online kép - Fájl  tube fájl feltöltés file feltöltés - adja hozzá a fájlokat online fedezze fel a legújabb online dokumentumok Kapcsolat
   
 

Letöltheto dokumentumok, programok, törvények, tervezetek, javaslatok, egyéb hasznos információk, receptek - Fájl kiterjesztések - fajltube.com

 

Online dokumentumok - kep
   
kategória
 

Biológia állatok Fizikai Földrajz Kémia Matematika Növénytan Számítógépes
Filozófia
Gazdaság
Gyógyszer
Irodalom
Menedzsment
Receptek
Vegyes

 
 
 
 













































 
 

SZERVETLEN KÉMIA ALAPJAI

kémia

Fájl küldése e-mail Esszé Projekt


egyéb tételek

 
MOLEKULÁK ORIENTÁCIÓJA A HATÁRFELÜLETEN
HOMOGÉNKATALITIKUS AMINOKARBONILEZÉS: ÚJ MÓDSZER KIDOLGOZÁSA N-FERROCENOIL-AMINOSAV-ÉSZTEREK, FERROCÉNGLIOXAMIDOK ÉS DISZUBSZTITUÁLT FERROCÉNSZÁRMAZÉK
AERODISZPERZ RENDSZEREKERODISZPERZ RENDSZEREK
AZ ALKOHOL
A szóbeli vizsga tételei
A nukleinsavak szerkezete és funkciója
Vasalapú szerkezeti anyagok
Az optimalis méretezés műszaki alkalmazasai
Polarimetria - Fajlagos forgatóképesség és koncentració meghatarozasa. Glükóz mutarotaciójanak tanulmanyozasa
REAKCIÓKINETIKA
 
 

SZERVETLEN KÉMIA ALAPJAI

            A világot felépítö anyagokat két nagy csoportra lehet osztani, a szervetlen és szerves anyagok csoportjára. Ma ennek már nincs jelentösége, de a szerves vegyületek 3-4 milliós nagyságrendje a 70-80 ezer szervetlen vegyülettel szemben indokolja a külön tárgyalásukat.

            Elsösorban érdekesek az elemek és ezek elöfordulása, hogy azok tisztán, vagy elemi és kémiailag kötött állapotban található meg illetve azokkal, amelyek kötött állapotban vannak.

            A teljesség igénye nélkül egy összefoglaló jellemzést kívánok adni azokról az elemekröl, illetve vegyületekröl, amelyek az élö szervezetekben elöfordulnak illetve az élelmiszeripar számára fontosak, különös tekintettel az élelmiszerbiztonság szempontjából a toxikus elemekre és vegyületekre.

             Mai ismereteink szerint 25 elem biológia szükségességét igazolják.  Hat elem

(H, C,O,N,P,S) minden földi életforma számára nélkülözhetetlen, ezekböl épülnek fel a biomolekulák. Az emberi szervezet felépítésében részt vevö elemeket két nagy csoportba szokás osztani. Azokat az elemeket, amelyek a szervezet tömegének 0,005%-nál nagyobb mennyiségben vannak jelen, azok a makroelemek (Ca, Na, K, P), amely ennél kisebb arányban van jelen, mikroelemeknek nevezzük (Fe, Zn, Cu, Mn).


35. táblázat.  Az emberi szervezet átlagos ásványanyag tartalma

Makroelemek

Tömeg

(g/kg)

Esszenciális mikroelemek

Tömeg

(mg/kg)

Nem esszenciális mikroelemek

Tömeg

(mg/kg)

Nátrium

Kálium

Magnézium

Kalcium

Foszfor

Kén

Klor

1,0-1,5

1,8-2,3

0,2-0,4

15-20

8-12

2,0-3,0

1,2-1,5

Vas

Flour

Cink

Szilicium

Réz

Vanádium

ASzelén

Mangán

Jód

Ón

Nikkel

Molibdén

Krom

Kobalt

50-70

35-40

32-35

12-16

1,0-1,5

0,3-0,5

0,2

0,2

0,2

0,2

0,10

0,1

0,002

0,002

Rubidium

Bróm

Aluminium

Bór

Barium

Titán

Arany

Antimon

Arany

Tellur

Litium

Cézium

Urán

Bizmut

4,5-4,8

2,8-3,0

0,8-1,2

0,6-0,8

0,2

0,4

0,1

0,1

0,1

0,1

0,03

0,02

0,001

0,004

            A mikroelemeknek két csoportjuk van: Esszenciális és nem esszenciális aszerint, hogy nélkülözhetetlenek az emberi szervezet normális müködéséhez, míg az utóbbiak szerepe nem tisztázott. Kiemelt szerepe van a víznek (de ennek ismertetése már túlnyomórészt megtörtént).  Az egyes elemek aránya az emebri szervezetben is igen eltérö.

            Az élö szervezetben megtalálható fémionokat biológiai szerepük szerint is csoportosíthatjuk:

*vázak és szilárd szerkezetek kialakítására alkalmasak (pl. Ca2+)

*jelátviteli folyamatokban töltéshordozók (pl. Na+ )

* biokémiai folyamatok sav bázis katalizátoraiként hidrolízises folyamatban vesznek részt (pl. Zn2+)

* elektronátviteli reakciókban a fémionok oxidált és redukált formái alapvetö szerepet játszanak( pl. Fe2+/Fe3+ )

* nagy kötési energiával rendelkezö molekulák aktiválásában vesznek részt ( pl. Fe, Cu )

36. táblázat : Az emberi szervezet összetétele tömegszázalékban

Elem

m/m%

Elem

m/m%

Oxigén

Szén

Hidrogén

Nitrogén

Kalcium

Foszfor

62,4

21,0

9,9

3,1

1,9

0,9

Kálium

Kén

Klór

Nátrium

Magnézium

Vas

0,23

0,16

0,08

0,08

0,03

0,01

Tehát az egyes elemek igen eltérö szerepeket töltenek be az emberi szervezetben.

 

Elemek

            A legtöbb elem közönséges körülmények között szilárd halmazállapotú. A szilárd halmazállapotú elemek háromféle rácstípust alkotnak: molekularácsot, atomrácsot és fémrácsot.

Molekularácsos elemek

            A molekularácsot alkotó elem molekulákat erös kovalens kötések tartják össze, de maguk a molekulák csak gyenge, van der Waals–féle erökkel kapcsolódnak egymáshoz. Ennek megfelelöen a molekularácsban kristályosodó elemek alacsony olvadás és forráspontúak, ezért többségük – nemesgázok, hidrogén, nitrogén, fluor és a klór – szobahömérsékleten gáz halmazállapotúak. A molekulaméret növekedésével a molekulák közötti kölcsönhatás is nagyobb lesz. A brom cseppfolyós, a jód pedig szilárd (de könnyen szublimál) halmazállapotú.

            Ha az atomok közötti kötéstípus átmeneti jellegü, a molekularácsos elemek több módosulatban fordulnak elö, ezt polimorfiának nevezzük az egyes változatokat pedig allotróp módosulatoknak nevezzük. A kisebb molekulatömegü allotróp módosulatok olvadáspontja alacsonyabb, ezek áltaklában kevésbé stabilak. Ha szilárd állapoúiak, akkor a kristályok puhábbak, az oldékonyságuk pedig jobb lesz. Vízben általában rosszul, apoláros oldószerekben jobban oldódnak. A stabilabb elektronelrendezésü elemek nemesgázok, oxigén, nitrogén  a látható fény hatására nem gerjesztödnek, ezért ezek színtelenek. Ha az atomtömeg nö, akkor a nagyobb kiterjedésü elektronburok gerjeszthetösége nö, így a periódusos rendszer oszlopaiban felülröl lefelé a szín fokozatosan sötétebb lesz, aza mélyül.

Atomrácsos elemek

            Az ilyen elemek atomjait erös, irányított kötöerök tartják össze, ezéert magas olvadáspont és forráspont jellemzi öket. A háromdimenziós végtelen atomrács nagy keménységü, gyémánt. Az ilyen anyagokban az elektronok lokalizáltak, ezért elektromos szigetelök. Az atomrácsos elemek egy része átmenetet képez a fémes rács felé, ezért az ilyenek (grafit, szilícium) félvezetö tulajdonságúak. Vízben és más oldószerekben nem oldódnak és nem illékonyak.

Fémrácsos elemek

            A fémrácsban az atomok szoros illeszkedésben helyezkednek el, az egymáshoz szorosan kapcsolódó rácselemek számát az atomok, térkitöltése határozza meg. A fémrács könnyen deformálható, részben a delokalizált elektronok miatt, részben, mert elcsuszhatnak egymáson a szerkezet megváltozása nélkül. ha a fémrács szabályos felépítését ötvözö elem megváltoztatja, az új elem megakadályozza rácssíkok elcsúszását, ezért    a fém tulajdonságait az ötvözö elem alapvetöen megváltoztatja. A fémek vízben és más oldószerekben csak kémiai változás közben oldódnak. Ha megolvasztjuk öket, akkor egymásba oldódva létrejönnek az ötvözetek. A higannyal képzett vegyületeik az amalgámok.

            Az elemek fizikai és kémiai tulajdonságait alapvetöen az elektron negatívitásuk illetve elektronszerkezetük határozza meg. Az elemek egy része elemi állapotban is megtalálható (nemesgázok, kén, oxigén, nemesfémek), a többit pedig az oxidációs állapottól függöen oxidációval ( pl. halogenidekböl Cl2 elöállítása elektrolízissel)  illetve az oxidál állapotú fémeket redukcióval állítják elö ( pl. aluminum elektrolízise, vas redukciója szénnel).   

 Szervetlen vegyületek nevezéktanának alapjai

            A vegyületeknek az  un. szisztematikus  nevei alapján felírható azok képlete , ill. a képletböl egyértelmüen leolvasható a vegyület neve. Ezek néha kényelmetlenül hosszúak, ezért használhatók, az un. félszisztematikus nevek is, amelyekben a vegyület egyes alkotórészeit a szisztematikus, más alkotórészeit pedig a régebbi elnevezésükkel jelölik. A szabályzat megengedi a triviális, hétköznapi nevek használatát is.

Kétfajta elemböl álló  (biner) vegyületek elnevezése

            Itt  a rövidített vagy teljes szisztematikus nevet használjuk, amelyek még egyszerüek.

            Az elektropozitív elem (a fém vagy két nemfém közül a kisebb elktronnegatvitású) változatlan neve után tesszük az elektronnegatív elem –id végzödéssel ellátott latin nevét, így nevezzük el a biner savakat is.

                        NaCl                nátrium-klorid

                        CaO                 kalcium-oxid

                        HI                  hidrogén-jodid

                        ZnS                 cink-szulfid

            *ha  a vegyület képletében az egyik vagy mindkét összetevö két atommal szerepel, de az elekropozitív alkotórész állandó oxidációs számú elem:

                       

                        CaCl2                kalcium-klorid

                        Al2O3              aluminium-oxid

            *így nevezzük el az összetételük alapján ide sorolható biner savakat is.

                       

                        H2S              hidrogén-szulfid

*ha a vegyület képletében egy-egy atommal szerepel ugyan mindkét összetevö, de az elektropozitív alkotórész változó oxidációs számú elem:

                        FeO                 vas-oxid  vagy vas(II)-oxid

 Minden más esetben a teljes szisztematikus nevet kell használni, amelyet kétféle módon lehet képezni.

* vagy mindkét elem atomjainak számát a nevük elé tett görög számnevekkel jelöljük :mono-, di-, tri-, tetra-,penta-, hexa-, hepta. A mono jelölést általában elhagyjuk.

 

            pl.        As2O3             diarzén-trioxid

                        As2O5             diarzén-pentaoxid

                        SO3                  kén-trioxid

*vagy az elektropozitív összetevö oxidációs számát a neve után tett kerek zárójelbe tett római számmal jelöljük:

            pl.        SO3     kén(VI)-oxid ( kiejtve: kén-hat-oxid)

                        FeO                 vas(II)-oxid

                        Al2O3              aluminium(III)-oxid

Az egyszerü ionok nevét úgy képezzük, hogy a megfelelö elektropozitív ill. elektronegatív összetevö nevéhez az ion szót kapcsoljuk:

            pl.        Na+                  nátriumion

                        Ca2+                kálciumion

                        Cl-                   kloridion

                        S2-                    szulfidion

Ha az elektropozitív elem többféle iont alkot, akkor az ion töltését a zárójelbe tett római számmal tüntetjük fel:

pl.        Fe2+                 vas(II)ion ( kiejtve vas-kettö-ion)

                         Fe3+                vas(III)ion

Többfajta elemböl álló (nem biner) vegyületek elnevezése

   A bonyolultabb összetételü vegyületek közül csak azokkal foglakozunk,amelynél az elektronnegatív alkotórész az összetett atomcsoport, ami néhány –id-re végzödö kivételtöl eltekintve – ilyen pl. az –OH, amely neve hidroxid; és a –CN, amely neve cianid – mindig -át végzödést kap.

            *A bázisok szisztematikus elnevezésében a fém nevét hidroxid szó követi.

            Pl.        NaOH                          nátrium-hidroxid

                        Ca(OH)2                      kálcium-hidroxid

Ha  a fém változó oxidációs számú, általában a szisztematikus elnevezés következö módját használjuk:

                        Fe(OH)2                      vas(II)-hidroxid

                        Fe(OH)3                      vas(III)-hidroxid

            Az oxosavak – vagyis ahol az anion központi atomjához csak O kapcsolódik – és sóik szisztematikus elnevezése bonyolult, ezért a gyakorlatban vegyes elnevezési rendszer használato 545g62f s.

            Ha a savképzö elem csak egyféle oxidációs számmal alkot savat, ennek triviális nevét úgy képezzük, hogy az illetö elem nevéhez a sav szót illesztjük. Pl.

                        H2CO3             szénsav

Kivételek a szilíciumot tartalmazó kovasavak.

            Ha a savképzö elem kétféle oxidációs számmal képez savat, akkor a magasabb oxidációs számút az elözö módon nevezzük el, az alacsonyabb oxidációs számú nevéhez viszont a savképzö elem nevéhez az –os, -es képzöt illesztjük. Az utóbbi példákban feltüntetjük a savak mellett a bennük szereplö összetett elektronnegatív atomcsoport (savmaradék) nevét is, amelyet úgy képezünk, hogy a magasabb oxidációs fokozatú savaknál az –át, az alacsonyabb fokozatúnál pedig az –it végzödést illesztjük a savképzö elem teljes, rövidített latin nevéhez.

                        H2SO4             kénsav             szulfát

                        H2SO3             kénessav                     szulfit

Kivétel

                        HNO3                          salétromsav                nitrát

                        HNO2                          salétromossav nitrit

A megfelelö ionok nevét úgy képezzük, hogy a nevekhez az ion szót kapcsoljuk:

                                                NO3-                nitrátion

                                                NO2-                nitrition

            Kettönél több oxidációs számú elemek által alkotott savaknál az oxidációs szám további csökkenését a hipo-, növekedését pedig a per- szócskával jelöljük.

Pl.                   

                        HClO               hipoklórossav             hipoklorit

                        HClO2             klórossav                                klorit

                        HClO3             klórsav                                    klorát

                        HClO4             perklórsav                               perklorát

A sók nevét a fém és a savmaradék nevének összeillesztésével képezzük:

                        Na2SO4                        nátrium-szulfát

                        Na2SO3                        nátrium-szulfit

                        KClO                           kálium-hipoklorit

                        KClO2                         kálium-klorit

                        KClO3                         kálium-klorát

                        KClO4                         kálium-perklorát

            Ha a fém nem állandó oxidációs számú, akkor a neve után megadjuk az oxidációs számot is:

                        Fe2(SO4)3                    vas(III)-szulfát

                        FeSO4              vas(II)-szulfát

            A komplex vegyületeknél csakis a teljes szisztematikus nevek használhatók. Gyakorlati szempontból azok a legjelentösebbek, amelyekben az elektronnegatívabb atomcsoport a komplex összetevö.

           

            Nevükben a komplex központi atomjának nevéhez az –át végzödést kapcsoljuk, és római számmal feltüntetjük  az oxidációs számát is, a ligandumok számát pedig az –o képzövel ellátott nevük elé irt görög számnevek mutatják:

                        K3[Fe(CN)6]               kálium-[hexaciano-ferrát(III)]

                        K4[Fe(CN)6]               kálium-[hexaciano-ferrát(II)]

           

            Így kell elnevezni az amfoter fémek hidroxikomplexeit is:

                        Na2[Sn(OH)4]             nátrium-[tetrahidroxo-sztannát(II)]

                        Na2[Sn(OH)6]             nátrium-[tetrahidroxo-sztannát(IV)].

                       

            Az élelmiszeripari szempontból legfontosabb kémiai elemek, valamint szervetlen vegyületek és tulajdonságaik

Hidrogén

Elektronszerkezet: 1s1

A H a  He együtt az elsö periódus eleme, elektronnegatvitása: 2,1

Kétatomos, apoláros molekulát alkot, ami stabil és a H-H kötés egyike a legerösebb kötéseknek.

Izotópjai:prócium . H (1p + 1e) , elöfordulása 99,985 %

               deutérium D (1p 3 1n + 1e) , elöfordulása 0,015%

               tritium T (1p +2n +1e ), β-sugárzás közben bomlik, felezési ideje 12,5 év,            mennyisége elenyészö

Fizikai tulajdonságai:színtelen, szagtalan, nem mérgezö gáz. Sürüsége 14,4 –szer kisebb, mint a levegö. Kis molekulatömege miatt nagy a diffúziósebessége és a fajlagos hökapcitása, hövezetö képessége, elektromos vezetöképessége is nagy.

Apoláris molekulái között csak van der Waals-féle csekély diszperziós erök hatnak, ezért az Op.(továbbiakban olvadáspont = Op ) és Fp. ( továbbiakban  forráspont = Fp.) igen kicsi. A He után a legnehezebben cseppfolyósítható gáz. Vízben kevésbé oldódik, de egyes platina fémek (Pt és Pd) oldják részben atomosan, részben ionosan, a fémekkel interszticiális hidridként.  A fémekben elnyelt hidrogén aktívabb a molekuláris hidrogén gáznál, ezért a hidrogént nagymértékben elnyelö fémek jó hidrogénezö katalizátorok.

Kémiai tulajdonságai:

            *pozitív oxidációs számmal csak csak kovalens kötésü, nem fémekkel alkotott             vegyületeiben szerepel pl. HCl

            *vizes oldatban a  H+ víz molekulához kapcsolódik és oxonium ionként van             jelen (   H3O+ )

            * 1e- felvétellel 1s2 He héjjal rendelkezö hidridiont képez H- (alkáli és alkáli             földfémekkel, LiH és LiAlH4 ) – eröteljesen redukál,

            *levegön, O2 gázban vizzé ég el : 2H2 + O2 = 2 H2O,

            * 2 : 1 arányú elegye a durranógáz, amely magas höm( 600 şC) vagy         katalizátor jelenlétében robban ,

            * H2 : Cl2 = 1:1 klórdurranógáz   , H2 + Cl2 = 2 HCl ,

            * fontos redukálószer. CuO + H2 = Cu + H2O,

            * a fejlödö „ naszcensz” H sokkal reakcióképesebb

Elöfordulása: szabad állapotban ritkán, vegyületeiben kötötten

Elöállítása: 

           

            *Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

            *2Na + 2 HOH =  „ NaOH + H2

            * vízgáz reakció- C + H2O = CO + H2   450 şC –on CO + H2O = CO2 + H2

             ( a CO2 vízzel kimosható)

* földgázból - CH4 + H2O = CO + 3 H2

* víz elektrolízise

Felhasználás:

            *szervetlen vegyületek szintézise ( HCl, NH3 ), szerves szintézis ( metanol )

            * növényi olajok keményítése , margaringyártás

            * redukálószer

Nemesgázok

He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

Elektronszerkezet: He s2, a többi s2p6

Fizikai tulajdonságai: stabil, egyatomos molekulák, amelyek a lezárt nemes gáz héj miatt nem reakcióképesek. Esetleg a részlegesen lezárt d-héjon áll rendelkezésre gerjesztett pálya a kötés kialakításához. Gáz halmazállapotú, alacsony Op. És Fp.,stabil nehezen polarizálható elektronhéjuk van. Sürüségük az atomtömegükkel arányos.

Kémiai tulajdonságai: ellenállóak

Elöállítás: levegö cseppfolyósításával és frakcionált desztillációval

Felhasználás: léggömb, világítás technika, védögáz, fénycsövek, gyógyászat

Halogének

F, Cl, Br, I

Elektronszerkezet: s2p5

Fizikai tulajdonságok:

  

37. táblázat: Halogének legfontosabb adatai

Név

Halmazállapot

Szín

Elektronnegativitás

Oxidációs szám

F

Gáz

zöldes sárga

4,1

-1

Cl

Gáz

sárgás zöld

3

-1(+1,+3,+5,+7)

Br

Gáz

vörös barna

2,8

-1(+1,+3,+5)

I

Gáz

sötét szürke

2,5

-1(+1,+3,+5,+7)

            A külsö elektronhéjon csak egy elektron hiányzik az elektronhéjról a stabil nemesgáz szerkezethez. Elemi állapotban kétatomos kovalens molekulákat képeznek. Nö a méret és a van der Waals erök, így sürüség nö, szín mélyül és a halmazállapot és ennek megfelelö. A szilárd jód könnyen szublimál. A halogének vízben oldásakor pedig kémiai reakció játszódik le Cl2 és Br2 esetében, míg a Br2 és I2 csak szerves oldószerekben, CCl4, CHCl3, alkohol és éter. Ezeknek a színe eltérö, de vízben nem oldódik. A I2 jellegzetes tulajdonsága, hogy a keményítövel élénk kék színt alkot ( jódkeményítö).

 

Élettani hatások:

            A F ( kis mennyiségben szükséges a fogzománchoz)  és Cl erösen mérgezö, a folyékony Br börön maró sebeket okoz, gözei is mérgezöek. A I gözök a szem és az orr nyálkahártyáját ingerlik.

Kémiai tulajdonság:

            *a legstabilabb oxidációs számuk -1, más  oxidációs szám csak O-el szemben,

            * a F a legelektronnegatívabb, F → Cl →  Br → I  irányban csökken,

            *  H-el reagál és  vegyületeiböl elvonja

               H2  : Cl2 = 1 :1  klórdurranógáz ( UV, kék fény hatására  robban ),

* fémekkel halogenideket alkot:

          2Fe + 3 Cl2 = 2 FeCl3

* halogenidekkel a standard potenciál alapján, mindig a pozitívabb redukálódik

               Cl2 + 2 KBr = Br2 + 2 KCl

             de    2 KCl + Br2

            * vízzel reagál:

                                    Cl2 + H2O               HCl + HClO hipoklórossav

                                    HOCl = HCl + O

 

                           Br2 + H2O    HBr + HBrO hipobrómossav

                              

                                     HBrO = HBr + O

                             I2 a vizel nem reagál, de KI jelenlétében I2 + I- = I3-( trijódion)

                             keletkezik komplex képzödés közben, így víz oldékonnyá válik

           

            * lúggal ( NaOH, KOH, NH4OH ) a Cl2, Br2, I2 azonos módon reagál

                       

                           Cl2 + 2 NaOH = NaCl + NaClO + H2OC + O ® CO, CO2

Cl2 + HOH ® 2HCl + „O”

                        katód (-): 2H+ + 2e = H2 redukció

                        anód (+): 2Cl- - 2e = Cl2 oxidáció

                        2HCl                                       H2+Cl2

                                                2•96500 C

                        katód (-): H2° + 2e = 2H+

                        anód (+): Cl2 + 2e = 2Cl-

Fe(s) = Fe2+ + 2 e-.

                                                ˝  O2(g) + H2O(l) + 2 e- ® 2 OH-.

                                               

Fe2+ +  2 OH- = Fe(OH)2(s).

4 Fe(OH)2(s) + O2(g) = 2 Fe2O3·H2O(s) + 2 H2O(l).

                                                                                                vasrozsda

Zn(s) +2 MnO2(s) + 2 H2O(l) ® Zn(OH)2(s) + 2 MnO(OH)(s).

                        Zn(s) + 2 OH- = ZnO(s) + H2O(l) + 2 e-                      (anódreakció),

                        HgO(s) + H2O(l) + 2 e- = Hg(l) + 2 OH-                       (katódreakció).

                                         Pb(s) + HSO                PbSO4(s) + H+ +2 e-,

                        PbO2(s) + 3 H+ + HSO+ 2 e-                PbSO4(s) + 2 H2O(l).

                       

                                                Cd(s) + 2 OH-                Cd(OH)2(s) + 2 e-,

                               [NiO(OH)](s) + H2O(l) + e-                  Ni(OH)2(s) + OH-.

                                                2 H2(g) + O2(g)                   2 H2O(l).

           

                                    2 H2(g) + 4 OH-  =  4 H2O(l) + 4 e-                       (anódreakció),

                                    O2(g) + 2 H2O(l) + 4 e-  =   4 OH-                         (katódreakció).

2H2 + O2 = 2 H2O,

H2 + Cl2 = 2 HCl ,

CuO + H2 = Cu + H2O,

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

2Na + 2 HOH =  „ NaOH + H2

vízgáz reakció- C + H2O = CO + H2   450 şC –on CO + H2O = CO2 + H2

* földgázból - CH4 + H2O = CO + 3 H2

2Fe + 3 Cl2 = 2 FeCl3

Cl2 + 2 KBr = Br2 + 2 KCl

Cl2 + H2O               HCl + HClO hipoklórossav

HOCl = HCl + O

                           Br2 + H2O    HBr + HBrO hipobrómossav

 HBrO = HBr + O

   Cl2 + 2 NaOH = NaCl + NaClO + H2O

  nátrium-hipoklorit, Hypo

                                                                        NaCl + O    oxidáló hatása miatt       

Elöállítás:                                                                  fertötlenítöszer

           

            * HCl oxidáció ( pl. KMnO4, MnO2 ) – Cl2

            * NaCl oldat elektrolizise- Cl2

            * bromidokból, jodidokból oxidálószer vagy elektrolízis - Br2, I2

Felhasználás :

           

            *F2 - müanyaggyártás (teflon)

            * Cl2 -  víz  és fertötlenítés, fehérítés, növényvédö szer

            * Br2 – gyógyszer, vegyszer

            * I2 – reagens, fertötlenítöszer (alkoholos oldata a jódtinktúra)

           

Hidrogénhalogenidek

            HX, ahol a X = F, Cl, Br, I

 

             A HF, HCl (vizes oldata a sósav), HBr és HI: szobahömérsékleten szúrós szagú, maró hatású gázok, komprimálva könnyen cseppfolyósíthatók, cseppfolyós állapotban nem vezetik az elektromos áramot, nem tartalmaznak ionokat. Kovalens kötésü molekulákat alkotnak, amelyek polárisak, a polaritás a HF → HI irányban csökken.  Vízben jól oldódnak és meghatározott összetételü elegyük maximális forráspontú azeotrópos elegyet alkot. Oldásukkor protolitikus folyamat megy végbe:

                        HCl + H2O                  H3O+ + Cl-

Teljesen disszociálnak és vizes oldatuk savas kémhatású. Legjelentösebb belölük a HCl.

Hidrogén-klorid (HCl)

            Vizes oldata a sósav. Szintelen, szúrós szagú gáz, ala csony a forráspontja. Vízben jól oldható, vele 20,24 5-ban azeotrópos elegyet alkot. Tömény vizes oldata erösen füstölög. A forgalomba kerülö legtöményebb oldat 38 5-os, az un. háztartási sósav 10 %-os. A HCl : HNO3 = 3 : 1 elegye a királyvíz, amely az aranyat és platinát is oldja. A sósav a negatív standarpotenciálú fémeket H2 fejlödés közben oldja, ( pozitív potenciálút nem ! )           

                        Zn + 2 HCl= ZnCl2 + H2

Elöállítás:

           

            * szintézissel H2+ Cl2 = 2 HCl

            * NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl   hidegen

            * NaHSO4 + NaCl = Na2SO4 + 2 HCl melegítve

Felhasználás:

            *fémfelületek tisztítása, labor vegyszer, festék és gyógyszeripar

Oxigéncsoport

Oxigén, kén, szelén , tellur

Elektonszerkezete: s2p4

            Az oxigén tulajdonságai eltéröek a csoport többi tagjától. Az oszlopon lefelé haladva az elektronnegatívitás csökkenésével párhuzamosan a nemfémes jelleg is gyengül, csak az oxigén és a kén az igazi nemfémes elem, a szelén félfém és a tellúr pedig fém.

                        38. táblázat. Az oxigén csoport elemeinek legfontosabb adatai

Név

Elektronnegativitás

Oxidációs szám

Oxigén

3,5

-2 (-1)

Kén

2,5

-2, +4, +6

Szelén

2,4

-2, +4, +6

Fizikai tulajdonságok:

            A csoport tagjaiban nagyobb eltérések vannak, mint a halogéneknél illetve a nemesgázoknál. Ennek oka az elektronszerkezetben keresendö: két kötést kell létrehozni a stabilis elektronoktett kialakításához. Amíg ezt az oxigén nagy elektronnegativitása és atomjainak kis mérete  miatt kettös kötés kialakításával éri el, így kétatomos molekulákat képez, addig a többi elemnél minden atom további másik két atommal létesít kötést, amire két lehetöség is van. Az egyik lehetöség többatömos, gyürüs molekula kialakítása a kénnél (S8) és a metastabil vörös szelénnél (Se8). A másik lehetöség végtelen atomláncok képzödése a szelén stabilis, un. fémes ( vagy szürke) módosulatánál:

                         68. abra: A S és Se lehetséges molekulái

                             a) végtelen lánc

                             b) S8 és Se8

Jelentkezik a csoportnál az allotrópia: egy elemnek ugyanabban a halmazállapotban eltérö szerkezetü és eltérö fizikai, kémiai tulajdonságú módosulata létezik.

39. táblázat : A csoport fontosabb allotróp módosulatai

Elem

Módosulat

Szerkezet

Szín

Megjegyzés

Oxigén

(di)oxigén

O2(g)

színtelen

szagtalan gáz

Ózon

O3(g)

halványkék

szúrós szagú gáz

Kén

Rombos

α-kén

S8(s)

sárga

95,5 ş C

alatt

A két módosulat eltérö kristályrácsában S8 molekulák

Monoklin

β-kén

S8(s)

sárga

95,5 ş C

felett

Szelén

Vörösszelén

Se8(s)

vörösbarna

metastabil, nem fémes módosulat

fémes, szürke szelén

végtelen láncok(s)

szürkés-fehér

stabil, fémes módosulat

 
Oxigén

Fizikai tulajdonságai:

      Színtelen, szagtalan gáz, kétatomos molekulákat alkot, amelyben egy σ és egy π kötés található. Vízben gyengén oldódik (1 dm3 vízben csak ≈ 30 cm3 oxigén, de  ez a vízi élölény szempontjából nélkülözhetetlen), az ózón elég jól oldódik.

Kémiai tulajdonságai:

     Az oxigén kémiai tulajdonságaiban jelentösen eltér a csoport többi tagjától. Az oxidációs száma -2, de kivételt képeznek a peroxidok, ahol ez -1. Ennek oka az

▬0▬O▬ peroxokötés, így más atomokkal mindegyik oxigén csak egy kötést tud létesíteni.

                 Az oxigén a fluor után a legelektronnegatívabb elem. Az oxigén molekula kettös kötése miatt azonban szobahömérsékleten kevésbé aktív, mint a klór, magas hömérsékleten azonban reakcióképes . A halogenidek, a nemesgázok és néhány nemesfém kivételével minden elemmel reagál közvetlenül. Az alkálifémeket már szobahömérsékleten oxidálja. Nedvesség jelenlétében más fémeket is megtámad (lassú oxidáció), de a felületen keletkezett tömör oxidréteg sok fémnél megakadályozza a folyamat továbbhaladását (pl. alumínium eloxálás).  A vasnál viszont a oxidréteg (rozsda) laza szerkezetü, nincs védö hatása.

                 A fém-oxidok általában bázisanhidridek, vízzel bázisokká egyesülnek, a nem fém oxidok viszont savanhidridek, vízzel savakká egyesülnek. Ezeket a savakat a hidrogén-halogenidekkel szemben – mivel a savmaradék oxigént tartalmaz- oxosavaknak nevezzük.pl.

                                   

         4Na + O2 = 2 Na2O              Na2O + HOH =  2 NaOH

                 bázisanhidrid                                                              bázis

                             C + O2 = CO2               CO2 + HOH = H2CO3

                                         savanhidrid                          sav

                

                             2 NaOH + H2CO3 = Na2CO3 + 2 H2O

                                                                           

Az atomos oxigén sokkal reakcióképesebb, mint a molekuláris oxigén.

           

            Az ózon is azért különösen reakcióképes, mert könnyen bomlik naszcensz oxigén keletkezése közben. A tiszta ózon e bomlékonysága miatt robbanásveszélyes:

                                    O3 = O2 + O

Élettani hatásuk:

            Az oxigén az élö szervezetek nélkülözhetetlen éltetö eleme. A természetben a növények asszimilációja következtében keletkezik:

                        6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6 O2

           

            Ez a folyamat biztosítja a levegö szén-dioxid és oxigén tartalma között fennálló egyensúlyt. Az ózon erösen mérgezö volta ellenére is igen fontos a földi élet szempontjából. A légkör magasabb rétegeiben (25 -50 km) a napfény ultraibolya sugárzásának a hatására az oxigénböl ózon keletkezik, ami elnyeli – egyrészt -  az élölényekre nézve ártalmas rövid hullámhosszú ultraibolya sugarakat –másrészt- a Föld felszínéröl kisugárzott és a Föld höháztartásában jelentös infravörös sugarak egy részét. Fontos az ózon réteg bomlásának megakadályozása.

Elöállitásuk:

            *O2 a levegöben 21 v/v%, levegö cseppfolyósítása és frakcionált   desztillációja,

            * O tartalmú anyagok höbontása

            * ozonizátor.-  két elektród között nagy feszültségü elektromos kisülés 5-10 %    O3 keletkezik O2-böl

Felhasználás:

            * O2 -- hegesztés, gyógyászat

            * O3 – fertötlenítöszer, fehérítöszer

Kén

Fizikai tulajdonságai:

            Sárga színü, rombos és monoklin kén formájában található, vízben nem oldódik, de CS2-ben (szén-diszulfidban) igen jól oldódik. A kén jellegzetes viselkedését hevítés hatására az alábbiak mutatják. A viszkozitás változásának a magyarázata az, hogy míg a kén olvadékában 150 şC-ig az S8 molekulák gyürüs szerkezetüek, 150 şC-tól kezdve a gyürüs molekulák a hömozgás hatására kezdenek felhasadni, a keletkezett láncok összefonódnak és ezzel a viszkozitást növeli. A láncok hossza 190 şC körül a legnagyobb. Ennél nagyobb hömérsékleten a láncok kezdenek széttöredezni, ami a viszkozitás csökkenését vonja maga után. A forráspontjáig hevített ként hideg vízbe öntve, nyúlós, gumiszerü amorf kén keletkezik, ami részben oldódik szén-diszulfidban.

A kén igazi nemfémes elem.

Kémiai tulajdonságai:

            A kén fémekkel és nem fémekkel reagál, szulfidokat hoz létre, amelyek tiosavként és tiobázisként foghatók fel (A tio szó a kén görög nevéböl származik). Az alkáli- és alkáliföldfém – szulfidok ionos kötésü vegyületek, míg a d mezö szulfidjai kovalens és oldhatatlan színes csapadékot alkotnak.

           Na2S + H2S = 2 NaSH                       As2S3 + 3 H2S = 2 H3AsS3

     tiobázisanhidrid          tiobázis            tiosavanhidrid              tiosav

                        3 NaHS + H3AsS3 = Na3AsS3 + 3 H2S

                                                               tiosó

 Fémekkel szulfidokat alkot: HgS a hömérö Hg tartalmának a megkötése törés esetén. A kén a fehérjék alkotó része, de mérgezö vegyülete a H2S.

Elöállitás

                        * elemi állapotban elöfordul, bányásszák

Felhasználás:   

                        * kaucsuk vulkanizálás

                        * hordók kénezése-fertötlenítés

Hidrogén-peroxid : H2O2

Fizikai tulajdonságai:

  

            Színtelen, szagtalan, víznél másfélszer sürübb folyadék. Vízzel minden arányban elegyedik. Molekulái polárosak és közöttük H-híd kötés alakul ki. Hevítésre, ütésre robbanásszerüen bomlik:

                                                2 H2O2 = 2 H2O + O2 

            Vizes oldata is bomlékony, 30% felett robbanás veszélyes. Jellegzetes reakciói:

                             2I- + H2O2 + 2H+ = I2 + 2 H2O

              2 MnO4- + 5 H2O2 + 6 H+ = 2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O

Felhasználása:

                                    * színtelenítö, fertötlenítöszer, oxidálószer

Kénhidrogén: H2S

Fizikai tulajdonságai:

            Színtelen, kellemetlen, záptojás szagú gáz. Rendkívül erös méreg, töményebb állapotba belélegezve ájulást, majd halált okoz. Vízben jól oldódik, vizes oldata a kénhidrogénes víz, ami analitikai reagens.

Kémiai tulajdonságai:

            * Éghetö és erélyes redukálószer,

                        2 H2S + 3 O2 = 2 SO2

                       

            kevés levegö jelenlétében   2 H2S + O2 = S + 2 H2O

           

            * gyenge sav, kismértékben disszociál két lépcsöben

                                    H2S              H+ +   HS-           K1 = 10 -7

           

                                HS-             H+ + S2-               K2 = 1,3.10-13

           

            * fémekkel fém-szulfidokat illetve hidrogén-szulfidokat alkot, amelyek             oldhatósága eltérö ( ez képezi az ionkimutatás alapját)

Elöállítás:

            * fémszulfid + HCl

Felhasználás:

                        * analitika

Kén fontosabb oxidjai és oxosavai

Kén-dioxid, SO2

Fizikai tulajdonságai:

            Színtelen, szúrós szagú gáz. Könnyen cseppfolyósítható, a cseppfolyós kén-dioxidnak nagy a párolgáshöje.

Kémiai tulajdonságai:

            *Nem éghetö, az égést nem táplálja. Vízben kénessav keletkezése közben igen jól oldódik, a kénessav anhidridje:

                       

                                    SO2 + H2O                  H2SO3

            *Redukáló hatású:

                                    I2 + SO2 + 2H2O = 2HI + H2SO4

            A növényi festékeket elszíntelenít, ez azonban nem mindig a redukáló hatás következménye, hanem bomlékony, színtelen addíciós termék keletkezése. Igen erös méreg, tisztán belélegezve halált okoz, de kisebb koncentrációban is ártalmas a légzöszervekre. A növények is érzékenyek rá, különösen a tülevelüek.  A mikroorganizmusok növekedését is gátolja, ezért lehet fertötlenítésre használni.

Elöállítása:

            * kén égetése

            * szulfidos ércek pörkölése

Felhasználása:

            * kénsav gyártás

            * fertötlenítés

Ként-trioxid, SO3

Fizikai tulajdonságai:

            Közönséges hömérsékleten színtelen, nagy sürüségü, levegön erösen füstölgö folyadék, amely könnyen polimerizál és szilár anyaggá alakul.



Kémiai tulajdonságai:

           

            *vízzel rendkívül hevesen egyesül kénsavvá:

                        SO3 + H2O = H2SO4

                    * de kénsavban is oldódik, dikénsav keletkezése közben

                        SO3 + H2O = H2S2O7

Elöállítás:

            * kén-dioxid katalitikus oxidációjával

Kénsav: H2SO4

Fizikai tulajdonságai:

            Színtelen, nagy sürüségü, nem illékony folyadék. Vízzel minden arányban elegyedik. Az elegyedés igen erös felmelegedéssel jár, amit vízzel alkotott hidrátjainak exoterm képzödése okoz. A kénsav hígítását ezért nagy elövigyázatossággal kell végezni, úgyhogy mindig a vízbe öntjük a kénsavat és nem fordítva. A tömény kénsav oldat erösen nedvszívó, higroszkópos, levegön állva a levegö nedvességtartalmától is felhígul. A kénsav és a víz 98,3 m/m%-os összetételü, 338 şC-on forró azeotrópos elegyet alkot, bepárlással tehát vízmentes kénsav nem állítható elö.

Kémiai tulajdonságai:

            Erös kétbázisú sav, disszociációja két lépésben játszódik le:

                       

                        H2SO4                HSO4- + H+

                        HSO4-        SO42- + H+

                       

            A kétfokozatú disszociációnak megfelelöen a kénsavból két sorozat só vezethet le:. hidrogén-szulfátok (pl. NaHSO4 ) és szulfátok ( pl. Na2SO4).

             Mint az egyik legerösebb, nem illékony sav, gyakorlatilag az összes savat fel tudja a sóiból szabadítani. A hidrogénnél negatívabb standarpotenciálú fémeket hígított állapotban is oldja H2 gáz keletkezése közben: pl.

                        2 Al + 3 H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3 H2

            Forró, tömény állapotban is igen erös oxidálószer, ezért a hidrogénnél pozitívabb standardpotenciálú fémek egy részét (réz, ezüst, higany) is oldja, fém-szulfátok és kén-dioxid fejlödése közben: pl.

                        Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2 H2O

Az aranyat és platinát nem támadja meg.

            Erös vízelvonó hatása miatt az emberi, állati és növényi szöveteket elroncsolja, szerves anyagokat (p.l cukor) elszenesíti.

Elöállítása:

             Kén oxidációjával illetve a pirit pörkölésével, dikénsavat állítanak elö, amelyet tetszés szerinti töményre lehet hígítani.

Felhasználása:

           

            * mütrágya (szuperfoszfát) elöállítása, foszforsav elöállítása

            * gázok szárítása

            * szerves szintézis, gyógyszeripar, nitrálószer, szulfonálószer       

            * laboratóriumi reagens és szárítószer

Nitrogéncsoport

 

Nitrogén, foszfor, arzén, antimon, bizmut

Elektronszerkezete:s2p3

            A nitrogén tulajdonságai éppúgy eltérnek, mint az oxigén esetében. A nemfémes jelleg csökken erösen a rendszám növekedésével. Az oszlop elemeinek több allotróp módosulata lehetséges.

40. táblázat. A nitrogéncsoport elemeinek legfontosabb adatai

Név

Elektronnegatvitás

Oxidációs szám

Nitrogén

3,0

-3 és +5 között bármi értéket felvehet

Foszfor

2,1

-3, +3, +5

Arzén

2,0

-3, +3, +5

Fizikai tulajdonságai:

            A nitrogéncsoport elemeinek külsö elektronhéján a szerkezet alapján három kovalens kötést kell létesíteniük a stabilis nemesgáz szerkezet kialakításához. A nitrogén nagy elektronnegatítvitása és atomjainak kis mérete miatt kétatomos molekulát képez hármas kötéssel:

            A kis molekulatömeg miatt az Op. és Fp kicsi. A hármas kötés az elemi gázok molekulái közül legállandóbbá teszi a N2 molekulát, így a nemesgázokat leszámítva a legkevésbé reakcióképes elem, noha elekronnegativitása igen nagy. Az oszlop többi elemeinél egy atom három másik atomhoz kapcsolódik. Ez két módon valósulhat meg. Az egyik mód valódi (diszkrét) molekulák képzödése a nemfémes módosulatokban (sárgafoszfor, sárgaarzén). A P4 molekulák tetraéder alakúak, aminek négy csúcsán helyezkednek el az atomok, mindegyik egy-egy kovalens kötést létesít a másik három atommal: A másik mód végtelen rétegek és ezekböl rétegrácsok (kétdimenziós atomrácsok) kialakulása, amely a foszfor kivételével stabil:

69.ábra : P4 molekulák (a)  és atomrácsok kialakulása az arzénnál (b)

           

            A foszfor stabilis módosulatánál a vörös- vagy ibolyafoszfornak speciális láncokat tartalmazó egydimenziós atomrácsa van, amely lánc a tetraéder alakú P4 molekulák összekapcsolásával keletkezik:

Itt is minden atomnak megvan a három kovalens kötése.

41. táblázat.  A nitrogéncsoport elemeinek fontosabb allotróp módosulatai

Elem

Módosulat

Szerkezet

Megjelenési forma

Nitrogén

(di)nitrogén

N2

színtelen gáz

Foszfor

fehér-vagy

sárga foszfor

P4-

tetraéder

tiszta állapotban fehér, metastabil

vörös- vagy

ibolyafoszfor

P4-tetraéderekböl összekapcsolt lánc

ibolyásvörös, stabil

feketefoszfor

(fémes foszfor)

rétegrács

fekete,

metastabil

Arzén

sárgaarzén

As4-tetraéder

sárga, instabil

szürkearzén

(fémes arzén)

rétegrács

szürke, stabil

Nitrogén

Fizikai tulajdonságai:

            A nitrogén vízben az oxigénnél gyengébben oldódik (így a vízben oldott levegö összetétele megváltozik). A levegö 78 v6v%-át alkotja.

Kémiai tulajdonságai:

            Külsö elektronhéjának megfelelöen három elektron felvételével érhetö el a nemesgáz konfiguráció, és elvileg 5 elektron leadására van lehetöség.  Így oxidációs száma -3 és +5 lehet. A H-el három kovalens kötést alakít ki az NH3-ban. A N 3+ oxidációs állapotú vegyületei könnyen oxidálódnak +5 oxidációs állapotúvá. Ezért állandóbbak a salétromsav (HNO3 és származékai), mint a +3 oxidációs számú salétromossav (HNO2 és származékai). A csoport legkevésbé reakcióképes eleme  N2 levegön nem gyújtható meg és az égést nem táplálja. Legfontosabb reakciója, hogy 400-500 şC-on, nagy nyomáson, katalizátor jelenlétében ammóniává alakulása:

                                    N2 + 3 H2                     2 NH3

Élettani hatása:

            A nitrogéngáz nem mérgezö, tiszta nitrogénben az élö szervezetek csak az oxigén hiánya miatt pusztulnak el. Kötött állapotban nélkülözhetetlen az élethez, a fehérjék aminosavakból épülnek fel.

Elöállítása:

            Levegö cseppfolyósításával és frakcionált desztillációval.

Foszfor

Kémiai tulajdonságai:

           

            A csoport legreakcióképesebb eleme a foszfor, a fehér foszfor tüzveszélyes és csak víz alatt tartható el. Gyulladási hömérséklete kb. 60, de levegön állva a szobahömérsékleten lejátszódó lassú oxidáció miatt melegítés nélkül is eléri a gyulladási hömérsékletet, öngyulladás következik be, finom eloszlásban pedig már szobahömérsékleten is azonnal meggyullad. A vörösfoszfor gyulladási hömérséklete jóval nagyobb, kb. 400 şC, így ez már nem tüzveszélyes.

Élettani hatás:

            A foszfor módosulatai közül a szerves anyagokban (pl. zsírokban) jól oldódó fehérfoszfor erösen mérgezö (0,1g már halálos mérgezést okoz), gözeinek belégzése is súlyos mérgezést idézhet elö. A vörösfoszfor nem mérgezö, mert oldhatatlan. Kötött állapotban a foszfor az összes nukleinsavban, valamint sok fehérjében van jelen.

Felhasználása:

            * gyufagyártás,

            * foszforsav elöállítás.

 Nitrogén  hidrogénvegyületei

           

 H2N-NH2 (hidrazin) és  NH2-OH ( hidroxilamin)

            A hidrazin folyadék, a hidroxilamin szilárd halmazállapotú vegyület, vizes oldatuk lúgos kémhatásúak és eröteljes redukálószerek:

                                   

                                    NH2-NH2 → ox →  N2 + H2O

                                   NH2-OH  → ox →  N2 + H2O

Elönyösen alkalmazhatók, mert a reakciótermékek nem károsak.

NH3 ( ammónia)- leggyakrabban alkalmazott

Fizikai tulajdonságai:

            Színtelen, szúrós szagú, a levegönél sokkal kisebb sürüségü könnyeztetö gáz, nagyobb mennyiségben belélegezve maró hatást gyakorol a nyálkahártyára és a tüdöre. Az ammónia piramis alakú molekulái erösen polárisak. Közöttük cseppfolyós és szilárd halmazállapotban H-híd kötések alakulnak ki. Az ammónia ezért könnyen cseppfolyósítható és nagy a párolgáshöje. A cseppfolyós ammónia vízhez hasonlóan jó oldószer, az oldott sók ionjaikra disszociálnak benne, söt az alkáli és alkáli földfémeket kémiai változás nélkül fel tudja oldani.

Kémia tulajdonságai:

            Az ammóniagáz vízben rendkívül jól oldódik (1dm3 víz 700 dm3 ammóniát old fel 20 şC-on), közben az alábbi egyensúlyra vezetö reakció játszódik le:

                                    NH3 + H2O                  NH4+ + OH-

A hidroxidionok miatt az oldat lúgos kémhatású. Az ammónia vizes oldata gyenge lúgként viselkedik. Az ammónia datív kötéssel protont köt meg, tehát bázis.

Az NH3és a HCl vizes oldatban is, és gázhalmazállapotban is reagál egymással, sürü fehér füstöt képez, ez az ammónium-klorid:

                                    NH3 + HCl = NH4 Cl.

Az NH3 a d-mezö fémionjaival komplexet képez:

                                    AgCl + 2 NH3 = Ag[(NH3)2]Cl.

Természetben nitrogéntartalmú anyagok, fehérjék bomlásakor keletkezik .

Elöállitása:

                                    N2 + 3H2                     2 NH3

            * szintézis körülményei 500 ş C, vas katalizátor és 21-200 MPa nyomás.

Felhasználása:

           

            * mütrágya, salétromsavgyártás, robbanószer, hütöberendezés


Nitrogén oxidjai és oxosavai

NO, NO2 és N2O4

             

            A  nitrózus gázok közül a legfontosabbak a NO, NO2 és N2O4 . Ezek maró hatású, mérgezö anyagok, elegyüket nitrózus gázoknak vagy nitrózus gözöknek nevezzük. Különösen veszélyes levegöszennyezök (savas esö, füstköd, rákkeltö anyagok keletkezése).

                                                N2 + O2 = 2 NO   3000 ş C

                                                villámlás hömérsékletén ,színtelen gáz

Könnyen oxidálódik

                                                2NO + O2 = 2 NO2 vörösbarna gáz

Könnyen dimerizál:

                                                2NO2                           N2O4

                                                                                 színtelen , illékony folyadék

Salétromossav, HNO2

            Bomlékony,  középerös sav, csak híg vizes oldata állítható elö, ami kék színü.

Kémiai tulajdonságai:

           

            Általában oxidáló hatású (ilyenkor NO vagy NH3 keletkezik belöle), de erös oxidálószerek (pl. KMnO4) salétromsavvá oxidálják, ekkor tehát redukálószerként viselkedik. Sói a nitritek, állandóbbak és tisztán, kristályos állapotban elöállíthatók. Közülük az alkálifém-nitritek a stabilak (KNO2, NaNO2, amit pác sóként is alkalmaznak).

 Salétromsav, HNO3

            A salétromsav vízmentes alakban színtelen, nagy sürüségü, a levegön füstölgö folyadék. Vízzel minden arányban elegyedik és vele 69,2 m/m%-os azeotropos elegyet alkot. Már híg vizes oldatban is teljesen disszociál, igen erös sav.

Kémiai tulajdonságai:

            Erös oxidálószer, ezért a tömény salétromsav még a hidrogénnél pozitívabb standardpotenciálú fémek közül is felold néhányat (rezet, ezüstöt, higanyt), ez azonban nem H2 fejlödés közben megy végbe. A salétromsav ugyanis elöször oxidálja fémet, miközben a sav töménységétöl függöen föként, NO (≈ 30%) vagy NO2 ( 50% felett ) keletkezik:

                                    3 Ag + 4 HNO3 = 3 AgNO3 + NO + 2 H2O

                                      Ag + 2 HNO3  = AgNO3 + NO2 + H2O

            Az aranyat és a platinát nem oldja, ezért nevezték választóvíznek. Az arany és a platina is oldódik a királyvízben, amely HNO3 : HCl = 1 : 3 elegye. Itt naszcensz klór keletkezik, ami eröteljesen oxidál:

                                    HNO3 + 3 HCl = NOCl + 2Cl + 2 H2O

nitrozil-klorid (NOCl) és atomos Cl együttesen tudja oxidálni az aranyat és platinát.

           

            Bizonyos, hidrogénnél negatívabb standardpotenciálú fémek (pl. vas, alumínium, króm) híg salétromsavban oldhatók, de tömény salétromsavban nem. Ennek oka, hogy a fém felületén védö oxidréteg keletkezik, ami megvédi továbbihatástól (a fém passziválódik).

            Xantoprotein-reakció: a salétromsav a szerves vegyületeket roncsolja, aromás aminosavakat tartalmazó fehérjékkel sárga színezödést ad (börön is észlelhetö).

Elöállítása:

             * NH3 oxidációjával

Felhasználása:

            * mütrágya, robbanószer, szerves szintézis, gyógyszeripar.

Foszfor oxidjai és oxosavai

P2O3 és P2O5

            A foszfor +3 és +5 oxidációs számmal szerepel az oxidjaiban: P2O3 a difoszfor-trioxid, míg a P2O5  a difoszfor-pentaoxid. Valamennyi oxid színtelen, szilárd halmazállapotú anyag. A P2O5 még a tömény kénsavból is képes vizet elvonni.

Kémiai tulajdonságai:

             A  P2O5 vízzel, ennek mennyiségétöl függöen foszforsavat képez. A foszfor oxidációs száma mindegyikben +5, csak a savak víztartalma eltérö:

                                    P2O5  +    H2O = 2 HPO3   metafoszforsav (sói metafoszfátok)

                                    P2O5  + 2 H2O = H4P2O7   pirofoszforsav (sói a pirofoszfátok)

                                                                                 vagy difoszforsav

                                    P2O5 + 3H2O = 2 H3PO4  ortofoszforsav - foszforsav- (sói a                                                                                                                                   foszfátok).

Mindhárom sav szilárd halmazállapotú. Közülük legfontosabb és legstabilabb az ortofoszforsav. Ha elegendö víz van jelen, mindig ez keletkezik, víz jelenlétében a másik két sav is ortofoszforsavvá alakul át. Ezért a foszforsav elnevezés mindig ortofoszforsavat jelent.

Foszforsav, H3PO4

            A foszforsav tiszta állapotban színtelen, könnyen olvadó kristályos anyag, igen erösen nedvszívó, levegön szirupsürüségü folyadékká alakul. Vízben jól oldódik. Középerös sav, három lépcsöben disszociál és így háromféle aniont szolgáltat: H2PO4- (dihidrogén-foszfát-ion) HPO42- (hidrogén-foszfát-ion) és PO43- (foszfátion). Ennek megfelelöen három sorozat sót is alkot. 80-90%-os vizes oldat alakjába kerül forgalomba.

 

Elöállítása:

                        P4 + 5 O2 = 2 P2O5      +   H2O           H3PO4

Felhasználás:

                                    * foszfor mütrágyák, zománc

                                    * üdítöital, foszfátok- állománystabilizálók .

Széncsoport

Szén, szilícium, germánium, ón, ólom

Elektronszerkezet: s2p2       

           

            A csoportban a szén nemfémes elem, a szilícium szintén, de már félfémekre utaló tulajdonságai vannak, a germánium félfém, az ón és ólom pedig kifejezetten fémek.

Szén és szilícium

Fizikai tulajdonságok:

           

            Külsö elektronhéjuk felépítése alapján elemi állapotban négy kötést kell létesíteniük a nemesgáz konfiguráció eléréséhez, amelyben az atomok összes külsö elektronjainak részt kell vennie. A gyémántban, szilíciumban, germániumban és a szürkeónban sp3 hibridizációval egy tetraéderes szerkezet alakul ki, a rács pedig minden irányban kovalens kötésekkel összetartott atomrács. Az erös kovalens kötés miatt magas Op. és Fp. nagy keménységü és oldószerekben oldhatatlan elemeket jelentenek.

Kémiai tulajdonságaik.

             A C és a Si mindig +4 oxidációs számmal szerepelnek a vegyületeikben, és ez azt is jelenti, hogy néhány kivételtöl eltekintve mindig négy kovalens kötést hoznak létre.

           

            A C vegyületekre az is jellemzö, hogy bennük a szén atomok hosszú láncokat és gyürüket is képezhetnek, kis méretük és aránylag nagy elektronnegativitásuk miatt pedig egymáshoz nemcsak σ-, hanem π- kötésekkel is kapcsolódhatnak kettös, ill. hármas kötést alkothatnak). Ezekkel, a vegyületekkel a szerves kémia foglalkozik.

           

            A szénhez hasonlóan a szilíciumatomok is kapcsolódhatnak egymással láncokat alkotva (szilíciumhidrogének vagy szilánok), ezek stabilitása azonban kicsi, és a leghosszabb lánc is csak 6 szilícium atomot tartalmazhat.

           

             A szénnek (carbónium) két allotróp módosulata létezik, a termodinamikailag metastabil gyémánt és a stabil grafit. Újabban fedezték fel a 60 C atomot tartalmazó fulleréneket.

           

            A gyémánt tiszta állapotban színtelen, átlátszó, igen erösen fénytörö. Sürüsége nagy (3,31 g/cm3), Op. igen magas. Négy σ kötés van benne,  a legkeményebb természetes anyag, az elektromos áramot nem vezeti. Kémiailag igen ellenálló, de magas hömérsékleten  az oxigénnel szén-dioxiddá ég el.

           

            A grafit fekete, átlátszatlan, fényes anyag. Sürüsége jóval kisebb a gyémántnál, Op. szintén magas. Igen lány anyag, az elekromosságot jól vezeti, elsörendüen elektronokkal. Tulajdonságai a szerkezetével magyarázható. Három szénatommal σ-kötést létesít negyedik elektronja delokalizált π-kötést alakít ki a rács sikjában. A hatszöges gyürürendszerben a szénatomokat erös kovalens kötések kapcsolják össze, amelyet a delokalizált π-kötések tovább erösítenek, ezért nagy olvadáspont és nem illékony. A párhuzamos rácssíkok között gyenge van der Waals kötöerök hatnak, ezért a rácssíkok könnyen elmozdulnak, tehát puha anyagot kapunk. A nem lokalizált π-elektronokkal magyarázható a grafitnak a fémekhez hasonlóan nagy elektromos és hövezetése.

           

            A grafit rácsában tehát az atomrácson kívül már a fémes rács és a molekularács bizonyos sajátságai is megtalálhatók. Szerkezetileg a mikrokristályos grafit a különbözö eljárásokkal mesterségesen elöállított un. amorf szén – aktív szén, korom – is. A mesterséges szenek közül fontos a koksz.

            Közönséges hömérsékleten a grafit nem reakcióképes, magas hömérsékleten azonban oxigénnel ez is szén-dioxiddá ég el.

            A természetben a szén sokkal nagyobb mennyiségben fordul elö vegyületeiben, mint elemi állapotban. Az ásványi szén nem tiszta elemi szén, hanem különbözö bonyolult szénvegyületek és elemi szenek keveréke.

           

            A szilícium sötétszürke, fémes csillogású, nagy Op-ü, kemény, kristályos anyag. Elektromos vezetöképessége tiszta állapotban csekély, ezt azonban már igen kis mennyiségü szennyezö anyag is megnövelheti (a félvezetö tulajdonság fellépése miatt).

           

            Közönséges hömérsékleten kevéssé reakcióképes, csak a fluorral reagál.  Magas hömérsékleten az oxigénnel szilícium-dioxiddá ég el. Savakkal szemben ellenálló, lúgokban H2 fejlödés közben oldódik:

                                    Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2

            Természetben, elemi állapotban nem fordul elö, csak a vegyületei formájában: SiO2 a homok valamint a szilikátok.

Szén oxidjai

            Szén-monoxid , CO

Fizikai tulajdonságai:

           

            A szén-monoxid színtelen, szagtalan, nehezen cseppfolyósítható gáz, vízben alig oldódik. Fizikai tulajdonságai hasonlítanak a nitrogénhez, aminek oka, hogy ezek, un. izoszter vegyületek (a két molekulában azonos az atomok, elektronok és neutronok száma, valamint az elektronok elrendezése). Azonban az N2 gázzal ellentétben a CO rendkívül erös méreg. Hosszú idön át belélegezve már 0,1% CO tartalmú levegö is halálos mérgezést okozhat. A CO a hemoglobinhoz kapcsolódik és vele stabil szén-monoxid-hemoglobint  alkot, ezáltal a hemoglobin elveszti az O2 kötö és közvetítö képességét.

Kémiai tulajdonságai:

            * a CO meggyújtva halványkék lánggal CO2-vé ég el

                                    2CO + O2 = 2 CO2

            * nagyobb hömérsékleten eröteljes redukálószer

                                    Fe2O3 + 3CO = 2 Fe + 3 CO2

           

*egyes fémekkel komplex, bomlékony karbonil-vegyületet képez

                                    4 CO + Ni = Ni(CO)4

Elöállítása:

                        * C + O2               2 CO (generátorgáz)

                        * C + H2O    =  CO + H2 (vízgáz)

                        * CH4 + H2O = CO + 3 H2 (szintézisgáz)

Felhasználás:

                        * kohászat, redukció, szerves szintézis

Szén-dioxid, CO2 és szénsav, H2CO3

Fizikai tulajdonságai:

           

            A szén-dioxid színtelen, szagtalan, enyhén savanykás ízü gáz. A levegönél mintegy 1,5-szer nehezebb. Szobahömérsékleten 3,5 MPa  nyomáson színtelen, könnyen mozgó folyadékká cseppfolyósitható, ami szürke acélpalackba kerül forgalomba.

           

            A cseppfolyós szén-dioxid molekula légköri nyomáson erösen párolog, és mivel nagy a párolgáshöje, erösen lehül, miközben szilárd hószerü tömeggé fagy meg ( szárazjég vagy "szénsavhó"). Hömérséklete az erös párolgás miatt állandóan

 -78 ş C marad, ezért kitünö hütöanyag.

            A szén-dioxid molekula stabilis, nem reakcióképes, az égést nem táplálja  az égö gyertya elalszik benne). Nagyobb mennyiségü szén-dioxid belégzése az állati, ill. emberi szervezetre ártalmas és veszélyes, mert felhígítja a légzéshez szükséges oxigéntartalmat, így halált okoz. Szén-dioxid jelenlétében az alkohol hamarabb szívódik fel a vérben.

            Jól oldódik vízben és részben szénsavvá alakul:

                                    CO2 + H2O                  H2CO3

            A szén-dioxid tehát a szénsav anhidridje, a reakció megfordítható, melegítés hatására a szénsav elbomlik, és szén-dioxid távozik.

 

Elöállítása :

                        *  CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O

                        * mészégetés CaCO3 = CaO + CO2

Felhasználás:

                        * élelmiszeripar: üdítöital és hütöközeg

                        * lángelfojtó (tüzoltó készülék)

Szénsav, H2CO3

           

            A szénsav csak híg vizes oldatban ismeretes. Közepesen erös sav, mivel azonban a szén-dioxid szénsavvá alakulása (az elöbbi reakció kismértékü), ezért a szénsav csak gyenge savként viselkedik. Két lépésben disszociál:

                                    H2CO3                H+ + HCO3-

                       

                                    HCO3-    H+ + CO32-

Ennek megfelelöen két sorozat sója ismeretes, ezek a hidrogén-karbonátok (pl. KHCO3) és a karbonátok ( pl. K2CO3).

Ciánvegyületek

            A C és N atom között létrejövö hármas kötés (amelyet egy σ- és két π- elektronpár hoz létre) igen stabilis. A keletkezett CN gyököt ciángyöknek nevezzük.  

            A ciángyök legjellemzöbb tulajdonsága az elemi halogénekhez való kémiai hasonlósága. Szénatomjának párnélküli elektronja révén egy kovalens kötés kialakítására képes, egy elektron felvételével pedig egy negatív töltésü cianidionná alakul ( CN-).

Dicián (CN)2

            Két ciángyök egymáshoz kapcsolódva, színtelen,  szúrós és keserümandula  szagú, igen mérgezö gáz, dicián keletkezik. Lúgokkal hasonlóan reagál, mint a halogének

                        (CN)2 + 2 KOH = KCN + KOCN + H2O

                                        kálium-cianid    kálium-cianát, a ciánsav sója

Hidrogén-cianid (HCN) és sói

            Színtelen, keserümandula szagú, alacsony hömérsékleten forró, rendkívül mérgezö hatású folyadék.

            Sói a cianidok, amelyek közül a legfontosabb a nátrium-cianid (NaCN) és kálium-cianid (KCN). A KCN fehér színü, keserümandula szagú anyag, amelyböl már a szénsav is felszabadítja a HCN, ezért a KCN és NaCN rendkivül erös méreg !

            A cianidion sok átmeneti fémmel erös komplexet képez. A cianidok  mérgezö hatása is ezzel a komplexképzö sajátsággal függ össze, mert  a vér hemoglobinjában levö vassal komplex vegyületet alkotnak, így meggátolják az oxigén szállítását.

A tiociánsav (HSCN) sóit, a kálium-tiocianátot (KSCN) vagy az ammónium-tiocianátot (NH4SCN) a vas (III)-ion kimutatására használják, a keletkezö Fe(SCN)3 ugyanis vörös színü és vízoldékony vegyület.

Szilícium-dioxid és kovasavak

            A SiO2  a földünkön a legelterjedtebb ásvány, három kristályos módosulta létezik, mint a kvarc,  tridimit és krisztobalit. A kvarc kavics és homok formájában igen nagy mennyiségben van a természetben.

            A kvarc 1700 şC hömérsékleten megömlesztve üvegszerü anyaggá dermed. UV sugarakat átengedi és gyors höváltozásokat kibír. Vízben és savakban oldhatatlan, csak a HF támadja meg. NaOH-val fözve lassan nátrium-szilikáttá alakul:

                                    SiO2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + H2O 

            A SiO2 formális savanhidrid, belöle a különbözö kovasavak vezethetök le, ezek azonban a szilícium-dioxid és víz reakciójával nem állíthatók elö.

A kovasavak alapvegyülete az ortokovasav, H4SiO4. Az ortokovasav nem állandó, molekulái vízkilépés közben polisavakat képeznek, amelyek közül a diortokovasav a legegyszerübb.

                                    2H4SiO4 = H6Si2O7 + H2O

A diortokovasav sem állandó, hanem a kondenzáció (vízkilépés) tovább folytatódik, egyre nagyobb molekulák, majd végtelen polikovasav láncok és rétegek alakulnak ki, egyre kevesebb víztartalommal. Így polikovasavak keveréke keletkezik, amelynek  nincs pontos sztöchiometriai összetétele, csak az x SiO2.y H2O általános képlettel jellemezhetö.

           

            A kovasavak, szilikátok és szilícium-dioxid SiO4-tetraéderekböl épülnek fel. A szilícium-dioxidban minden SiO4-tetraéder négy másikhoz kapcsolódok egy közös O atommal, vagyis minden O atom két Si atomot köt össze, így adódik a SiO2 összetétel.

Bór

Elektronszerkezete: s2p1

Fizikai tulajdonságai.

           

            A gyémánt után a legkeményebb anyag, Op. 2030ş C Fp. is magas. Sötétszürke, fémfényü kristályok vagy barnás fekete mikrokristályos por alakjába ismeretes. Félvezetö, nagy a neutronelnyelö képessége.

Kémiai tulajdonságai:

            Reakcióképessége viszonylag kicsi, oxigénben hevítve bór(III)-oxiddá alakul, ami tömény salétromsavval bórsavvá oxidálható.

Természetben szabadon nem fordul elö, csak vegyületei: bórax és bórsav.

Bórsav (ortobórsav, H3BO3)

            Gyöngyházfényü, színtelen kristályokat alkot. Hideg vízben kevéssé, meleg vízben elég jól oldódik. Hevítéskor vizet veszít és metabórsavvá alakul (HBO2) illetve tetrabórsavvá alakul (H2B4O7).

Nátrium-tetraborát (dinátrium-tetraborát, Na2B4O7 x. 10 H2O)

            A természetben legnagyobb mennyiségben  elöforduló bórvegyület. Fehér színü kristályos anyag, meleg vízben jól oldódik. Vizes oldata a hidrolízis miatt lúgos kémhatású. Az üveg és zománcgyártásnál használják.  

Fémek

            A fémek közül elemi állapotban csak a nemesfémek fordulnak elö, a többieket a vegyületeikböl, amelyben oxidált formában találhatók, állítják elö. A fémek elöállítása általában redukcióval történik.

Fémek fizikai tulajdonságai:

            A fémek már vékony rétegekben is átlátszatlanok, jellegzetes fémes fényük abból ered, hogy a rájuk esö fény nagy részét visszaverik. Színük a sárga színü arany és vörös színü réz kivételével általában szürkésfehér, finom eloszlásban azonban valamennyi fém sötét színü. A fémek szobahömérsékleten szilárdak a higany kivételével.

            A fémek valamennyien kristályosak, kristályrácsukban a pozitív fémionok között a kötést a nem lokalizált elektronok felhöje, az ún. elektrongáz hozza létre. Ezért a fémes kötés nem irányított jellegü, aminek következtében a fémek rács szerkezete egyszerü.

            A legtöbb fém a szabályos rendszerben kristályosodik. 12-es koordinációs számú lapközepes (a), vagy 8-es koordinációs számú térben, középpontos kockarácsban (b) de jelentös a hexagonális rendszerben kristálysodó fémek száma is (c) a 64.ábrán.

64. ábra. A különbözö rácstípusok  a) lapközepes, b) térközepes

és c) hexagonál rácsok

            Egyes fémeknek több allotróp módosulata is elöfordul (pl. vas, mangán) és hö hatására a kristályszerkezet módosulás is elöfordulhat.

            A fémeket a sürüségük alapján könnyüfémekre és nehéz fémekre oszthatjuk:

                                    ς könnyüfémek      < 5 g/cm3           <ς nehézfémek

                        alkáli és alkáli földfémek                                 összes többi fém

                    legkisebb sürüségüek                             legnagyobb sürüségü

                    ( ς<1 g/cm3)                                               ozmium ( ς = 22,48 g/cm3)

                      Li, Na, K

            A fém rácsból következö jellegzetes tulajdonság a rugalmasság és a képlékenység. A rugalmassági határ alatt a deformáló merö megszünte után a fémek visszanyerik eredeti alakjukat, a rugalmassági határ felett maradandó alakváltozást szenvednek.

            A fémek olvadáspontja és forráspontja az anyagi minöségtöl függöen széles határok között változik. Jól vezetik a höt és elektromossságot.

           

            A fémek oldószerekben fizikailag nem oldódnak, csak kémiai úton (pl. savakban vegyületté alakulnak). Kivételes a cseppfolyós NH3, amely az alkálifémeket képes oldani. A megolvasztott fémek egymásba oldódnak, ötvözeteket képeznek. A fémeknek Hg-al képzett ötvözetei az amalgámok.

A fémeket a szerint lehet csoportosítani, hogy hol helyezkednek el a periódusos rendszerben: s-mezö, p-mezö, d-mezö és f-mezö fémei.

Fémek kémiai tulajdonságai:

            A fémek savakkal szemben mutatott viselkedését alapvetöen a standard potenciáljuk alapján lehet megállapítani.

Az oxidációhoz kapcsolódva néhány fontosabb megállapítás:

            *Az oxidáció hatására tömör oxidréteg keletkezik, ami megvédi a fémeket a további behatástól (pl. Al )

            * a kevésbé nemes fémek, a réz, ezüst és higany salétromsavban oldhatók:

                        3 Cu + 8 HNO3 =  3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

           

               tömény kénsav hasonlóan oldja:

                        2 Ag + 2 H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2  H2O

            * az arany és platina csak királyvízben vagy HCN-ben oldódnak

 

                                    oxidáló hatású savak hatása

           

            * standardpotenciálon kívül egyéb tényezö is befolyásolja az oldást, egyes             nem nemes fémek nem oldódnak salétromsavban, mert a felületen                 összefüggö oxidréteg alakult ki, passziválódott a fém ( pl. Cr, Al )

           

            * más esetekben a fém oldása  nem következik be, mert a felületen             oldhatatlan csapadék keletkezik

                                    Pb + H2SO4 ==  PbSO4 +        H2       

Néhány fontosabb fém és azok legfontosabb vegyületeinek jellemzése.                        

s-mezö fémei

Alkálifémek:Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Elektronszerkezet: ns1

Fizikai tulajdonságaik:

            Elektronszerkezetük alapján a legreakcióképesebb, a legkisebb elektronnegativitású és a legelektronnegatívabb elemek. Külsö elektronhéjukon egyetlen elektronjukat leadják, +1 töltésü  stabil ionokat képeznek. Tipikusan ionos kötésü vegyületeket alkotnak, amelyek vízben jól oldhatók. Elektronjuk könnyen gerjeszthetö, ezért a lángfestésük jellemzö színü:  Li - kárminvörös, Na – narancs sárga, K-fakóibolya, Rb- vörös, Cs-kék

Kémiai tulajdonsága:

            Halogénekkel tüztünemény közben egyesülnek. Nagy reakcióképességük miatt felületüket oxid, illetve nedves levegön hidroxid réteg vonja be.  Az alkálifémeket petróleum alatt tartják. Legerösebb redukálószerek:

                        4 Li + O2 = 2 Li2O

                        2 Na + O2 = Na2O2

            Hidrogénnel hidrideket képeznek: pl. LiH

            A vizet szobahömérsékleten hevesen bontják:

                        2 K + 2 H2O = 2 KOH + H2

            A hidroxidjaik a legerösebb bázisok: NaOH, KOH.

Élettani hatás:

            K és Na vegyületek formájában nélkülözhetetlenek a szervezetben: sav – bázis egyensúly, ozmozis nyomás , enzimek aktivátorai

Elöfordulás:

           

            * csak vegyületeikben: NaCl- kösó, Na2CO3 - szóda, NaNO3 – chilei salétrom

Alkáliföldfémek:Be, Mg, Ca, St, Ba Ra

Elektronszerkezetük: ns2

Fizikai tulajdonságaik:

            Alkálifémek után a legreakcióképesebb elemek, mindig  +2 oxidációs számmal szerepelnek . Két elektron leadásával stabil, nemesgáz szerkezetü ionokat képeznek. Az ionos kötés mellett megjelenik a kovalens kötés is. Jellemzö lángfestést találunk: Ca- téglavörös, Sr- kárminvörös, Ba- fakózöld.

Kémiai tulajdonságaik:

            Fehér színü, friss vágási felületükön csillogó fémek, levegön gyorsan oxidálódnak. Sürüségük nagyobb, mint az alkálifémeké, de könnyü fémek. Oxigénben és levegön elégethetök. A Mg lassabban, de a többi fém bontja a vizet szobahömérsékleten:

                                    Ca + 2 H2O = Ca(OH)2 + H2.

Élettani hatás:

            *Ca és Mg az élö szervezetben nélkülözhetetlen, csontok, enzimek aktivátorai

Elöfordulás:

            Vegyületek formájában- CaCO3, MgCO3, Ca(OH)2 – erös bázis

p-mezö elemei:

Elektronszerkezet: ns2p1

Aluminium, Al

Fizikai tulajdonságai:

           

            Az alumínium a csoport legfontosabb eleme. Az alumínium ezüstfehér, könnyen nyújtható, hengerelhetö könnyüfém.

Kémiai tulajdonságai:

            Erösen negatív standardpotenciálú, kis elektronnegativitású, vegyületeiben +3 oxidációs számmal szereplö fém felületét összefüggö oxidréteg vonja be, amely ellenálló (eloxálás). Amfoter jellemü fém: savban és lúgban egyaránt oldódik H2 fejlödés közben:

             

                                    2 Al + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 H2

                        2 Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2

Elöfordulás:

                        * vegyületeiben, szilikátok, kriolit, Al2O

Elöállítás:

                        * bauxit, timföld elektrolízise

 

Óncsoport:

Elektronszerkezet: ns2p2

Ón(Sn ), ólom (Pb)

Fizikai tulajdonságai:

            Az ónnak több allotróp módosulata létezik: szobahömérsékleten ezüstfehér, fémes fényü β-ón, 13,2 ş C alatt a gyémánthoz hasonló α-ón, 161 ş C felett pedig a rideg törékeny γ-ón.

           

             Az ólom sötétszürke, friss vágási felületén fehéren csillógó, nagy sürüségü lágy fém.

Kémiai tulajdonságai:

            Az ón felületén vékony oxidréteg keletkezik, ezért levegön ellenálló. Amfoter: savban és lúgban oldódik H2 fejlödés közben:

                                           Sn + 2 HCl = SnCl2 + H2

                        Sn + 2 NaOH + 2 H2O = Na2[Sn(OH)4 ] + H2

            Tömény salétromsav nem oldja, mert a felületén összefüggö oxidréteg keletkezik.

           

            Az ólom nem amfoter. Bár negatív standardpotenciálú, nem oldható HCl-ben, mert oldhatatlan PbCl2 keletkezik, kénsav esetében oldhatatlan PbSO4, így csak HNO3-ban oldódik, Pb(NO3)2 keletkezik NO2 fejlödése mellett. Felületén a levegön oxidréteg keletkezik, szénsav jelenlétében pedig oldhatalan  bázisos ólom-karbonát-réteg.

 

Élettani hatás :

                        *  ólom mérgezö

Felhasználása:

                       

                        * vas lemezek korrózió elleni bevonása ónnal, konzervdoboz belsö                           bevonata az  Sn az élelmiszeriparban

                        * Pb vízvezeték csövek

d-mezö elemei

Elektronszerkezet: ns2(n-1) d 1-10

                       

            A d-mezö elemeinél a külsö s-alhéjának kiépülése után az elözö, eggyel kisebb fökvantumszámú héj üresen levö d-alhéja kezd feltöltödni. Az elektronhéjak közötti kis különbség miatt a felépülés sorrendjében olykor kivételek vannak.

           

             Néhány kivételtöl eltekintve nagy olvadáspontú és kemény nehézfémek találhatók. Az s- és d- elekronok miatt gyakran változó vegyértéküek. Általában nem képeznek nemesgázhéjú ionokat, kationjaik d-elektronokat tartalmaznak, színesek, leszámítva azokat, amelyekben a d-alhéj 10 elektronnal be van töltve.

             Egyszerü kationok helyett gyakran képeznek komplex kationokat, nagy oxidációs számmal pedig oxoanionokat. Vegyületeik között sok az átmeneti kötésü, atomrácsos jellegü.

Néhány legfontosabb elem: Fe, Co,  Ni,  Cu, Ag, Au,   Zn , Cd, Hg

Fe, Co, Ni

Fizikai tulajdonságai

            A triád eleme: Fe, Co és Ni. A vas tiszta állapotban lágy és nyújtható, nikkel lágyabb, a kobalt pedig szívósabb. Az elemek ferromágnesesek, mágneses tulajdonságukat a külsö mágnenses tér megszünése után is megtartják.

Kémiai tulajdonságai:

            Kémiailag közepesen reakcióképesek, a kobalt és nikkel levegön nem változik, mivel felületükön vékony oxidréteg védelmet nyújt. Száraz levegön a vas sem változik, de nedves levegön már szobahömérsékleten is korrodálódik: rozsdásodik (különbözö vas-oxidok és hidroxidok keletkeznek) amelyek szerkezete laza, nem véd meg a további oxidációtól.

           

            Standardpotenciáljuk negatív, híg savakban H2 fejlödés közben oldódnak, legnehezebben a nikkel . A tömény salétromsav mindegyiket passziválja.

            Vegyületeiben a vas +2 és +3 oxidációs számmal fordul elö 8 halványzöld, illetve halványsárga) Fe2+ és Fe3+ionként. A kobalt általában Co2+-kationként szerepel és vegyületei rózsaszínek.  A nikkel legfontosabb ionja a Ni2+, amely zöld.  Mindhárom elem gyakran fordul elö komplex vegyületekben.

Élettani hatás:

                        * élö szervezetekben nélkülözhetetlenek a biokémiai folyamatokban

                        * laboratóriumi eszközök anyagai

 Nemesfémek :Cu, Au , Ag

Fizikai tulajdonságai:

           

            A réz vöröses színü, az ezüst fehéren csillogó, az arany pedig sárga színü nemesfém. Meglehetösen lágyak, különösen az arany, igen jól nyújthatók és hengerelhetök, valamennyi fém közül az arany nyújthatósága a legnagyobb, utána következik az ezüsté.

            Mindhárom fém jól oldódik higanyban, amalgám képzödése közben. Az összes fém közül a legnagyobb a hövezetésük és az elektromos vezetöképességük. Legjobb vezetö az ezüst, majd a réz és utána következik az arany.

Kémiai tulajdonságai:

            A réz felületét nedves levegön zöld színü, összefüggö réteg (bázisos-réz-karbonát, ún. patina) vonja be. Az ezüst a levegön nem oxidálódik, de H2S – tartalmú levegöben felületén fekete színü ezüst-szulfid-réteg képzödik. Az arany a levegön változatlan marad.

            Nemesfémek, elektrokémiai standardpotenciáljuk sokkal pozitívabb, mint a hidrogéné, vízböl és savakból ezért nem fejlesztenek hidrogént, nem oxidáló savakban nem oldódnak. Oxidáló savak, mint pl. a salétromsav és a forró tömény kénsav feloldják a rezet és az ezüstöt ( NO, NO2 illetve SO2 ) fejlödik. Az arany csak királyvízben oldódik, ahol a nitrozil klorod és a naszcensz klór AuCl3 alakban oldja.

            A réz elsösorban +2-es (ritkábban +1-es) oxidációs számmal, az ezüst +1 –es, az arany pedig +3-as oxidációs számmal fordul elö. A réz(II)-vegyületek kék színüek, az ezüstvegyületek színtelenek és az arany vegyületek általában sárga színüek.

            Természetben az arany elemi állapotban is elöfordul. Az ezüstvegyületeket ciánlúgozással állítják elö, ekkor Na [Ag(CN)2] keletkezik, amiböl kinyerik az ezüstöt.

Felhasználás:

                        * laboratóriumi tégelyek, elektródok, Ag vegyületek baktericidhatásúak

                        *Au dísztárgyak (az aranyötvözetek aranytartalmának megadására                          a karárátot vagy ezreléket használják ( a színarany 24 karátos illetve                    1000 ezrelékes, a 14 karátos arany 584 ezrelékes), elektromos                                csatlakozó

Cinkcsoport: Zn, Cd, Hg

            A lezárt d-alhéjuk a rézcsoporttal ellentétben nem vesz részt a vegyületképzésben, kevésbé tekinthetök átmeneti fémeknek. Mivel vegyértékelektronként csak a külsö héj s-elektronjai szerepelnek, a cink és kadmium csak +2-es oxidációs számmal szerepel. A higany is +2-es oxidációs számú, de léteznek higany(I) vegyületek is, amelyekben  ▬Hg▬Hg▬ kötések vannak. Ezek a vegyületek könnyen diszproporcionálódnak és higany(II)ion és fém higany keletkezik. A lezárt d-alhéjuk miatt színtelenek.

Fizikai tulajdonságai:

            A cink és a kadmium kékesfehér színü, meglehetösen lágy fém, mindkettö könnyen megolvasztható és elgözölögtethetö. A higany ezüstösen csillogó folyadék szobahömérsékleten. A higany jellegzetes tulajdonsága, hogy sok fémet felold amalgám keletkezése közben.

Kémiai tulajdonság:

            Sok komplex vegyületet képeznek és higany kivételével reakcióképesek. A cink és a kadmium nem oxidáló híg savakban is oldódik hidrogénfejlödés közben, a cink azonban amfoter, savban és lúgban oldódik hidrogén fejlödése közben:

                                    Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

                                    Zn + 2NaOH + 2 H2O = Na2[Zn(OH)4].

            Levegön nem változnak, mert jól tapadó oxidréteg keletkezik a felületükön. A higany pozitív standardpotenciálú fém, ezért csak oxidáló savak (salétromsav vagy forró kénsav oldja).

                        3 Hg + 8 HNO3 = Hg(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

                          Hg + 2 H2SO4 = HgSO4 + SO2 + 2 H2O

           

            A higany gözei rendkívül mérgezök, a kiömlött higanyt kénporral kell beszórni.

Felhasználás:

                        * Zn és Cd ötvözö elem, Zn korrózió elleni védelem, ötvözetek

                        * Hg nyomásmérö és hömérö töltése

15. 1 Oldatos  feladatok

1. Hány g NaCl és  víz szükséges  3 dm3 16 m/m%-os  oldat elkészítéséhez, ha a 16 m/m%-os oldat sürüsége 1,175 g/cm3  ?

m = r · V = 3000 cm3 · 1,175 g/cm3 = 3525 g

m/m% definició         100 g oldatban                                    16 g NaCl

                                    3525                                                       x g NaCl

                                                x =   564 g NaCl                        

Víz mennyisége : 3525 g­ 564 g = 2961 g     rvíz = 1,000 g/cm3  így  2961 cm3 viz kell

2. Mennyi kristályos magnézium-szulfátot kell lemérni, hogy 115 6,36 m/m%-os magnézium-szulfát oldatot nyerjünk ?

Mr MgSO4=120 gmól-1           Mr MgSO4  x H2O = 246 gmól-1 

6,36 m/m% definíciója: 100 g oldat                          6,36 g MgSO4

                                                                    115                                                          x         

                                                 x = 7,31 g MgSO4

Az anyag kristályos formában áll rendelkezésre

                       

                        246 g MgSO4 x 7 H2O                                    120 g MgSO4

                                    x                                                             7,31 g      



                                                x = 14,99 g MgSO4 · 7 H2O

3. Hány m/m%-os az az oldat Na2CO3-ra nézve , amelyet úgy készítettünk, hogy 5 g Na2CO3x10 H2O -ot oldottunk fel 50 cm3 vízben ?

MrNa2CO3 = 106 gmól-1  ,    Mr Na2CO3 x 10 H2O  = 286 gmól-1  

r=1,000 g/cm3  , így 1.00 cm3 = 1.00 g víz , ezért 50 cm3 = 50 g víz

oldat tömege : 50 g víz + 5 g Na2CO3 x10 H2O = 55 g

                       

                        286 g Na2CO3 x 10 H2O                     106 g Na2CO3

                           5                                                                  x­­­­­                  

                                                x = 1, 85 g Na2CO3

                                        55 g oldat                                                        5 g Na2CO3

                                        100                                                                  x                     

                                                x = 3,36 g Na2CO3                       3,36 m/m% Na2CO3

4. Készítsünk a r = 1,55 g/cm3 sürüségü 64,71 m/m%-os  kénsav oldatból 900 cm3  r =  1,09 g/cm3 sürüségü 13,36 m/m%-os kénsav oldatot vízzel való hígítással. Hány cm3 tömény  kénsav oldat és hány cm3 víz szükséges az oldat elkészítéséhez ?

 A készítendö 900 cm3  oldat tömege: m = V · r = 900 cm3 · 1,09 g/cm3=981 g.

13,36 m/m% definíció alapján : 

 

                        100 g oldat                              13,36 g kénsav

                          ­­­981                                        x                             

                                                                        x = 131,06 g kénsav

                                    ez oldat formában van , amely  64,71 m/m% kénsavat tartalmaz

                                                            100 g oldat                              64,71 g kénsav

                                                            x                                              131,06

                                                            x = 202,5 g  kénsav oldat

 Az oldatot térfogatra tudjuk mérni, így  V = m/r = 202,5  g / 1,55 g/cm3  = 130,66 cm3kénsav oldat, víz mennyisége = 900 cm3 - 130,66 cm3 = 769, 44 cm3.

5. Hány g 10 m/m% és 96 m/m%-os oldatból készíthetünk 200 g 30 m/m%-os kénsav oldatot ?

A keverési szabály : m1· c1 + m2· c2 = m3· c3, ahol m1,m2 és m3 az oldatok tömegei, g -ban és c1, c2 és c3  az oldatok koncentrációi m/m%-ban. (Speciális esetekben, ha vízzel hígitok, akkor  c = 0 m/m%, ha vízmentes szilárd anyaggal, akkor 100 m/m%, kristályvizes anyagnál pedig kiszámítható az anyag m/m%-os hatóanyag tartalma).

m1 = x g                      m2 = [200 - x] g                      m3 = 200 g

c1 = 10 m/m% c2 = 96 m/m%             c3 = 30 m/m% H2SO4

10 · x + 96 ·[200 - x ] = 200 · 30

     10x + 19200 - 96x  = 6000

                               86x = 13200

                                    x =153,4 g 

ez adja a 10 m/m%-os kénsav mennyiségét, a 96 m/m%-os kénsavé pedig 200 - 153,4 = 46,6 g kénsav oldat.

6. 5 dm3 65,2 m/m%-os kénsav oldatot, amelynek a sürüsége r = 1,56 g/cm3,  úgy akarjuk vízzel hígítani, hogy 17 m/m%-os kénsav oldatot kapjunk. Mennyi vízbe kell a kénsavat beleönteni?

5 dm3 = 5000 cm3, az oldat tömege m = 5000 cm3 · 1,56 g/cm3  = 7800 g

                        100 g oldat                                          65,2 g kénsav

                        7800                                                       x                

                                                                        x = 5085,6 g kénsav

A hígított oldat  17 m/m%-os                         100 g oldat                          17 g kénsav

                                                                           x                                           5085,6     

                                                                                                x  = 29915 g oldat

A víz mennyisége: 29915,3 g oldat - 7800 g oldat = 22115,3 g viz = 22115,3 cm3.

7.  5 kg 34 m/m%-os NaOH oldatból hány kg vizet kell elpárologtatni, hogy 60 m/m%-os oldatot kapjunk?

            5 kg = 5000 g

            60 m/m% -os oldat                 100 g oldat                              34 g NaOH

                                                          5000g                                        x         

                                                                           x = 1700 g NaOH

a 60 m/m%-os oldat definíciója        100 g oldat                  60 g NaOH

                                                                       x                                   1700 g

                                                                                     x = 2833 g oldat

Eltávolítandó víz mennyisége : 5000g - 2833 g = 2166 g  víz.

8. Hány g HNO3  van 200 cm3 0,1 M oldatban ?

Mr HNO3 = 63 gmól-1 

mólos oldat definíció felhasználásával

           

* elöször  koncentrációt változtatom

                                                1000 cm3  1 M oldatban                     63 g HNO3

                                                                                1000 cm3  0,1 M                                             x

                                                                                    x = 6,3 g HNO3

* térfogatot változtatom

                                                1000 cm3   0,1 M oldatban     6,3 g HNO3

                                                                                  200 cm3  O,1 M oldatban          x                

                                                                                    x = 1,26 g HNO3

9. Hány mólos az az oldat, amelynek 300 cm3-ében 10,5 g KOH van oldva  ?

MrKOH = 56 gmól-1 

Mólos oldat esetében mindig 1000 cm3-re számoljuk át.

           

            300 cm3 oldatban                                10,5 g KOH

            1000 cm3                                                                                              x                

                                                            x =  35 g KOH

Mólos oldat definíció 1000 cm3  1 M oldatban                                  56 g KOH

                                                1000 cm3     x                                      10,5                

                                                                                    x = 0,625 M

                       

            Az oldat 0,625 mól/ dm3 koncentrációjú.

10. Menny a 20 m/m%-os HCl oldat koncentrációja mól/dm3-ben, ha az oldat sürüsége 1,1 g/cm3.

Mr HCl =36,5 gmól-1 

20 m/m%-os oldat definíciója                                   100 g oldatban                       20 g HCl

de kiszámolható az oldat térfogata : V = m/ r = 100g/ 1,1 g/cm3 = 90,90 cm3 , de a benne levö anyag mennyisége nem változik meg

                                                                                    90,90 cm3 oldatban   20gHCl

                                                                                    1000cm3                                                        x

                                                                                                x = 220 g HCl

                       

mólos oldat definíció                         1000 cm3   1 M                       36,5 g HCl

                                                            1000 cm3      x                 220 g                      

                                                                                                            x = 6,03 mól/ dm3

11. Hány m/m% NaOH tartalmaz a 2 M oldat, amelynek sürüsége 1,08 g/cm3 ?

MrNaOH = 40 gmól-1 

            1000 cm3   1 M oldat              40 g NaOH

            1000 cm3   2 M                          x                  

                                                            x = 80 g NaOH

az oldat tömege m = V · r = 1000 cm3 · 1,08 g/cm3 = 1080 g

                                    1080 g oldatban                      80 g NaOH

                                    100                                          x                                 

                                                            x = 7,4 g NaOH                       7,4 m/m% NaOH

12. Hány m/v% -os az 1,2 M  HCl oldat ?

MrHCl = 36,5 gmól-1 

           

            1000 cm3  1 M oldatban                     36,5 g HCl

            1000 cm3   1,2 M                                x                     

                                                x = 43,8 g HCl

           

            1000 cm3    1,2 M                   43,8 g HCl

            100 cm3      1,2 M                               4,38 g HCl               4,38 m/v% HCl

13. 120 cm3 1,1 g/cm3 sürüségü 18 m/m%-os NaCl oldatból  vizzel való hígítással 0,8 M oldatot kell készíteni.  Hány cm3  végtérfogatra hígítandó az eredeti oldat ?

MrNaCl = 58,5 gmól-1 

az oldat tömege , m = V · r = 120 cm3 · 1,136 g/cm3  = 136,32 g

            100 oldatban               18 g NaCl

            136,32                         x         

                                    x = 24,53 g NaCl

            1000 cm3  1 M oldatban 58,5 g NaCl

            1000 cm3   0,8 M                    x                     

                                                x = 46,8 g NaCl

            1000 cm3  0,8 M oldatban      46,8 g NaCl

                        x     0,8 M                               24,53                 

                        x = 524 cm3

14. Hány mólos az az oldat, amelyet 80 cm3 35 m/m%-os  és r = 1,344 g/cm3 sürüségü KOH oldatnak 400 cm3-re való hígításával nyerünk ?

MrKOH = 56 gmól-1                 

80 cm3 35 m/m%-os KOH oldat

                                                                       

                                                                   

                                                                        H2O

                       

                                               

400 cm3

      víz hozzáadásával a KOH mennyisége , g-ban marad, de ez 400 cm3oldat   térfogatban lesz

m = V •ρ = 80 cm3 ?1,344 g/ cm3 =107,52 g

100 g oldat                           35 g KOH

107,52                            x                  

                        x = 37,63 g KOH

400 cm3  oldatban                   37,63 g KOH

1000 cm3                              x            

                   x = 94,07 g KOH

1000 cm3       1 M                56 g KOH

1000 cm3         x                   94,07 g   

                        x = 1,67 M                                          1,67 mól/dm3

15. Készítsünk 370 cm3 2,5 M H3PO4 oldatot, ha rendelkezésünkre áll 60 m/m%-os 1,426 g/cm3 sürüségü H3PO4 oldat. Hány cm3 tömény sav szükséges hozzá?

MrH3PO4 = 98 gmól-1          

1000  cm3      1 M           98 g  H3PO4

1000  cm3     2,5 M     x                     

                                    x = 90,65 g H3PO4

van  60 m/m% -os oldat

                                                100 g oldat                              60 g H3PO4

                                                      x                               90,65 g        

                                                                        x = 151,08 g oldat

                                    V = m /ρ = 151,08 g / 1,426 g/cm3 = 105,9 cm3 Ĺ 106 cm3 .

16. Hány mólos az a salétromsav oldat, amelyet vízzel ötszörös végtérfogatra hígítva,  egy 9,26 m/m%-os ρ = 1,05 g/cm3 sürüségü oldatot kapunk ?

Ötszörös hígítás : V2 = 5• V1 , ahol V1 az eredeti  térfogat ( pl. 200 cm3),

                                                                 V2 a hígított térfogat  ( pl. 1000 cm3).

200 cm3 eredeti oldat, ? M

                    ( V1 )

                                                                       

                                                                H2O


                                                                       

1000 cm3 hígított oldat, 9,26 m/m% ρ = 1,05 g cm3 HNO3 ,

                                       ( V2)

MrHNO3=63 gmól-1 

M = V • ρ = 1000 cm3 • 1,105 g/cm3 = 1050 g oldat,

100 g oldat                9,26 g HNO3

1050 g                           x       

                x = 97,2 g HNO3

de ez van az eredeti oldat 200 cm3-ében

                                   

                                    200 cm3 oldat             97,2 g HNO3

                                    1000 cm3                                             x         

                                                            X = 486 g HNO3

                                   

                                    1000 cm3  1 M oldat    63 g HNO3

                                    1000 cm3        x           486 g              

                                                            x = 7,71 M                              7,71 mól/dm3

17. Hányszoros végtérfogatra kell hígítani a dm3-enként 160 g ecetsavat tartalmazó oldatot, hogy 0,1 M legyen ?

 Mr ecetsav = 60 gmól-1 

                       

                        1000 cm3         1 M                                 60 g CH3COOH

                        1000 cm3    0,1 M                                           x                                 

                                                                                    x = 6 g CH3COOH

                        1000 cm3     0,1 M                           6 g  CH3COOH

                                    x          0,1 M                    160 g                    

                                                            x = 26 666 cm3

Hígítás = végtérfogat/ eredeti térfogat = 26 666 cm3 / 1000 cm3 = 26,666

18. Összeöntünk 3 kg vizet és 2 kg 10 M kénsav oldatot, amelynek sürüsége  ρ = 1,54 g/cm3. Mekkora a keletkezett oldat koncentrációja m/m% és mól/ dm3 egységekben?

Mrkénsav = 98 gmól-1 

                        1000 cm3   1 M       98 g H2SO4

                        1000 cm3   10 M                     x         

                                                x = 980 g H2SO4

az oldat térfogata V = m/ρ = 2000 g / 1,54 g/cm3 = 1298,7 cm3

                       

                        1000cm3                      10 M               980 g H2SO4

                        1298,7 cm3           10 M                          x                 

                                                            x =1272 g H2SO4

a víz sürüsége 1g/cm3,   3000 cm3 = 3000 g víz

oldat tömege : 3000 g víz + 2000 g kénsav oldat = 5000 g

                       

                        5000 g oldat                            1272 g H2SO4

                        100  g                                                x           

                                                            x = 25,44 g H2SO4                  25,44 m/m%

oldat térfogata : 3000 cm3 + 1298,7 cm3 = 4298,7 cm3

                       

                        4298,7 cm3  oldat                    1272 g H2SO4

                        1000 cm3                                        x              

                                                            x = 296 g H2SO4

                       

                        1000 cm3  1 M                                    98 g H2SO4

                        1000 cm3         x                                  296 g              

                                                            x = 3,02 M                                          3,02 mól/dm3

19. Hány g Na2CO3 x 10 H2O –ot kell bemérni 250 g 1 n/n%-os Na2CO3 oldat készítéséhez ?

MrNa2CO3 = 106 gmól-1  ,   MrNa2CO3 x  10 H20 = 286 gmól-1     MrH2O = 1 gmól-1   

1 n/n%-os oldat definíciója:

100 mól oldatban 1 mól Na2CO3 és 99 mól H2O      

                                    1•106 g Na2CO3 és 99 •18 g H2O

                              123                         123

                            106 g Na2CO3         99 •18 = 1782 g H2O

                   100 mól oldat tömege: 106 g Na2CO3 + 1782 g H2O = 1888 g

                                    1888 g 1 n/n%-os     oldat     106 g Na2CO3

                                      250 g                                       x                               

                                                                        x = 14,03 g Na2CO3

de ez kristályos formában van :

                                    286 g Na2CO3 x 10 H20                      106 g Na2CO3

                                                x                                                          14,03              

                                                            x = 37,87 g Na2CO3 ? 10 H2O

víz mennyisége : 205 g37,87 g Na2CO3 x 10 H2O = 212,13 g H2O

20. Hány n/n%-os a 2 M HCl oldat, ha ρ = 1,035 g/cm3 ?

MrHCl = 36,5 gmól-1                 MrH2O = 18 gmól-1 

                       

                        1000 cm3  1M HCl                 36,5 g HCl

                        1000 cm3  2M HCl                x                     

                                                                        x = 73 g HCl

oldat tömege : m = V• ρ = 1000 cm3 x 1,035 g/cm3 = 1035 g

1035 g oldat : 73 g HCl + ( 1035 –73 ) = 962 g H2O

                        nHCl = 73 /36,5 = 2      nH2O = 962/18 = 53,44

            XHCl  = nHCl / nHCl + nH2O = 2 / 2 + 53,44

                        XHCl= 0,036

                        n/n% = XHCl • 100 = 0.036 • 100

                        n/n% = 3,60                        3,6 n/n% HCl

21. Hány m/v% és mólos a 65 m/m%-os salétromsav oldat, ha sürüsége ρ = 1,30 g/cm3. Mennyi az oldat n/n%-os összetétele ?

MrHNO3 = 63 gmól-1   MrH20 = 18 gmól-1 

                        100 g oldat                              65 g HNO3                 

 ennek térfogata : V = m/ρ = 100g/1,30 g/cm3 = 76,92 cm3

                       

                         76,92 cm3                               65 g HNO3

                        100  cm3                                  x                     

                                                x = 84,5 g HNO3                                             84,5 m/v%

                       

                       

                          100 cm3                                 84,5 g HNO3

                        1000 cm3                                 x                     

                                                x = 845 g HNO3

                       

                        1000 cm3  1M                      63 g  HNO3

                        1000 cm3   x                845                 

                                                x = 13,41 M                                        13,41 mól/dm3

100 g oldat = 65 g HNO3 + ( 100 – 65 ) = 35 g H2O

                        nHNO3 = 65/63=1,0317         nH2O = 35/18 = 1,9444

                    X HNO3 = nHNO3 / n HNO3 + nH2O

                            X = 1,0317/1,0317 + 1,9444

                      XHNO3 =0,3467

           

              n/n%HNO3 = 100 • XHNO3 = 100 x 0,3467

                 n/n%HNO3 = 34,67                                      34,67 mól% HNO3

22. 50 g ZnSO4 x 7 H2O és víz keverésével hány g 2 m/m%-os ZnSO4 oldat állítható elö ?

MrZnSO4 x 7 H20 = 387,3 gmól-1      MrZnSO4 = 261,3 gmól-1         Mr H2O = 18 gmól-1 

387,3 g ZnSO4 x 7 H20                                   261,3 g ZnSO4

50 g                                                                 x                     

                                                            x = 33,73 g ZnSO4

                       

                        100 oldat                                 2 g ZnSO4

                         x                                             33,73              

                                                            x = 1686,67 g oldat

Keverési szabály alkalmazásával:

A kristályos ZnSO4 m/m%-os ZnSO4 tartalma:

                        387,3g ZnSO4 x 7 H20                                  261,3 g ZnSO4

                        100   g                                                 x                     

                                                            x = 67,46 m/m% ZnSO4

m1 = 50 g ZnSO4 ? 7 H20        m2 = x g H2O                          m3 =  (50 + x ) g

c1 = 67,46 m/m% ZnSO4        c2 = 0 m/m% ZnSO4 c3= 2m/m%ZnSO4

(mindig kiszámítandó)                 ( víz )

m1•c1 + m2 • c2 = m3 • c3

50 • 67,46 + x •0 = 2 ( 50 + x )

                              x = 1636,5 g  víz

A keletkezö oldat tömege: 1636,5 g víz + 50 g ZnSO4 ? 7 H2O = 1686,5 g

23. 100 g Na2CO3 x 10 H20 és 250 cm3 vízböl egy oldatot készítünk. Számolja ki a koncentrációját m/m%-ban ?

MrNa2CO3 x 10 H20 = 286 gmól-1                          MrNa2CO3 = 106 gmól-1 

                       

                        286 g Na2CO3 ? 10 H20                      106 g Na2CO3

                        100g                                                                            x         

                                                                        x = 37,06 g Na2CO3

ρvíz = 1 g/cm3 , így 250 cm3 víz = 250 g víz

Oldat tömege: 250 g víz + 100 g Na2CO3 x 10 H20 = 350 g

                        350 g oldat                  37,06 g Na2CO3

                        100                              x                                 

                                                            x = 10,58 g Na2CO3                10,58 m/m%

24. Milyen lesz az oldat kémhatása, ha 200 g 10 m/m%-os H2SO4 oldathoz 200 g 10 m/m%-os NaOH oldatot adunk? Melyik anyagból és mennyi marad feleslegben?

MrH2SO4 = 98 gmól-1      MrNaOH = 40 gmól-1 

                        100 g oldatban                        10 g H2SO4

                        200 g                                       x         

                                                x = 20 g H2SO4

                        100 g oldatban                        10 g NaOH

                        200 g                                       x         

                                                x = 20 g NaOH

                        H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H20

                          98 g               2 • 40

98 g H2SO4      2 • 40 = 80 g NaOH                 98 g H2SO4               80 g NaOH

20  g H2SO4                x                                           y                                    20  g NaOH

                        x = 16,32 g NaOH                                  y = 24,5 g H2SO4

NaOH maradék: 20 g16,32 g = 3,68 g                              ennyi nincs

   lúgos lesz az oldat

25. Milyen lesz az oldat kémhatása, ha 200 cm3 0,1 M H2SO4 oldathoz 200 cm3 0,3 M oldatot adunk ?

                        1000 cm3 1 M H2SO4              98 g H2SO4               1 mól H2SO4

                        1000 cm3 0,1 M                              9,8                              0,1  mól

                         200 cm3  0,1 M                                    x                                            y         

                                                            x =1,96 g H2SO4                     y = 0,02 mól H2SO4

                        1000 cm3 1 M NaOH              40 g NaOH                      1 mól NaOH

                        1000 cm3  0,3 M                                 12                                     0,3 mól

                         200 cm3   0,3M                                  x                                              y         

                                                x = 2,4 g NaOH                               y = 0,06 mól NaOH

                       

                                    H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

 98g H2SO4     2 ? 40 = 80 g NaOH    1 mól H2SO4   2 mól NaOH

1,96                                                     x                      0,02                                         y         

                                    x = 1,6 g NaOH                                              y = 0,04 mól NaOH

Marad : 2,4 g1,6 g = 0,8 g NaOH  0,06 mól –0,04 mól = 0,02 mól NaOH

26. Ezüst-nitrát oldathoz sósavat öntünk, és ezüst-klorid csapadék válik ki. 0,287 g AgCl csapadék kiválásához hány cm3 0,1 mól/dm3 koncentrációjú AgNO3 oldat szükséges . mekkora térfogatú 0,1 mól/dm3 koncentrációjú HCl oldat szükséges, ha sósavat 5 % feleslegben alkalmazzuk ?

MrAgCl = 143,3 gmól-1 

                                   

nAgCl = 0,287/143,3 = 0,002

                                    HCl + AgNO3 = AgCl + HNO3         egyenlet értelmében              

                                    1 mól HCl                   1 mól AgNO3              1 mól AgCl

                                         x                                         y                                      0,002          

                                  x = 0,002 mól HCl       y = 0,002 mól AgNO3

                        1000 cm3 1M              1 mól AgNO3

                        1000 cm3 0,1M                       0,1 mól

                                    x                                  0,002              

                        x = 20 cm3 0,1 M AgNO3

            1000 cm3         1M                  1 mól HCl                   100 %       20 cm3 HCl oldat

            1000 cm3    0,1 M                   0,1 mól                        105 %             y         

                        y                                  0,002                       y = 21.00 cm3  0,1M HCl oldat

                                    y = 20 cm3  0,1 M HCl oldat

27. 25 cm3 2 mól/dm3 koncentrációjú Pb(NO3)2 oldat hány g 98 m/m%-os H2SO4 oldattal reagál és hány g PbSO4  csapadék keletkezik ?

MrPbSO4 = 303,1 gmól-1 

                        Pb(NO3)2 + H2SO4 = PbSO4 + 2 HNO3

                        1000 cm3 1 M                         1 mól Pb(NO3)2

                        1000 cm3 2 M             2 mól

                        25 cm3                         x                                 

                                                x = 0,05 mól Pb(NO3)2

                        1 mól Pb(NO3)2            1 mól H2SO4          1 mól PbSO4

                        0,05                               0,05 mól H2SO4                    0,05 mól PbSO4

m PbSO4 = 0,05• 303,1 = 15,15 g PbSO4

mH2SO4 = 0,05 • 98 = 4.9 g

                                                            100 g oldat 98 g H2SO4

                                                              x                    4,9                  

                                                                        x = 5 g oldat

28. Ezüst-nitrát oldathoz sósavat öntve AgCl csapadék válik le. 0,287 g AgCl csdapadék mekkora térfogatú 0,1 m HCl és 50 cm3 hány mólos AgNO3 összeöntésekor keletkezett ?

Mr AgCl = 143,3 gmól-1 

                        AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3

nAgCl = 0,287 /143,3= 0,002

1 mól AgNO3              1 mól HCl                   1 mól AgCl

x                                                y                                0,002

x= 0,002 mól AgNO3      y = 0,002 mól HCl

                        1000 cm3 1 M             1 mól HCl

                        1000 cm3 0,1 M              0,1 mól HCl

                           x                                           0,002              

                                    x = 20 cm3 0,1 M HCl oldat

                        50 cm3 oldatban                      0,002 mól AgNO3

                        1000 cm3                                             x                     

                                    x = 0,04 mól AgNO3               0,04 M AgNO3 oldat

29. Hány cm3 0,1 M AgNO3 oldatból és hány cm3 2 M HCl oldatból képzödött az a csapadék, amely feloldásához 50 cm3 1M NH4OH szükséges ?

            AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3

            AgCl + 2 NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2 H2O

1000 cm3  1M                         1 NH4OH

  50 cm3    1M                     x             

                        x = 0,05 mól NH4OH

            1 mól AgCl                             2 mól NH4OH

               x                                           0,05                

                                    x = 0,025 mól AgCl

            1mól HCl                    1 mól AgNO3              1 mól AgCl

                        x                                  y                                              0,025              

                                    x = 0,025 mól HCl         y = 0,025 mól AgNO3

                       

                                             1000 cm3     1M             1 mól AgNO3

                    1000 cm3 0,1M             0,1 mól AgNO3

                          x                 0,1 M                 0,025

                        x = 250 cm3 0,1 M AgNO3

1000 cm3 1M              1 mól HCl

1000 cm3 2M              2 mól

y               2M             0,025              

            y = 12,50 cm3 2M HCl

30. Azonos töménységü: 1 mól/ dm3 töménységü és azonos térfogatú AgNO3 és KBr oldat összeöntésekor 4,7 g AgBr csapadék válik le. Mekkora térfogatú oldatokat reagáltatunk egymással?

MrAgBr = 187,7 gmól-1 

                                            AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3

            nAgBr = 4,7 /187,7

            nAgBr = 0,025

            1 mól AgNO3              1 mól KBr                               1 mól AgBr

              x                                                        y                                      0,025          

                        x = 0,025 mól AgNO3 y = 0,025 mól KBr

                        1000 cm3 1M              1 mól AgNO3               1 mól KBr

                                    x                                  0,025                                       0,025              

                                    x = 25 cm3   1 M AgNO3 és 25 cm3   1M KBr oldat

31. Egy sósav oldat pH-ja 2,7. Hány mólos ez az oldat?

                                    pH = -lg [H+] = 2,7

                             lg[H+] = -2,7 ®   

                                [H+] = 10-2,7

                                                           

                              [H+] = 100,3-3 = 100,3 · 10-3 = 1,99 · 10-3

32. Mennyi annak az oldatnak a pH-ja, amelynek 100 cm3-ében 0,03 mól NaOH van ?

NaOH erös bázis , így [NaOH] = [OH-]

                        100 cm3  oldatban                   0,03 mól [OH-]

                        1000 cm3                                                                          x                    

                                                x = 0,3 mól [OH-] /dm3

                        pOH =  - lg [OH-] = - lg 0,3

                        pOH =  0,52

                        pH  = 14,00 - 0,52 = 13,48



33. Mennyi lesz annak az oldatnak a pH-ja, amelyet úgy készítettünk, hogy 1 dm3 0,1 M HCl oldathoz 1 dm3  vizet adunk ?

                        [HCl] = [H+] = 0,1 M

Oldat térfogata : 1dm3  HCl oldat + 1 dm3 víz = 2 dm3 = 2000 cm3

                        2000 cm3 oldatban                  0,1 M [H+]

                        1000 cm3                                       x                 

                                                            X = 0,05 mól [H+]

                        pH = - lg 0,05

                        pH = 1,30

34. Mennyi a 0,3 mólos NaOH oldat pH-ja?

                                    14 = pH + pOH

                                    [OH-] = 0,3

                                    pOH = - lg 3 · 10-1

                                    pOH = 0,53

                        pH = 14 - 0,53 = 13,47

                        vagy: [H+][OH-] = 10-14

                                                [H+] =  = 3,3 · 10-14

35. Mennyi a 0,01M HCl oldat OH--koncentrációja?

A sósav erős sav, ezért vizes oldatban 100%-os a disszociáció. A H+-koncentrációja tehát azonos a sósav-oldat molaritásával, [H+] = 0,01M.

A víz ionszorzata segítségével:

                                                            Kv = [H+] [OH-] = 1 · 10-14

                                                [OH-] =  mol/dm3

36. Mennyi a pH-ja annak a 0,2 mólos egyértékü gyenge savoldatnak, amelynek a disszociáció foka a =  0,1

                        [H+]  =   a · csav

                        [H+] =  0,1 · 0,2 = 0,02

                        pH = - lg 0,02

                        pH = 1,70

37. Mennyi annak az oldatnak a [H+]-ja, amelynek a pH értéke 3,70 ?

                        pH = - lg [H+]

                        pH = 3,70

              - lg [H+] = 3,70

                lg [H+] = - 3,70

                    [H+] = 10 -3,70

                                [H+]  = 2 ·  10-4 mól/dm3

 

38. Mekkora a pH-ja annak az NH4OH oldatnak, amely dm3-enként 17 g NH3-t tartalmaz ? KbNH4OH = 1,79 · 10-5  MrNH3 = 17 gmól-1 

            NH3 + H2O = NH4OH

                        1000 cm3         1M            17 g NH3

                        1000 cm3      x              24 g   

                                                X = 1,41 mól

            1,41  NH3  = 1,41 mól NH4OH

            [OH-] 2= Kb  · cb

            [OH-] 2 = 1,79 · 10-5

            [OH-]   =  5,02 · 10-3

            pOH = - lg 5,02 · 10-3

            pOH = 2,29

            pH = 14,00 - pOH = 14,00 - 2,29

            pH = 11,71

39. 150 cm3  0,5 M CH3COOH oldatot 250 cm3  térfogatra hígítunk. Mekkora a keletkezett oldat pH-ja ? KsCH3COOH = 1,86 · 10-5

M rCH3COOH = 60 gmól-1 

                        1000 cm3         1M                  1 mól CH3COOH

                        1000 cm3         0,5 M              0,5 mól

                        150 cm3           0,5 M              x                                 

                                                            x = 0,075 mól CH3COOH

                        250 cm3                0,075 mól CH3COOH

                        1000 cm3                  x                                    

                                                            x = 0,3 mól/dm3 CH3COOH

                        [H+]2  = Ks · Csav

                        [H+]2  =1,86 · 10-5· 0,3

                        [H+]  = 2,36 · 10-3

                        pH = - lg  2,36 · 10-3

                        pH = 2,62

40. Mennyi a 0,1M ecetsav pH-ja, ha a disszociáció% 1,3?

A disszociáció%-ból a H+-koncentráció számítható:

[H+] =  [HA]össz = 0,013 · 0,1M = 0,0013M

pH = - log [H+] = - log 0,0013 = 2,89

41. Számítsuk ki egy 10-7 mólos sósavoldat pH-ját! A víz disszociációjából származó [H+] nem hanyagolható el.

A vízből származó [H+] = x               A vízből származó [OH-] = x

Az összes hidrogénion koncentráció 10-7 + x (A sav miatt a víz [H+]-ja visszaszorulhat bizonyos mértékben.)

Tehát                                       [OH-] [H+] = 10-14 = [10-7 + x] [x] = x2 + 10-7 x

x2 + 10-7 x – 10-14 = 0

A másodfokú egyenlet megoldó képletébe (x1,2 = ) behelyettesítve:

x = 0,618 · 10-7

[H+] = 10-7 + x = 10-7 + 0,618 · 10-7

[H+] = 1,618 · 10-7 grammion/liter (1 · 10-7 helyett)

pH = 6,79

Hibás megoldás lesz: [H+] = 2 · 10-7

                                                pH = 6,7

Ahol a vízböl és a savból származó [H+]: 10-7 + 10-7 = 2×10-7 számértékkel van figyelembe véve.

42. Mekkora a pH-ja annak az oldatnak, amelyet 1 dm3 5 m/m%-os NaOH , amely sürüsége 1,054 g/cm3    és 1dm3  1,020 g/cm3  sürüségü HCl oldat elegyítésével készítettünk és a keletkezett oldat sürüsége 1,019 g/cm3 .

MrNaOH=40 gmól-1      MrHCl=36,5 gmól-1 

 NaOH oldat tömege: m = V · r = 1000 cm3 · 1,054 g/cm3 = 1054 g

                        100 g  oldat                 5 g NaOH

                        1054                                     x            

                                                x = 52,7 g NaOH                     nNaOH= 52,7/40 = 1,3175

HCl  oldat tömege : m = V · r = 1000 cm3 · 1,020 g/cm3 = 1020 g

                        100 g oldat                              4 g HCl

                        1020                                        x                     

                                                x = 40,8 g HCl                  nHCl = 40,8 /36,5 =1,1178

           

                                                HCl + NaOH = NaCl + H2O

                                    1 mól             1 mól

                                    1,1178    1,1178

Marad : 1,3175 - 1,1178 = 0,1997 mól NaOH

Oldat tömege : 1054 + 1020 = 2074, oldat térfogata V = m/r = 2074 g/ 1,019 g/cm3 = 2035,2 cm3

                                    2035,2 cm3 oldatban               0,1997 mól NaOH

                                    1000 cm3                                       x                           

                                                                        x = 0,0981 mól/dm3

                                    pOH = - lg 0,0981

                                    pOH = 1,008

                                    pH = 14.00 - 1,008

                                    pH = 12,992

43.  Mennyi a 0,02 M H2SO4 oldat pH-ja?

 A kénsav kétértékü sav, tehát 2 H+ keletkezik a disszociáció miatt:

                                    [H+] = 0,04                

                                     pH = -lg 4 · 10-2 = 2 - lg 4 = 2 - 0,6021 ~ 1,4                      

44. Mennyi az 1 mólos NH4OH oldat pH-ja, ha az NH4OH disszociáció állandója K = 1,87 · 10-5?

                                                       NH4OH              + OH-

                                                K =

A disszociált NH4OH koncentrációja =

A disszociálatlan NH4OH koncentrációja = bemért [NH4OH] - disszociált [NH4OH]

                                    1,87 · 10-5 =

            Az 1 mellett a [OH-] igen kicsiny volta miatt elhanyagolható.

                        [OH-]2 = 1,87 · 10-5 grammion/liter

                         [OH-]  =

                  lg [OH-] = -  + 1/2 lg 18,7 = - 2,364

                           pOH = 2,364                       

                       

                              pH = 14 - 2,364 = 11,636

45. Mennyi annak az ecetsavoldatnak a pH-ja, amelynek 1 litere 0,1 mol ecetsavat tartalmaz? (Ks = 1,80 · 10-5)

Az ecetsav egyensúlyi állandója megadható a disszociációs egyensúlyra:

Ks =  = 1,8 · 10-5

Egyensúlyi állapotban:

                    [H+] = [CH3COO-] = x

                    [CH3COOH] = 0,1 - x (az ecetsav koncentrációja 0,1M)

Behelyettesítve:

                                 1,80 · 10-5 =

                                x2 + (1,80·10-5)x - 1,80·10-6 = 0

Alkalmazva a másodfokú egyenlet megoldási képletét:

                                         x1,2 =

                    

                       (a másodfokú egyenlet ax2 + bx + c = 0)

                         x =  = 1,33 · 10-3

                       [H+] = 0,00133

                         -lg [H+] = pH = 2,88

Ha a megoldás során x értéket elhanyagoljuk (ami megtehető, mert x lényegesen kisebb 0,1-nél):

                        1,80 · 10-5 = ,                    mivel 0,1 - x @ 0,1

                        x2 = 1,80 · 10-6

                        x = 1,34 · 10-3

                        [H+] = 0,00134;                      pH = 2,87

A közelítö megoldás jól egyezik a pontosabb számítással, tehát hsználható.

46.  Számítsuk ki az 1 mólos NH4OH oldat pH-ját!

            Kb NH4OH = 1,87 · 10-5

                                                NH4OH               + OH-

                                                Kd =                    ®       

                                                Kd =

                                         [OH-] =  =

                                          pOH = - lg  = 2,36

                                             pH = 14-2,36 = 11,64

47. Egy liter vizes oldat 0,25 mol Na-acetát és 0,35 mol ecetsav felhasználásával készült. Mekkora az oldat pH-ja? Az ecetsav diszociációs állandója szobahőmérsékleten: Ks = 1,753 · 10-5.

                        pH = pKs + lg  = 4,7562 + lg  = 4,6101

                        pKs = - lg Ks = 4,7562            log = log 0,7143 = -0,1461

48. Egy nátrium-acetát/ecetsav puffer esetén mind a só, mind a sav bemérési koncentrációja 0,75 mol/dm3. Mekkora a pH-változás, ha az oldathoz annyi sósavat adunk, hogy annak koncentrációja az oldatban 0,03 mol/dm3 lesz (pKs = 4,76)?

pH = pKs + lg  = 4,76 + log  = 4,76

DpH = lg  = 0,035

49. Milyen mértékben változik meg 1 liter 0,1M ecetsav - 0,1M nátrium-acetát puffer pH-ja 0,005 mol kálium-hidroxid hozzáadásával?

 Az ecetsavnál Ks = 1,8 · 10-5.

                        pH = pKs + log  = 4,74 + log  = 4,74

                        (pKs = - log Ks)

Az erős bázis hatására lejátszódó reakció:

                        CH3COOH(aq) + OH-              CH3COO- + H2O(l)

                          0,005 mol         0,005 mol     0,005 mol

A mól mennyiségek figyelembevételével változnak a pufferpár koncentrációi:

csökken                       [CH3COOH] = (0,1 - 0,005) mol/dm3 = 0,095 mol/dm3

növekszik                    [CH3COO-] = (0,1 + 0,005) mol/dm3 = 0,105 mol/dm3

Behelyettesítve az előző egyenletbe:

pH = 4,74 + log  = 4,78

Tehát 0,005 mol KOH a puffer pH-ját csak 0,04 egységgel növelte. Ehhez hasonlóan 0,005 mol erős sav (pl. sósav) fenti puffer 1 literének pH-ját csak 0,04 egységgel csökkenti.

50. Milyen formiát/hangyasav arány szükséges pH = 3,80 hangyasav-nátrium-formiát pufferoldathoz? A hangyasavnál Ks = 1,77 · 10-4.

A hangyasav disszociációja:  HCOOH(aq)                H+ + HCOO-

Ks = 1,77 · 10-4  pKs = 3,75

Alkalmazva a pufferek pH-jára levezetett egyenletet:

                        pH = pKs + log

                        log  = 3,80 - 3,75 = 0,05

                                     = 1,12

                        A formiát/hangyasav arány 1,12

            Pl.: 1M HCOOH és 1,12M HCOONa

51. 1 dm3 9-es pH-jú pufferoldatot kell készíteni 298 K-on. 0,5 dm3 1 mol·dm-3 koncentrációjú NH4OH oldatba hány g NH4Cl-t  mérjünk be? Kb (NH4OH) = 1,87 · 10-5 mol·dm-3, Mr (NH4Cl) = 0,05355 kg·mol-1.

           

A szükséges mennyiségű NH4Cl bemérése után olyan pufferelegyünk lesz, melyben a gyenge elektrolit (jelen esetben NH4OH) disszociációja a jelenlevő erős elektrolit (só) miatt visszaszorul.

                                    Kb =

Fentiek miatt [NH4OH] = [bázis] és [] = [só]

                             Kb =  ® [só] = Kb

 

Esetünkben pH = 9 miatt [H+] = 1 · 10-9 mol·dm-3. Mivel 298 K-on Kv = 1 · 10-14 (mol·dm-3), [OH-] =
1 · 10-5 mol dm-3, továbbá [bázis] = 0,5 mol·dm-3.

A fenti adatok behelyettesítésével:

[só] = 1,87 · 10-5 mol· dm-3  = 0,935 mol·dm-3

Vagyis a pufferoldatban 0,935 mol·dm-3-nek kell az NH4Cl koncentrációnak lenni.

m = 0,935 mol·dm-3·0,05355 kg·mol-1 = 0,05007 kg·dm-3

Vagyis 50,07 g NH4Cl-et kell bemérni az adott mennyiségű pufferoldat elkészítéséhez.

52.Mekkora annak a pufferoldatnak a pH-ja, amely 0,01 mól/dm3 koncentrációban tartalmaz CH3COOH-t és  CH3COONa-t ?         

KsCH3COOH = 1,86 · 10-5

            [H+] = Ks · csav/c

                    [H+] = 1,86 · 10-5  · 0,01/0,01

            pH = - lg 1,86 · 10-5

                    pH = 4,74

53. Mekkora annak a pufferoldatnak a pH-ja, amely 100 cm3 0,05 mól/dm3   NH3 oldatból és 0,3 g NH4Cl-böl készült. (Az NH4Cl oldása során bekövetkezö térfogatváltozástól eltekintünk).

 

KbNH4OH = 1,86 · 10-5 ,     MrNH4Cl = 53,5 gmól-1 

            nNH4OH = 0,3/53,5 = 0,0056

            100 cm3                      0,0056 mól NH4Cl

            1000 cm3                                 x                     

                                    X = 0,056

            pOH = Kb · cbázis/ c

                    pOH = 1,86 · 10-5 · 0,05/0,056

            pOH = 1,60 · 10-5

            pOH = 4,79

            pH = 14,00 - 4,79

            pH = 9,21

54. 700 cm3 0,003 M -os  CH3COOH oldatban feloldunk 55 mg NaOH-ot. Mekkora a keletkezett puffer oldat pH-ja ?

KsCH3COOH = 1,86 · 10-5  MrNaOH  = 40 gmól-1 

           

            1000 cm3  0,003 M                 0,003 mól CH3COOH

                        700 cm3                                                           x                     

                                                            x = 0,0021 mól CH3COOH

55 mg NaOH = 0,055 g NaOH

nNaOH = 0,055 / 40 = 0,001375

            1mól NaOH    1 mól CH3COOH                    1 mól CH3COONa

            0,001375                     0,001375                                 0,001375

CH3COOH maradék : 0,0021 - 0,001375 = 0,000725  mól

            700 cm3       0,001375 mól CH3COONa         0,000725 mól CH3COOH

            1000 cm3                     x                                                          y                                 

                                                x = 0,00196                                         y = 0,00103

            [H+] = Ks · csav/c

                    [H+] = 1,86 · 10-5  · 0,00103/0,00196

            [H+] = 9,45 · 10-5

            pH = - lg 9,45 · 10-5

            pH = 5,03

15. 2 Megoldandó feladatok

1.   Hány g NaCl szükséges 375 g 0,9 m/m % oldat készítéséhez. Az oldat sürüsége 1,04 g/cm3. Számolja ki az oldat koncentrációját m/v %-ban, mól/dm3-ben és n/n %-ban.
MrNaCl = 58,5 gmól-1                                   MrH2O = 18 gmól-1 

2.   Hány mólos a 20,21 m/m %-os sósav oldat  r = 1,10 g/cm3. Hány m/v %-os és mennyi a koncentrációja n/n %-ban?
MrHCl = 36,5 g gmól-1                                 MrH2O = 18 gmól-1 

3.   Egy oldat 560 g vizet és 180 g KOH-ot tartalmaz. Hány m/m %-os az oldat? Hány m/v %-os és mennyi a koncentrációja mól/dm-ben, ha a sürüsége 1,10 g/cm3.
MrKOH = 56 gmól-1 

4.   Hány mólos a 34 m/m %-os HBr oldat, ha sürüsége 1,36 g/cm3. Mennyi a koncentrációja m/v %-ban és n/n %-ban.
MrHBr = 80,9 gmól-1                                    MrH2O = 18 gmól-1 

5.   Hány cm3  r = 1,84 g/cm3 sürüségü 96 m/m %-os H2SO4 kell 5 dm3 18 m/m %-os   r = 1,29 g/cm3 sürüségü H2SO4 elöállításához?

6.   Hány m/v %-os és hány mólos az 50 m/m %-os HNO3, ha sürüsége 1,35 g/cm3.
MrHNO3 = 63 gmól-1 

7.   Hány m/v %-os és hány mólos a 60 m/m %-os H2SO4, ha sürüsége  r = 1,64 g/cm3.
MrH2SO4 = 98 gmól-1 

8.   Hány m/v % és mólos a 65 m/m %-os HClO4 oldat, ha a sürüsége 1,30 g/cm3.
MrHClO4 = 100,47 gmól-1 

9.    Mennyi a 65 m/v %-os HNO3 oldat koncentrációja mól/dm3 és tömeg %-ban, ha   r = 1,40 g/cm3?  MrHNO3 = 63 gmól-1 

10. Egy oldat Na2CO3-ot tartalmaz. Semlegesítéséhez 15 cm3 0,05 mólos H2SO4 kell. Hány mg Na2CO3 van az oldatban?MrNa2CO3 = 106 gmól-1  , MrH2SO4 = 98 gmól-1 

11. 10 cm3 ismeretlen koncentrációjú COOH - COOH semlegesítéséhez 44 cm3 0,1 mólos NaOH hidroxid kell.Hány m/v % az oldat és mennyi a koncentrációja mól/dm3-ben.Mr(COOH)2 = 90 gmól-1  ,                        MrNaOH = 40 gmól-1 

12.Hány g KOH semlegesít 20 cm3 0,2 Mólos H2SO4 oldatot.
MrH2SO4 = 98 gmól-1            ,                                   MrKOH = 56 gmól-1 

13.20 cm3 oldatban ismeretlen mennyiségü salétromsav van. Semlegesítéséhez 32 cm3 0,1 M NaOH szükséges. Írja fel a reakcióegyenletet és számolja ki, hány m/v %-os az oldat és mennyi a koncentrációja mól/dm3-ben.
MrHNO3 = 63 gmól-1                                                 MrNaOH = 40 gmól-1 

14.Egy H2SO4 oldat 20 cm3-nek semlegesítéséhez 25 cm3 0,2 M KOH szükséges. Számolja ki az oldat koncentrációját m/v %-ban és mól/dm3-ben?
MrH2SO4 = 98 gmól-1                                                MrKOH = 56 gmól-1 

15.2000 cm3 0,02 M sósav oldatban hány g HCl van. Hány cm3 tömény HCl kell az elkészítéséhez, ha a tömény sósav 38 m/m %-os és r = 1,18 g/cm3?
MrHCl = 36,5 gmól-1 

16. Mekkora a pH-ja a 0,1 mólos HCl-nak?

17. Mekkora a pH-ja az 5 × 10-4 mól/dm3 koncentrációjú kénsavnak? (Tételezzük fel, hogy a H2SO4 teljesen disszociál)

18. Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amelyet úgy készítettünk, hogy 1 cm3
r = 1,185 g/cm3 sürüségü 37 m/m %-os HCl-ot 5 dm végtérfogatra hígítottunk!
MrHCl = 36,5 gmól-1 

19. 3 dm3 pH = 2,00 oldat elöállításához mekkora térfogatú 20 m/m %-os r = 1,1 g/cm3 sürüségü HCl szükséges?
MrHCl = 36,5 gmól-1 

20. pH = 1,00 erös savból készült oldatot 10-szeresére hígítjuk. Mekkora a keletkezö oldat pH-ja?

21.Összeöntünk azonos térfogatú pH = 1,00 és pH = 2,00 sósavat. Mennyi a keletkezö oldat pH-ja?

22. Mekkora a pH-ja 25°C-on az 5 × 10-3 mól/dm3-es NaOH oldatnak?

23. 0,50 g NaOH oldatot vízben oldunk és 500 cm3 térfogatra egészítjük ki. Mekkora a keletkezett oldat pH-ja?
MrNaOH = 40 gmól-1 

24.2 dm3 pH = 11,50 oldat elöállításához mennyi NaOH-ra van szükség?
MrNaOH = 40 gmól-1 

25.Rendelkezésünkre áll 100 cm3 5 m/m %-os r = 1,05 g/cm3 sürüségü NaOH oldat. Mekkora térfogatú pH = 13,00 oldat készíthetö belöle?

26.10,00 cm3 pH = 1,00 sósavat 10,00 cm3 NaOH semlegesít. Mekkora a NaOH koncentrációja mól/dm3-ben?

27.10,00 cm3 pH = 12,00 NaOH oldatot mekkora térfogatú pH = 1,00 HCl oldat semlegesít?

28. Egy gyenge sav 0,2 M oldata 2 %-ban disszociál. Mennyi az oldat pH-ja?

29. Mennyi a pH-ja a benzoesav 0,03 M oldatának? Ks = 6,3 × 10-5

30.Mennyi a pH-ja a piroszölösav 0,04 M oldatának? Ks = 1,4 × 10-4

31. Hány mólos a 17 m/m % NH3 oldat, ha a sürüsége 0,98 g/cm3. Mennyi az oldat pH-ja, ha Ks = 1,8 × 10-5? MrNH3 = 17 gmól-1 

32. Mennyi annak az oldatnak a pH-ja, amely úgy készült, hogy 69 cm3 96 m/m %
r = 1,05 g/cm3 sürüségü ecetsavat 1000 cm3-re hígítottuk. Ks = 1,86 × 10-5
MrCH3COOH = 60 gmól-1 

33. Hány cm3 30 m/m %-os r = 0,892 g/cm3 sürüségü NH3 oldatra van szükség 1,0 dm3 pH = 11,00 oldat elöállításához? Ks = 1,8 × 10-5 MrNH3 = 17 gmól-1 

34. Mekkora térfogatú 96 m/m %-os r = 1,05 g/cm3 sürüségü CH3COOH szükséges 3 dm3 pH = 4,00 oldat elöállításához? Ks = 1,86 × 10-5   MrCH3COOH = 60 gmól-1 

35. Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amely 0,01 mól/dm3 koncentrációban tartalmaz ecetsavat és nátrium-acetátot? Ks = 1,86 × 10-5

36. Mekkora az NH3 és NH4Cl-re nézve egyaránt 0,1 M puffer pH-ja, Kb = 1,86× 10-5.

37. Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amely 100 cm3 0,050 mól/dm3 HN3 oldatból és 0,30 g NH4Cl-ból készült.             MrNH4Cl = 53,5 gmól-1                          Ks = 1,86×10-5
(Az oldódás során bekövetkezö térfogatváltozást elhanyagoljuk.)

38. Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amelyet úgy készítettünk, hogy 250 cm3 0,040 mól/dm3 ecetsavban 1 g vízmentes nátrium-acetátot oldunk fel? (A térfogatváltozás-tól eltekintünk)

39.100 cm3 0,100 mól/dm3 nátrium-acetát és 50 cm3 0,050 mól/dm3 ecetsav összeöntésekor milyen pH-jú puffer keletkezik?   Ks = 1,86 × 10-5

40.100 cm3 0,1 mól/dm3-es NaOH és 150 cm3 0,1 mól/dm3 ecetsav összeöntésekor mekkora pH-jú puffer keletkezik? Ks = 1,86 × 10-5

41.150 cm3 0,1 mól/dm3-es ammóniaoldat és 50 cm3 0,2 mól/dm3 sósav elegyítésekor mekkora keletkezö oldat pH-ja? Ks = 1,86 × 10-5

42. 100 cm 3     0,1 M CH3COONa és 50 cm 3  0,05 M CH3 COOH összeöntésekor mekkora pH-jú puffer oldat keletkezik ? Ks = 1,86 × 10-5

                                   

43.500 cm3 0,01 mól/dm3 sósavhoz 5 cm3 28 m/m %-os r = 0,898 g/cm3 sürüségü ammonia oldatot öntünk. Mekkora a keletkezett oldat pH-ja?
Ks = 1,86
× 10-5                                MrNH3 = 17 gmól-1  

44. Mennyi a 0,3 mól ecetsavat és 0,5 mól nátrium-acetátot tartalmazó puffer 1 dm3-ének a pH-ja?Ks = 1,86 × 10-5
Mekkora lesz a pH, ha az oldatot 3 dm3-re hígítom!

45.Számítsuk ki az olyan pufferoldat pH-ját, amely ecetsavra nézve 0,02 M-os, nátriumacetátra nézve 0,04 M-os!                        Ks = 1,86 × 10-5
Ha az oldat 1 dm3 2 dm3-re hígítom, mekkora lesz a pH?

46.1 dm3 0,2 M ecetsavban 4 g NaOH oldunk fel! Mekkora a pH-ja?
MrNaOH = 40 gmól-1                         MrCH3COOH = 60 gmól-1                        Ks = 1,86
× 10-5

47. Mennyi annak az oldatnak a pH-ja, amelyet úgy kapunk, hogy összeöntünk 450 cm3 0,1 M sósavat és 550 cm3 0,1 M ammónium-hidroxidot! Ks = 1,86 × 10-5

48. Mennyi az oldat pH-ja, ha 60 cm3 0,08 M CH3COOH-t és 40 cm3 0,2 M-os nátrium-acetátot elegyítünk?                                  Ks = 1,86 × 10-5

49. 400 cm3 1 M ammónium-hidroxid oldathoz hozzáöntünk 600 cm3 kénsavat, amely 0,25 M. Mennyi a kapott puffer pH-ja?                        Ks = 1,86 × 10-5

50. Hány m/m %-os a 24 m/v %-os glükóz oldat, ha sürüsége 1,12 g/cm3. Mennyi a   koncentrációja mól/dm3 és n/n %-ban. MrC6H12O6 = 180 gmól-1 MrH2O = 18 gmól-1 

Melléklet:  Fontosabb táblázatok jegyzéke

1. táblázat.  A nyomás mértékegységeinek átszámítása

                              

         Pa                       

        bar

       atm

Hgmm (torr)

      1 Pa          

          1

     10 E-5     

   9.87·10 E-6

   7.50·10.E-3

      1 bar                

     10 E5   

         1

      0.987              

     750

      1 atm

 1.01325·10 E5

      1.013

        1

     760

1 Hgmm (torr)

      133.3

  1.333.10 E-3

 1.316.10 E-3          

      1

2.táblázat.  A munka, az energia és a höenergia egységeinek átszámítása

___________________________________________________________________

                        J            kp•m            LE•h          kW•h             l•atm                   kcal

___________________________________________________________________

    1 J               1           0.102           3.777          2.778          9.87•10 E-3          2.390•

                                                       •10 E-7      •10 E-7                                      10 E-4

___________________________________________________________________

   1 kp•m       9.81            1              3.704•         2.724•         9.68•10 E-2          2.34•

                                                       10 E-6        10 E-6                                     10 E-3

___________________________________________________________________

   1 LE•h       2.65•          2.7•               1              0.7355         2.62•10 E4             597

                    10 E6        10 E5

___________________________________________________________________

   1 kW•h        3.6•           3.67•            1.36              1             3.55•10 E4              860

                     10 E6        10 E5

___________________________________________________________________

    l l•atm        101.3         10.33          3.82•            2.81                1•                    2.42•

                                                           10 E-5        10 E-5                                     10 E-2

___________________________________________________________________    1 kcal        4184           427             1.58•            1.163•           41.32                    1

                                                            10 E-3        10 E-3

___________________________________________________________________

Találat: 2686