SZERVETLEN KÉMIA ALAPJAI

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

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. Fe^2+/Fe³⁺ )

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

36. táblázat : Az emberi szervezet összetétele tömegszázalékban

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

S^2- 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

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 Fe₂O₃ˇH₂O(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

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

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

só

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⁺ + S^2- 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^- SO₄^2- + 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

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

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) HPO₄^2- (hidrogén-foszfát-ion) és PO₄^3- (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⁺ + CO₃^2-

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 + H_2.

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 Co^2+-kationként szerepel és vegyületei rózsaszínek. A nikkel legfontosabb ionja a Ni^2+, 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 r_víz = 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 ?

M_{r MgSO4}=120 gmól^-1 M_{r 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 ?

M_rNa2CO3 = 106 gmól^-1 , M_{r 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

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

x + 96 200 - x

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 ?

M_{r 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 ?

M_rKOH = 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/cm^3.

M_{r 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 ?

M_rNaOH = 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 ?

M_rHCl = 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 ?

M_rNaCl = 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 ?

M_rKOH = 56 gmól^-1

H₂O

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 cm 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).

H₂O

M_rHNO3=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 ?

M_{r 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?

M_rkénsav = 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 ?

M_rNa2CO3 = 106 gmól^-1 , M_{rNa2CO3 x 10 H20} = 286 gmól^-1 M_rH2O = 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

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 g - 37,87 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 ?

M_rHCl = 36,5 gmól^-1 Mr_H2O = 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

n_HCl = 73 /36,5 = 2 n_H2O = 962/18 = 53,44

X_HCl = n_HCl / n_HCl + n_H2O = 2 / 2 + 53,44

X_HCl= 0,036

n/n% = X_HCl . 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 ?

M_rHNO3 = 63 gmól^-1 M_rH20 = 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

n_HNO3 = 65/63=1,0317 n_H2O = 35/18 = 1,9444

X _HNO3 = n_HNO3 / n _HNO3 + n_H2O

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

X_HNO3 =0,3467

n/n%_HNO3 = 100 . X_HNO3 = 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 ?

M_{rZnSO4 x 7 H20} = 387,3 gmól^-1 M_rZnSO4 = 261,3 gmól^-1 M_{r 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 ?

M_{rNa2CO3 x 10 H20} = 286 gmól^-1 M_rNa2CO3 = 106 gmól^-1

286 g Na₂CO₃ ? 10 H₂0 106 g Na₂CO₃

100g x

x = 37,06 g Na₂CO₃

ρ_víz = 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?

M_rH2SO4 = 98 gmól^-1 M_rNaOH = 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 g - 16,32 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

x 0,02 y

x = 1,6 g NaOH y = 0,04 mól NaOH

Marad : 2,4 g - 1,6 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 ?

M_rAgCl = 143,3 gmól^-1

n_AgCl = 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 ?

M_rPbSO4 = 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

m_H2SO4 = 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 ?

M_{r AgCl} = 143,3 gmól^-1

AgNO₃ + HCl = AgCl + HNO₃

n_AgCl = 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 cm 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?

Mr_AgBr = 187,7 gmól^-1

AgNO₃ + KBr = AgBr + KNO₃

n_AgBr = 4,7 /187,7

n_AgBr = 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+] = 10^0,3-3 = 10^0,3 ˇ 10^-3 = 1,99 ˇ 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 ˇ 10^-1

pOH = 0,53

pH = 14 - 0,53 = 13,47

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

[H+] = = 3,3 ˇ 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:

K_v = [H+] [OH-] = 1 ˇ 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 c_sav

H = 0,1

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

lg H

H

H = 2 10^-4 mól/dm³

38. Mekkora a pH-ja annak az NH₄OH oldatnak, amely dm³-enként 17 g NH₃-t tartalmaz ? K_bNH4OH = 1,79 10^-5 M_rNH3 = 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 c_b

OH

OH = 5,02

pOH = - lg 5,02

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 ? K_sCH3COOH = 1,86

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 = K_s C_sav

H =1,86

H = 2,36

pH = - lg 2,36

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 ˇ 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 (x_1,2 = ) behelyettesítve:

x = 0,618 ˇ 10^-7

[H+] = 10^-7 + x = 10^-7 + 0,618 ˇ 10^-7

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

pH = 6,79

Hibás megoldás lesz: [H+] = 2 ˇ 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

M_rNaOH=40 gmól^-1 M_rHCl=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 n_NaOH= 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 n_HCl = 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 ˇ 10^-2 = 2 - lg 4 = 2 - 0,6021

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

NH₄OH + OH-

K =

A disszociált NH₄OH koncentrációja =

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

1,87 ˇ 10^-5 =

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

[OH-]² = 1,87 ˇ 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? (K_s = 1,80 ˇ 10^-5)

Az ecetsav egyensúlyi állandója megadható a disszociációs egyensúlyra:

K_s = = 1,8 ˇ 10^-5

Egyensúlyi állapotban:

[H+] = [CH₃COO-] = x

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

Behelyettesítve:

1,80 ˇ 10^-5 =

x² + (1,80ˇ10^-5)x - 1,80ˇ10^-6 = 0

Alkalmazva a másodfokú egyenlet megoldási képletét:

x_1,2 =

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

x = = 1,33 ˇ 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 ˇ 10^-5 = , mivel 0,1 - x

x² = 1,80 ˇ 10^-6

x = 1,34 ˇ 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 ˇ 10^-5

NH₄OH + OH-

K_d =

K_d =

[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: K_s = 1,753 ˇ 10^-5.

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

pK_s = - lg K_s = 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 (pK_s = 4,76)?

pH = pK_s + 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 K_s = 1,8 ˇ 10^-5.

pH = pK_s + log = 4,74 + log = 4,74

(pK_s = - log K_s)

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 K_s = 1,77 ˇ 10^-4

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

K_s = 1,77 ˇ 10^-4 pK_s = 3,75

Alkalmazva a pufferek pH-jára levezetett egyenletet:

pH = pK_s + 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 molˇdm^-3 koncentrációjú NH₄OH oldatba hány g NH₄Cl-t mérjünk be? K_b (NH₄OH) = 1,87 ˇ 10^-5 molˇdm^-3, Mr (NH₄Cl) = 0,05355 kgˇmol^-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.

K_b =

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

K_b = [só] = K_b

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

A fenti adatok behelyettesítésével:

[só] = 1,87 ˇ 10^-5 molˇ dm^-3 = 0,935 molˇdm^-3

Vagyis a pufferoldatban 0,935 molˇdm^-3-nek kell az NH₄Cl koncentrációnak lenni.

m = 0,935 molˇdm^-3ˇ0,05355 kgˇmol^-1 = 0,05007 kgˇdm^-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 ?

K_sCH3COOH = 1,86

H = K_s c_sav/c_só

H

pH = - lg 1,86

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).

K_bNH4OH = 1,86 , M_rNH4Cl = 53,5 gmól^-1

n_NH4OH = 0,3/53,5 = 0,0056

100 cm³ 0,0056 mól NH₄Cl

1000 cm³ x

X = 0,056

pOH = K_b c_bázis/ c_só

pOH = 1,86

pOH = 1,60

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 ?

K_sCH3COOH = 1,86 M_rNaOH = 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

n_NaOH = 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 = K_s c_sav/c_só

H

H

pH = - lg 9,45

pH = 5,03

15. 2 Megoldandó feladatok

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.
M_rNaCl = 58,5 gmól^-1 M_rH2O = 18 gmól^-1

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?
M_rHCl = 36,5 g gmól^-1 M_rH2O = 18 gmól^-1

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.
M_rKOH = 56 gmól^-1

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.
M_rHBr = 80,9 gmól^-1 M_rH2O = 18 gmól^-1

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?

Hány m/v %-os és hány mólos az 50 m/m %-os HNO₃, ha sürüsége 1,35 g/cm₃.
M_rHNO3 = 63 gmól^-1

Hány m/v %-os és hány mólos a 60 m/m %-os H₂SO₄, ha sürüsége r = 1,64 g/cm₃.
M_rH2SO4 = 98 gmól^-1

Hány m/v % és mólos a 65 m/m %-os HClO₄ oldat, ha a sürüsége 1,30 g/cm³.
M_rHClO4 = 100,47 gmól^-1

Mennyi a 65 m/v %-os HNO₃ oldat koncentrációja mól/dm³ és tömeg %-ban, ha r = 1,40 g/cm³? M_rHNO3 = 63 gmól^-1

Egy oldat Na₂CO₃-ot tartalmaz. Semlegesítéséhez 15 cm³ 0,05 mólos H₂SO₄ kell. Hány mg Na₂CO₃ van az oldatban?M_rNa2CO3 = 106 gmól^-1 , MrH₂SO₄ = 98 gmól^-1

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.M_r(COOH)2 = 90 gmól^-1 , M_rNaOH = 40 gmól^-1

Hány g KOH semlegesít 20 cm³ 0,2 Mólos H₂SO₄ oldatot.
M_rH2SO4 = 98 gmól^-1 , M_rKOH = 56 gmól^-1

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.
M_rHNO3 = 63 gmól^-1 MrNaOH = 40 gmól^-1

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?
M_rH2SO4 = 98 gmól^-1 M_rKOH = 56 gmól^-1

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?
M_rHCl = 36,5 gmól^-1

Mekkora a pH-ja a 0,1 mólos HCl-nak?

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

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!
M_rHCl = 36,5 gmól^-1

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

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

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

Mekkora a pH-ja 25 C-on az 5 10^-3 mól/dm³-es NaOH oldatnak?

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

2 dm³ pH = 11,50 oldat elöállításához mennyi NaOH-ra van szükség?
M_rNaOH = 40 gmól^-1

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

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

10,00 cm³ pH = 12,00 NaOH oldatot mekkora térfogatú pH = 1,00 HCl oldat semlegesít?

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

Mennyi a pH-ja a benzoesav 0,03 M oldatának? Ks = 6,3

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

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? M_rNH3 = 17 gmól^-1

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
M_rCH3COOH = 60 gmól^-1

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 M_rNH3 = 17 gmól^-1

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 M_rCH3COOH = 60 gmól^-1

Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amely 0,01 mól/dm³ koncentrációban tartalmaz ecetsavat és nátrium-acetátot? K_s = 1,86

Mekkora az NH₃ és NH₄Cl-re nézve egyaránt 0,1 M puffer pH-ja, K_b = 1,86

Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amely 100 cm³ 0,050 mól/dm³ HN₃ oldatból és 0,30 g NH₄Cl-ból készült. M_rNH4Cl = 53,5 gmól^-1 K_s = 1,86 10^-5
(Az oldódás során bekövetkezö térfogatváltozást elhanyagoljuk.)

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)

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

100 cm³ 0,1 mól/dm³-es NaOH és 150 cm³ 0,1 mól/dm³ ecetsav összeöntésekor mekkora pH-jú puffer keletkezik? K_s = 1,86

150 cm3 0,1 mól/dm3-es ammóniaoldat és 50 cm3 0,2 mól/dm³ sósav elegyítésekor mekkora keletkezö oldat pH-ja? K_s = 1,86

100 cm ³ 0,1 M CH₃COONa és 50 cm ³ 0,05 M CH₃ COOH összeöntésekor mekkora pH-jú puffer oldat keletkezik ? K_s = 1,86

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?
K_s = 1,86 10^-5 M_rNH3 = 17 gmól^-1

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

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

1 dm³ 0,2 M ecetsavban 4 g NaOH oldunk fel! Mekkora a pH-ja?
M_rNaOH = 40 gmól^-1 M_rCH3COOH = 60 gmól^-1 K_s = 1,86

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! K_s = 1,86

Mennyi az oldat pH-ja, ha 60 cm³ 0,08 M CH₃COOH-t és 40 cm³ 0,2 M-os nátrium-acetátot elegyítünk? K_s = 1,86

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

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. M_rC6H12O6 = 180 gmól^-1 M_rH2O = 18 gmól^-1

Melléklet: Fontosabb táblázatok jegyzéke

1. táblázat. A nyomás mértékegységeinek átszámítása

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