm -3 и густина 1,18 g cm -3. 11. Во 300 cm 3 раствор со густина 1,09 g cm -3 се наоѓаат 0,45 mol натриум сулфат. Да се пресмета масената концентрација и молалитетот на растворот на натриум сулфат. 12. Колку грами бакар сулфат пентахидрат и вода се потребни за подготовка на 400 g 4% раствор на бакар (II) -сулфат? Да се пресмета количинската и масената концентрација на добиениот раствор. 41

13. Во 90 cm 3 растворени се 2,9 g Na 2 SO 4 x 10H 2 O. Да се пресмета количинската, масената концентрација како и масениот удел (во %) на натриум сулфат во растворот. 14. Колку грами кристален MnSO 4 x 7H 2 O може да се добие со упарување на 727 g 30% раствор на манган(ii)-сулфат? 15. Колку dm 3 16% раствор на бакар(ii)- сулфат (ρ = 1,18 g cm -3 ) може да се добие од 590,5 g кристален CuSO 4 x 5H 2 O? 3 16. Колку грами Na 2 S 2 O 3 x 5H 2 O е потребно за подготовка на 150 cm 20,4% раствор на натриум тиосулфат? Да се пресмета количинската и масената концентрација на растворот, ако неговата густина изнесува ρ=1,18 g cm -3? 17. Колку грами на кр истален натриум сулфат Na 2 SO 4 x 10H 2 O е потребен за да се подготват 525 cm 3 раствор на натриум сулфат со масена концентрација143,42 g dm -3. Да се пресмета количинската концентрација и масениот удел на натриум сулфат во растворот, ако неговата густина изнесува 1,12 g cm -3. 18. Колку cm 3 вода треба да се додадат во 4 dm 3 30% раствор на хлороводородна киселина со густина 1,15 g/cm 3, за да се добие 25% раствор? 19. Колку cm 3 65% HNO 3 со густина 1,4g/cm 3 е потребна да се подготват 820 cm 3 20% раствор со густина 1,12 g/cm 3? 20. Колку cm 3 вода треба да се испарат од 650 cm 3 12% раствор на калиум хидроксид со густина 1,11g/cm 3 за да се добие 30% раствор? 21. Колку грами на 50% H 3 PO 4 треба да се употребат за да се подготват 550cm 3 35% раствор со густина 1,22 g/cm 3? 22. Колку dm 3 гасовит амонијак (стандардни услови) треба да се раствори за да се добијат 420 cm 3 28,5% раствор со густина 0,90 g/cm 3? 23. Колку cm 3 40% HNO 3 со густина 1,25 g/cm 3 и вода е потребно за да се подготват 300 g 4,5% раствор на азотна киселина? 24. Колку cm 3 77% раствор на сулфурна киселина со густина 1,7g/cm 3 и колку cm 3 вода треба да се земат за да се подготват 550 g 15% раствор? 25. 30% раствор бил добиен откако биле отпарени 100 cm 3 од 20% раствор. Колку изнесувала првобитната маса на растворот? 26. Колку cm 3 вода треба да се додадат во 270 cm 3 32% раствор на калиум хидроксид со густина 1,31 g/cm 3, за да се добие 17% раствор? 42

27. Колку dm 3 гасовит хлороводород, под нормални услови треба да се воведе во 500 cm 3 вода за да се добие 16% раствор? 28. Да се пресмета молалитетот на 2,93% раствор на калиум хидроксид и на 29,3% раствор на калиум хидроксид. 29. Колку ml раствор на AgNO 3 со концентрација 0,650 mol/dm 3 е потребно за подготовка на 250 cm 3 раствор на AgNO 3 со концентрација 0,423 mol/dm 3? 30. Да се пресмета концентрацијата на раствор на K 2 SO 4 добиен после упарување на 30 cm 3 вода од 135 cm 3 раствор од оваа сол со концентрација 0,188 mol/dm 3. 31. 98,3 mg примерок од NaCl со чистота 97,9% бил растворен во 5 ml раствор. Колку изнесува концентрацијата на добиениот раствор? 32. Колку cm 3 вода треба да се додадат во 50 cm 3 12% KJ, со густина 1,093 g/cm 3, за да се добие 2% раствор? 33. Колку g натриум треба да реагираат со 155 cm 3 вода за да се добие раствор со концентрација 0,175 mol dm -3? 34. Колку cm 3 70 % HClO 4 со густина 1,668 g/cm 3 и колку cm 3 вода треба да се помешаат за да се добијат 300 g 28% раствор? 35. Во 105,2 cm 3 50 % HClO 4, со густина 1,410 g/cm 3, додадени се 116,6 ml вода. Да се пресмета масениот удел на новодобиениот раствор. 36.Во 727,2 cm 3 раствор на Na 2 CO 3 со концентрација 0,6 mol/dm 3 и густина 1,100 g/cm 3, додадени се 0,53 dm 3 вода. Да се пресмета масениот удел на добиениот раствор. 37. Колку cm 3 37 % HCl со густина 1,19 g/cm 3 се потребни за подготовка на 1 dm 3 10% раствор со густина 1,049 g/cm 3? 38. Колку cm 3 37 % HCl со густина 1,19 g/cm 3 е потребно да се додадат во 200cm 3 20% HCl со густина 1,1 g/cm 3 за да се добие 25% раствор? 39. Во кој масен однос треба да се помешаат 20% и 60% раствор на глукоза за да се подготви 30% раствор? 40. Кој волумен на 80% HNO 3 со густина 1,46 g/cm 3 и 14% HNO 3 со густина 1,08 g/cm 3 треба да се помешаат за да се добијат 200 cm 3 54% HNO 3 со густина 1,34 g/cm 3? 43

Решенија на задачите за вежбање 1) а) 4% б) 4% в) 12% 2) а) 12 g NaCl и 188 g H 2 O б) 12,76 g 3) 5% 4) 48,23 g ; 241,16 g/dm 3 5) а) 2,56 mol/dm 3 б) 1,42 mol/dm 3 в) 0,52 mol/dm 3 6) 6,14 g 7) 3,33 g 8) 37 g 9) а) 18,0 g/dm 3 ; 0,054 mol/kg б) 216 g/dm 3 ; 0,64 mol/kg 10) 352,8 g/dm 3 ; 29,9% 11) 213 g/dm 3 ; 1,71 mol/kg 12) 25 g CuSO 4 x5h 2 O и 375 g H 2 O; 0,25 mol/dm 3 ; 39,98 g/dm 3 13) 0,1 mol/dm 3 14,2 g/dm 3, 1,42% 14) 400 g 15) 2 dm 3 16) 56,67 g ; 240,6 g/dm 3 ; 1,52 mol/dm 3 17) 170,74 g ; 1,01 mol/dm 3 ; 0,128 18) 920 cm 3 19) 201,85 cm 3 20) 432,9 cm 3 21) 469,7 g 22) 141,95 dm 3 23) 27 cm 3 ; 266,25 cm 3 24) 63 cm 3 H 2 SO 4 ; 442,86 cm 3 H 2 O 25) 300 g 26) 312,1 cm 3 27) 58,45 dm 3 28) 0,54 mol/kg ; 7,47 mol/kg 29) 163 cm 3 30) 0,242 mol/dm 3 31) 0,33 mol/dm 3 32) 273,25 cm 3 33) 0,624 g 34) 20,15 cm 3 ; 279,8 cm 3 H 2 O 35) 0,334 36) 0,05 37) 238,25 cm 3 38) 238,2 cm 3 39) 3:1 40) 97,76 cm 3 и 111,23 cm 3 44

Јонски производ на водата. Водороден екпонент, ph Со најпрецизни мерења констатирано е дека молекулите на водата се слабо јонизирани на H +, односно H 3 O + и OH - јони. Процесот е прикажан со следната равенка: H 2 O + H 2 O = H 3 O + + OH - Константата на рамнотежа т.е. константата на дисоцијација на овој процес е следната: Бројот на недисоцирани молекули е толку голем што тој практично не се менува при промена на степенот на дисоцијација и може да се смета за константна вредност, односно истиот да се претстави како молска концентрација на водата на температура од 25 C. Вредноста за молската концентрација на водата претставува количник меѓу масата на 1 dm 3 вода (25 C) што изнесува 997 g и моларната маса на водата и истата изнесува 55,4 mol. Производот на молските концентрации на водородните и хидроксилните јони претставува константна вредност за определена температура и се нарекува јонски производ на водата чија вредност изнесува 1 x 10-14 mol 2 dm -6. Јонскиот производ на водата има константна вредност за дадена температура. Со зголемување на температурата се менува и вредноста за јонскиот производ на водата бидејќи се зголемува и процесот на дисоцијација. Чистата вода реагира неутрално што значи дека концентрацијата на водородни јони е еднаква на концентрацијата на хидроксилни јони и изнесува 1 x 10-7 mol dm -3. Оние раствори каде концентрацијата на водородни јони е поголема од концентрацијата на хидроксилни јони се нарекуваат кисели раствори, додека оние раствори каде концентрацијата на водородни јони е помала од концентрацијата на хидроксилни јони се нарекуваат базни раствори. Ако се знае концентрацијата на еден вид на јони, лесно може да се определи и концентрација на другиот вид на јони според следните равенства: Вообичаено е со примена на јонскиот производ на водата, реакцијата на растворот да се изразува преку концентрацијата на водородни јони. Во тој случај: Неутрални раствори Кисели раствори Базни раствори Водороден експонент. ph 45

За поедноставно претставување на концентрацијата на водородни јони предложена е нова големина наречена водороден експонент што претставува негативен декаден логаритам од концентрацијата на водородни/хидроксилни јони изразени во mol dm -3. Експонентот за изразување на концентрацијата на водородни јони се означува како ph, додека експонентот за изразување на концентрацијата на хидроксилни јони poh. Со помош на водородниот експонент, киселоста односно базноста на некој раствор се карактеризира на следниот начин: Неутрални раствори ph=7,0 Кисели раствори ph < 7,0 Базни раствори ph > 7,0 За определување на киселоста односно базноста на растворите може да се користат супстанции што се нарекуваат индикатори. Тие претставуваат органски киселини, бази или нивни соли чија боја зависи од концентрацијата на водородни јони во растворот. Истите во воден раствор дисоцираат при што недисоцираниот облик (молекулски облик) и јонскиот облик се карактеризираат со различна боја. Решени примери 1. Колку грами на NaOH треба да се растворат за да се добијат 250 ml раствор чии ph изнесува ph=12,5? 2. Колку пати се зголемила или намалила концентрацијата на водородни јони ако ph на растворот се промени од 1 на 6? 46

Концентрацијата на водородни јони се намалила за 5 пати. 3. Да се пресмета ph на раствор добиен со разредување на 25 ml раствор на HBr до 2L. Масениот удел на HBr во растворот изнесува 0,480, а густината ρ = 1,49 g cm -3. 4. Колку ml од раствор на HCl со c=0,005 mol/dm 3 се потребни за неутрализација на смеса од 250 ml раствор на NaOH со ph=12 и 150 ml раствор на КOH со pоh=3? 47

5. Колку ќе изнесува ph ако во 500 ml вода се растворат 40mg Na? Волуменот на растворувачот е еднаков со волуменот на растворот. n (Na) = n (NaOH) 6. Колку ќе изнесува ph на растворот добиен со мешање на 30 ml NaOH со c=0,15mol/dm 3 и 45 ml HCl со c=0,11 mol/dm 3? 7. 1 ml раствор содржи 6,02 x 10-18 OH - јони. Колку изнесува ph на дадениот раствор? 48

8. Колкава е концентрацијата на водородни јони на раствор кој во 5 dm 3 содржи 1,575 g HNO 3? Колку изнесува ph на истиот раствор? 8. Да се пресмета концентрацијата на водородни, бромидни јони и ph на раствор на HBr чија концентрација изнесува 0,001 mol/dm 3, ако степенот на електролитна дисоцијација при оваа концентрација изнесува 95%. 10. ph вредноста на раствор на оцетна киселина со c=0,057 mol/dm 3 изнесува 3,00. Да се определи степенот на електролитна дисоцијација. 49

11. Колкава е концентрацијата на натриумови и ацетатни јони во раствор на CH 3 COONa со концентрација 0,05 mol/dm 3 и α=97%? а) Колку g Na + јони се наоѓаат во 1 dm 3 раствор? б) Колку Na + има во 200 cm 3 од овој раствор? 12. Во 200 cm 3 раствор се наоѓаат 1,2x10 22 OH - јони. Колку водородни јони има во истиот волумен на раствор? 50

Задачи за вежбање 1. Да се пресмета ph и poh на следните раствори а) 1 x10-4 mol/dm 3 HCl б) 2 x 10-3 mol/dm 3 NaOH в) 1 x10-3 mol/dm 3 HClО 4 г) 1 x 10-6 mol/dm 3 HNO 3 2. Да се пресмета [H 3 O] + и [OH - ] во раствори со следните ph и poh вредности: а) ph=2 б) poh=9 в) ph=2,8 г) poh=8,2 д) poh=6 ѓ) poh=4,8 3. Да се пресмета [H 3 O] + и [OH - ] во следните раствори: а) 0,00165 mol/dm 3 HNO 3 б) 0,0087 mol/dm 3 KJ в) 5,8 x 10-4 mol/dm 3 HJ 4. Колку изнесува ph во следните раствори? а) 0,0045 mol/dm 3 HCl б) 6,14 x 10-4 mol/dm 3 HNO 3 в) 0,00683 mol/dm 3 NaOH 5. Колку изнесува ph на раствор подготвен со мешање на 24,80 cm 3 HCl со c=0,248 mol/dm 3 и 15,40 cm 3 KOH со c=0,394 mol/dm 3? 6. Да се пресмета [H 3 O] + и ph во заситен раствор на Ba(OH) 2 што содржи 3,906 g Ba(OH) 2 x 8 H 2 O во 1000 cm 3 раствор. 7. Да се пресмета ph во раствор добиен со растворање на 20 cm 3 HCl (ст.услови) во 100 cm 3 раствор. 8. Во 250 cm 3 раствор растворени се 0,4 g NaOH и 236,3 cm 3 гас HCl (ст.услови). Колку изнесува ph во тој раствор? 9. Колку изнесува ph на раствор подготвен со мешање на 50 cm 3 HNO 3 со c=0,0155 mol/dm 3 и 75 cm 3 KOH со c=0,0166 mol/dm 3? 10. Колку изнесува ph на раствор подготвен со мешање на 2 cm 3 HCl со ph=3 и 3 cm 3 pаствор на NaOH со ph=10? 11. Колку изнесува [Na + ] и [CH 3 COO - ] во раствор на CH 3 COONa со c=0,05 mol/dm 3, а степенот на електролитна дисоцијација изнесува 97%? а) Колку g Na + се наоѓаат во 1 dm 3 раствор? б) Колку јони Na + се наоѓаат во 200 cm 3 раствор? 51

12. Колку изнесува [H + ] во 0,5% раствор на CH 3 COOH, ако изнесува 3%? 13. Колку изнесува [H + ] во раствор кој настанува со мешање на 2 dm 3 0,455% раствор на HCl и 3 dm 3 раствор на NaOH со концентрација c=0,0417 mol/dm 3? 14. Колку изнесува ph на раствор подготвен со мешање на 1200 cm 3 HNO 3 со c=0,5 mol/dm 3 и 800 cm 3 KOH со c=1 mol/dm 3? 15. Колку изнесува ph на раствор кој е добиен со мешање на 16 mg NaOH во 200 cm 3 HNO 3 чие ph изнесува 3,00? Со додавање на NaOH не доаѓа до промена на волуменот. 16. Колку изнесува ph на раствор подготвен со мешање на 25 cm 3 NaOH со ph=12 и 225 cm 3 раствор на HCl со ph=3? 17. Колку cm 3 раствор на HCl со концентрација 0,1 mol/dm 3 треба да се додаде во 30 cm 3 NaOH со концентрација 0,15 mol/dm 3 за да се добие раствор чие ph=2? 18. Да се пресмета ph на раствор на CH 3 COOH со c=0,01 mol/dm 3 и 0, 042. 19. Ако ph на раствор на NaOH изнесува 12,82, а c=0,1 mol/dm 3, да се пресмета степенот на електролитна дисоцијација. 20. ph на раствор на некоја еднокисела база е 10,1, при концентрација од 0,42 mol/dm 3. Колку изнесува степенот на елктролитна дисоцијација во овој раствор? 21. Во 1 cm 3 раствор на NaOH се наоѓаат 3,01 x 10 7 јони на водород. Ако степенот на електролитна дисоцијација е 80%, да се пресмета концентрацијата во растворот на NaOH. 22. Да се пресмета колку g CaCl 2 се наоѓаат во 250 cm 3 раствор, ако 72%, а [Cl - ]=0,1mol/dm 3. 23. Да се пресмета степенот на електролитна дисоцијација во раствор на NaOH што содржи 12 g NaOH во 3 dm 3 и чие ph изнесува 12,9. 24. До кој волумен треба да се разреди 2 cm 3 раствор на HCl со концентрација 10 mol/dm 3, за да ph на растворот изнесува 1,5? Во разредениот раствор, HCl е потполно дисоцирана. 25. До кој волумен треба да се разреди 1 cm 3 раствор на NaOH со концентрација 1,5 mol/dm 3 за да ph на растворот изнесува 12,5? Степенот на елек. дисоцијација е 100%. 26. Во 200 g раствор со густина 1,01 g/cm 3 се наоѓаат 4,7 g HCl. Ако ph=0,2, да се пресмета α. 52