Heterogén kémiai egyensúly

Az előadások a következő témára: "Heterogén kémiai egyensúly"— Előadás másolata:

1 Heterogén kémiai egyensúly
15:50 Legalább egy résztvevő a többitől eltérő fázisban Szilárd fázis egyensúlyban a gázfázissal konstans Mészégetés (900 Co) CaCO3 CaO + CO2 [CaO] [CO2] K’c = ▬▬▬▬▬▬ [CaCO3] Kc = [CO2] vagy Kp = pCO2 konstans Amig CaCO3 és CaO is jelen van, addig CO2 koncentrációja, vagy parciális nyomása állandó. (állandó hőmérsékleten, mert a K hőmérsékletfüggő) 10:54

2 Heterogén kémiai egyensúly
15:50 Heterogén kémiai egyensúly Legalább egy résztvevő a többitől eltérő fázisban Szilárd fázis az egyensúlyban Karbonát-hidrogénkarbonát egyensúly H2O + CO2 H2CO3 szénsav ~ CO2 H2CO3 + CaCO3 Ca(HCO3)2 szénsav ~ Ca(HCO3)2 CO2 ~ Ca(HCO3)2 Amíg mészkő van, addig CO2 koncentrációja arányos a tengervíz hidrogénkarbonát-tartalmával. (Puffer!) (égethető szén kevesebb van mint karbonát!) 10:54

3 Szilárd anyagok oldódása folyadékban
15:50 A rosszul oldódó anyagok oldhatóságát - az oldódási egyensúlyból származtatható oldhatósági szorzattal (L) jellemezzük Az AmBn összetételű só esetén: AmBn  m An+ + n Bm- L = [An+]m·[Bm]n AgCl  Ag+ + Cl- L = [Ag+]·[Cl] 10:54

4 Oldhatóság AgCl 1,77*10-10 AgNO3 220 BaSO4 1,08*10-10 CuSO4 21 CaCO3
Vegyület Oldhatósági szorzat Oldhatóság g/100g víz) AgCl 1,77*10-10 AgNO3 220 BaSO4 1,08*10-10 CuSO4 21 CaCO3 3,36*10-9 FeCl3 92 CaSO4 4,93*10-5 KMnO4 6,5 HgS 2,00*10-54 KNO3 32 PbSO4 1,58*10-8 NH4NO3 192 NaCl 36 NaOH 109 L = 1,58*10-8 = [Pb++]*[SO4--] ~0,0001 mol/dm3 0,0207 g/dm3 ~ 20 ppm 10:54

5 Szilárd anyagok oldódása
15:50 Az oldhatóság hőmérsékletfüggése - növekvő és csökkenő - az oldáshő előjelétől függően Oldáshő = szolvatációs hő - rácsenergia A nyomás gyakorlatilag nem változtat az oldhatóságon pozitív oldáshő negatív oldáshő 10:54

6 Az egyensúly eltolási lehetőségei
15:50 Az egyensúly eltolási lehetőségei Koncentráció változtatás az egyensúlyi rendszerben sav + alkohol észter + víz [észter] [víz] Egyensúlyi állandó koncentrációkkal felírva Kc = ▬▬▬▬▬▬ [sav] [alkohol] Az egyensúlyi állandó kis szám, így kevés termék keletkezik ! Hogyan lehetne megnövelni a termék (észter) mennyiségét ? Az egyensúlyi koncentrációhoz képest megnövelem a kiindulási anyag valamelyikét. K = állandó miatt a rendszer a termék képződése irányába mozdul el mindaddig amíg a tört értéke el nem éri a K értékét. 2. Befolyásolás: a termék egyikét folyamatosan elvonom a rendszerből. 10:54

7 Az egyensúly eltolás lehetőségei
15:50 Az egyensúly eltolás lehetőségei Nyomás változtatás az egyensúlyi rendszerben N2 + 3 H2 2 NH3 1 térf. 3 térf. 2 térf. Nyomás növeléssel a termék irányába tolható az egyensúly. Az egyensúlyi rendszer mindig kitér külső behatás esetén Csak akkor hatásos, ha térfogat változás történik a reakció során Hőmérséklet változás hatása az egyensúlyi rendszerre Exoterm reakciók: növekvő hőmérséklet hatására a kiinduló termékek irányába tolódik el az egyensúly. Endotherm reakciók : növekvő hőmérséklet hatására a termékek irányába tolódik el az egyensúly 10:54

8 Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban
15:50 Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban Disszociációs egyensúlyi állandó HAc H+ + Ac- ecetsav disszociációja [H+] [Ac- ] Ksav = ▬▬▬▬▬▬ [HAc] NH4OH NH4+ + OH- Ammóniumhidroxid disszociációja [NH4+] [OH-] Kbázis = ▬▬▬▬▬▬ [ NH4OH] 10:54

9 Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban
15:50 Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban Ksav = Ks és Kbázis = Kb gyakran a negatív logaritmusát adjuk meg pKs = - log Ks és pKb = - log Kb Sav Ks pKs Sósav ∞ Kénsav ∞ Salétromsav ∞ Triklórecetsav ,0* ,52 Kénessav ,6* ,79 Ecetsav ,8* ,75 Szénsav ,3* ,37 Erős savak Gyenge savak 10:54

10 Savbázis egyensúlyok Bázis Kb pKb Nátrium-hidroxid ∞ Lítium-hidroxid ∞
15:50 Savbázis egyensúlyok Bázis Kb pKb Nátrium-hidroxid ∞ Lítium-hidroxid ∞ Kálium-hidroxid ∞ Etilamin ,5* ,19 Ammónia ,8* ,74 Piridin ,8* ,75 Erős bázisok Gyenge bázisok 10:54

11 Víz disszociációja és a pH fogalma
15:50 H2O H+ + OH- [H+] [OH-] [H2O] = konstans K = ▬▬▬▬▬▬ [H2O] Mert az elbomlás mértéke elhanyagolható, Kv = [H+] [OH-] = 10-14 pH = - lg[H+] és pOH = -lg[OH-] pH + pOH = 14 0 ≤ pH < savas tartomány, savas jelleg a pH csökkenésével nő pH = semleges oldat 7 < pH ≤ lúgos tartomány, lúgos jelleg nő a pH növekedésével 10:54

12 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Disszociáció
15:50 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Disszociáció A vizes sóoldatok pH értéke sokszor lényeges a korrózió szempontjából Semleges oldatokat képező sók Erős sav (pl. HCl) + erős bázis (pl.NaOH) NaCl + H2O → NaOH + HCl Na+ OH H+ Cl- Erős sav és erős bázis teljesen disszociál [H+] = [OH-] 10:54

13 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Savas hidrolízis
15:50 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Savas hidrolízis Savas oldatokat képező sók Erős sav (pl. HCl) + gyenge bázis (pl.NH4OH) → ammónium-klorid részlegesen disszociál teljesen disszociál NH4Cl + H2O → NH4OH + HCl NH OH H+ Cl- [H+] > [OH-] 10:54

14 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Lúgos hidrolízis
15:50 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Lúgos hidrolízis Bázikus oldatokat képező sók Erős bázis (pl. NaOH) + gyenge sav (pl.CH3COOH) → nátrium-acetát részlegesen disszociál teljesen disszociál CH3COONa + H2O → CH3COOH + NaOH CH3COO- H OH- Na+ [H+] < [OH-] 10:54

15 Sav-bázis indikátorok működése
15:50 Sav-bázis indikátorok működése Indikátor-H: egy gyenge sav indikátor-H indikátor- + H+ piros színű molekuláris forma sárga színű ionos forma Metilvörös Sav hozzáadására az egyensúly balra tolódik: piros lesz az oldat Lúg hozzáadására a (a lúg elfogyasztja a H+ ionokat) az egyensúly jobbra tolódik : az oldat sárga lesz Semleges állapotban narancs színű az oldat 10:54

16 Sav-bázis indikátorok
Fenolftalein  H+ (+OH) nincs hosszú konjugált részlet  színtelen + H+ több gyűrűre átterjedő konjugált kötések  közeli elektronállapotok színes 10:54

17 Sav-bázis indikátorok
Sav-bázis titrálások 10:54

18 Sav-bázis indikátorok
10:54