KIMIKAKOPROBLEMAK

2. argitarapena

I. UrretxaJ. Iturbe

Hezkuntza, Unibertsitate eta Ikerketa Sailarendirulaguntza jaso du

© U.E.0 General Concha 25-6. a BILBO© Jazinto Iturbe, Itziar Urretxa.Lege-gordailua BI-1092-92ISBN: 84-86967-43-0Inprimategia: BOAN S.A. Padre Larramendi 2, bajo, BILBO

Hitzaurrea 5

KIMIKAKO PROBLEMAK liburua agertu eta agortu zenetik urteak dirajadanik, eta usadioak adierazi du liburuaren premia. Pozgarria da bai egileentzatbai argitaratzaileentzat. Eta dirudienez, premia hori areagotu egin da, eta horrekbultzatuta liburuaren bigarren edizioa prestatzera eraman gaitu.

Edizio hau berria da, ez berrargitarapen hutsa. Besteak beste, problemakberridatzi egin dira, taulak eguneratu egin dira, eta emaitzak birlandu egin dira.Hemen ere, ahaleginak egin dira okerrak minimizatzeko. Bestalde, azken urtegutxitan edizio-prozesuetan garatutako aurrerapenak liburuaren beraren itxurazeharo eraberritu du, hoberako espero delarik.

Liburuaren egitura, lehen edizioaren beretsua da, aldaketa txiki batzurekin.Helburuei buruz, han esandakoak hemen ere balio du, hots, Euskal HerrikoUnibertsitateko Zientzi Fakultateko lehen ikasturteko Kimika Orokorrekoprogramarekin oso lotuta dagoela liburu hau, baina beste ikastegi etairakaskuntzetan erabilgarria izango delakoaren esperantzan gaude.

Edizio honetan problemak ebazteko behar diren datuak tauletan ematen dira,beharrezko delarik tauletako datuak erabiltzea problemak ebatzi ahal izateko.Horrela, taulen erabilmendua bultzatu egiten da, hori delarik lan zientifikoarenohitura nagusienetariko bat, ikasleek eskuratu behar dutena.

Halaber, taulen ondoren, problemen emaitzak aurkitzen dira, mota honetakolana egiterakoan emaitzak edukitzeak asko laguntzen baitu.

Liburua ateratzen lagundu duten guztiak eskertu egin behar ditugu, eta batezere Udako Euskal Unibertsitateko langileak, beraiei esker liburu hau hain dotore,txukun eta akats-eskas atera baita. Halaber, zuzenean parte hartu ez badute ere,zeharka parte hartu duten ikasleak ere eskertu behar ditugu.

Egileak

Aurkibidea 7

AURKIBIDEA

HITZAURREA 5

FORMULAZIOA 9

I.- ESTEKIOMETRIAA.- Galderak 15B.- Problema ebatziak 21C.- Problemak 34

II.- GAS-EGOERAA.- Galderak 39B.- Problema ebatziak 42C.- Problemak 56

III.- EGOERA SOLIDOA ETA EGOERA LIKIDOAGalderak 63

IV.- ZINETIKA KIMIKOAA.- Galderak 67B.- Problema ebatziak 72C.- Problemak 91

V.- TERMODINAMIKAA.- Galderak 99B.- Problema ebatziak 103C.- Problemak 121

VI.- FASE-ALDAKETAKA.- Galderak 131B.- Problema ebatziak 135C.- Problemak 141

VII.- EZ-ELEKTROLITOEN DISOLUZIOAKA.- Galderak 145B.- Problema ebatziak 148C.- Problemak 158

8

VIII.- ELEKTROLITOEN DISOLUZIOAKA.- Galderak 165B.- Problema ebatziak 169C.- Problemak 175

IX.- OREKA KIMIKOAA.- Galderak 179B.- Problema ebatziak 182C.- Problemak 193

X.- AZIDO-BASE OREKAA.- Galderak 201B.- Problema ebatziak 203C.- Problemak 226

XI.- DISOLBAGARRITASUNAA.- Galderak 233B.- Problema ebatziak 235C.- Problemak 250

XII.- OXIDAZIO-ERREDUKZIO OREKAA.- Galderak 257B.- Problema ebatziak 263C.- Problemak 275

TAULAK 281

EMAITZAK 311

Formulazioa 9

FORMULAZIOA

1.- Zein da ondoko formula hauetatik ondo ez dagoena? Ondo daudenkonposatuen izenak eman, bai funtzionala eta bai sistematikoa.

a.- H4As207b.- H2Asc.- H3As04d.- HAsO3

2.- Zein da ioi tetraamindiklorokromato(III) delakoaren formula?

a.- [CrC12 (NH 3 )41+

b.- [CrC1 2 (NH 3 )413+

c.- [Cr(NH 3 ) 4 C12]

d.- [CrC1 2 (NH 3 ) 4 i2

3.- Zein da anhidrido hauetatik posible ez dena? Zergatik? Esan besteen izenak,bai funtzionala eta bai sistematikoa.

a.- Br203b.- Br20c.- Br205d.- BrO3

4.- Zein da hidrogenoaren konposatu binario hauetatik existitzen ez dena?Zergatik? Esan besteen izenak, bai funtzionala eta bai sistematikoa.

a.- BaH2b.- NH3

c.- SiH2d.- CH4

10

5.- Zein da amonio karbonatoari dagokion formula?

a.- K 2 A1(CO 3 )2

b.- (NH4 ) 2 CO3

c.- (NH 4 ) 2 C

d.- (NH3 ) 2 CO3

6.- Zein da sulfato bikoitz hauetatik erreala dena? Zergatik ez dute besteekexistitzen?

a.- KA1(SO4)2

b.- K2A1(SO4)2

c.- A1K(SO4)

d.- K2A1(SO4)

7.- Zein da kromo(III) oxidoaren formula?

a.- Cr203b.- Cr206c.- Cr03d.- 03Cr

8.- Zeini dagokio H 3PO4 delako formula?

a.- Azido metafosforikob.- Azido hipofosforikoc.- Azido pirofosforikod.- Azido ortofosforiko

9.- Zein da ondoko formula hauetatik ondo ez dagoena? Zergatik? Ondo daudenformulei, dagozkien konposatuen izenak eman, funtzionala eta sistematikoa.

a.- Hg2C12b.- CuOc.- HgC12d.- Zn20

Formulazioa 11

10.- Zein formulari dagokio sodio hidrogenosulfuro izeneko konposatua?

a.- NaHSb.- Na2S

c.- NaHSO4

d.- Na2SO4

11.- Beheko zilar-konposatuen formulen artean, zein dagokio existitzen denkonposatu bati?

a.- AgNO3

b.- Ag2I

c.- Ag3SO4

d.- Ag02

12.- Zein da ondoko formula hauetatik, burdina(III) perklorato izenekokonposatuari dagokiona?

a.- Fe2(C104)3

b.- FeC12O7

c.- Fe(C104)3

d.- Fe(C103)3

13.- Zer esan nahi du 2 03 espresioak?

a.- Oxigenozko hiru molekula diatomikob.- Oxigenozko bi molekula triatomikoc.- Oxigenozko bost atomo, bi molekula osotuzd.- Oxigenozko sei molekula, hauek diatomikoak direlarik

14.- Zein da azetona (propanona) izeneko konposatuari dagokion formula?

a.- CH3-CH2-CHO

b.- CH3-CO-CH3

c.- CH3-CO-CH2-CH3

d.- CH3-CH2-CH2OH

Beste formulei dagozkien konposatuen izenâk jarri.

12

15.- Zein da azido azetikoaren formula?

a.- CH3-COOHb.- COOH-COOHc.- CH3-CH2OHd.- HCOOH

Beste formulei dagozkien konposatuen izenak jarri.

16.- Zein da K4 [Fe(CN)6] formulari dagokion konposatuaren izena?

a.- Burdina(II) hexazianotetrapotasiob.- Potasio hexazianoferrato(II)c.- Tetrapotasio haxazianoferrato(III)d.- Potasio zianoburdina

17.- Zein da metil amina izeneko konposatuari dagokion formula?

a.- CH3-CNb.- CH3-CONH2c.- CH3NH2d.- CH3-CH2NH2

Beste formulei dagozkien konposatuen izenak jarri.

18.- Zein da CuSO4 • 5H20 formulari dagokion konposatuaren izena?

a.- Kobre(II) pentaaqua sulfatob.- Kobre(II) sulfato pentahidratoc.- Kobre(II) sulfato bosturd.- Horrelako konposaturik ez dago

19.- Zein da K2S03 formulari ez dagokion izena?

a.- Potasio trioxosulfato(IV)b.- Potasio sulfitoc.- Potasio sulfato(IV)d.- Potasio sulfato

Formulazioa 13

20.- Zein da burdina(II) hidrogenosulfato izeneko konposatuaren formula?

a.- Fe(HSO4)3

b.- FeSO4

c.- Fe(HSO4)2

d.- FeHSO4

21.- Zein da tetraaminkobre(II) sulfato izeneko konposatuari dagokion formula?

a.- SO4[(NH3)4Cu]

b.- Ku(NH3)41SO4

c.- 1(504)(NH3)4]Cu

d.- [CUSO4](NH3)4

22.- Zein da CH 3—COO—CH3 formulari dagokion konposatuaren izena?

a.- Metil etanoato (metil azatato)b.- Etil metanoatoc.- Propanona (azetona)d.- 2-propanol (isopropanol)

23.- Zein da manganesoaren oxidazio-zenbakia, K2[MnC15]

konposatuan?

a.- 7b.- 2c.- 3d.- 6

formula duen

24.- Zein da merkurio(I) kromato izeneko konposatuari dagokion formula?

a.- HgCrO4

b.- Hg2Cr03

c.- Hg2Cr2O7

d.- Hg2CrO4

25.- Zein da kaltzio-potasio fosfato bikoitza izeneko konposatuaren formula?

a.- CaKPO4

b.- Ca2K(PO4)3

c.- CaK(P03)

d.- (CaHPO4)(KH2PO4)

I. Estekiometria 15

I. ESTEKIOMETRIA

OHARRA.- Gai honen galderak eta problemak egiteko, tauletan agertzendiren datuak erabili behar dira.

A.- GALDERAK

I.A.1.- 0,2 molar den disoluzio batek, solutuaren 0,2 mole ditu

a.- 1000 g disoluziotanb.- 1000 g disolbatzailetanc.- 1000 cm3 disoluziotand.- 1000 cm3 disolbatzailetane.- 1 mol disolbatzailetan

I.A.2.- Ondoko baieztapena zuzena den ala ez erabaki: "Glizerinatan(CH2OH–CHOH-CH2OH) 0,01 M den disoluzio baten 1 cm 3 -tan, eta

ureatan [OC(NH 2 ) 2] 0,01 M den disoluzio baten 1 cm 3 -tan, solutuarenmole-kopuru berdinak daude".

I.A.3.- Pisutan %10 den azido azetikozko ur-disoluzio baten dentsitatea,20°C-tan, 1,013 g/ml-takoa da. Molaritatea eta molalitatea ondoko hauekizango dira:

a.- M = 1,69 m = 1,85b.- M = 1,59 m = 1,69c.- M -= 1,69 m = 1,99d.- M = 1,56 m = 1,55

I.A.4.- Disoluzio likidoetan, zein kontzentrazio-adierazpideak ez du tenperaturazdependitzen?

a.- Normalitateakb.- Molalitateakc.- Molaritateakd.- Ehunekobestea bolumenetane.- Goikoetatik batek ere ez du tenperaturaz dependitzen

16

I.A.5.- Bromato ioiaren transformazioa, bromuroa emateko

a.- Oxidazio-prozesu bat dab.- Erredukzio-prozesu bat dac.- Eliminazio-prozesu bat dad.- Protoi-transferezentziazko prozesu bat da

I.A.6.- Permanganato ioiak oxidatzaile bezala parte hartzen duenean, Mn2±-rapasatuz, zenbat elektroi trukatzen dira?

a.- 4 e-b.- 5 e-c.- 6 e-.d.- 3 e-e.- 8 e-

I.A.7.- Cr3+-zko disoluzio alkalino bati ur oxigenatua gehitzerakoan, kolore--aldaketa bat behatzen da, berdetik (Cr 3+-aren ezaugarria dena) horira(Cr6+-aren ezaugarria dena). Erdierreakzio hauetatik zeinek adierazten dukolore-aldaketa hori?

a.- Cr(OH)4 +2H + -3e- -> CrOq + H20

b.- Cr +3 + 80H- -3e-+ 4H20

c.- CrO t- + 2e- -> Cr203- + OH -

d.- Cr(OH) 3 + 4 OH- -3e-Cr0q- + H20

I.A.8.- Zein da kromo-atomoaren oxidazio-zenbakia K 2Cr207 formula duen

konposatuan?

a.- +2b.- +3c.- +6d.- –2e.- –3

I.A.9.- Ondoko erreakzio hau doi ezazu

KMnO 4 + H 2S + H 2 SO 4 -> MnSO4 + S + K 2SO4 + H20

I. Estekiometria 17

I.A.10.- Kromo(III)-a, sulfato gisan dagoena, kromatotan transformatzen da, aldiberean kloratoa klorurotan transformatzen delarik, inguru alkalinotan.Ekuazioa idatzi eta doitu, ioi-elektroi izeneko metodoa erabiliz.

I.A.11.- Ioi-elektroi metodoa erabiliz, ondoko erreakzioak doi itzazu.

a.-KMnO4 +H202 +H 2SO4 —> MnSO4 +K 2SO4 +02 + H20

b.-C1 2 +KOH —> KC1O 3 +KCI + H20

c.- P4 + OH +H20 —> PH 3 + H2P02

d.-KMnO4 +HCI KC1+MnC12 +C12 +H20

e.- Al +NO +OH- +H20 —> NH 3 +

f.-KMnO 4 +NaNO2 +H20 Mn02 +NaNO3 +KOH

g.- CrI 3 + C12 + NaOH NaI0 4 +Na2CrO 4 + NaC1+ H20

h.-CoC1 2 +KC1O 3 +KOH Co203 +KC1+ H20

i.-CrC1 3 +KC1O 3 +KOH —> K 2Cr04 +KCI + H20

j.- K 3 [Fe(CN)6 1+ H202 +KOH K 4 [Fe(CN)6 1+ H2 0 + 02

k. - C2H60(aq)+ Cr203— (aq)+ H + —> C2H40(aq)+

+ Cr3+ (aq)+ H20

I.A.12.- Zer esan nahi du bario sulfuroaren pisu molekularra 169,4 dela?

Bario sulfuro molekula batek

a.- Hidrogeno-atomo batek pisatzen duena baino 169,4 aldiz gehiagopisatzen duela.

b.- 169,4 g pisatzen duela.c.- Hidrogeno-molekula batek pisatzen duena baino 169,4 aldiz gehiago

pisatzen duela.d.- Hidrogeno-atomo batek pisatzen duena baino, 1/169,4 aldiz gehiago

pisatzen duela.

I.A.13.- Zein da ondoko baieztapenetatik zuzena ez dena?

a.- 36,5 g hidrogeno klorurok, 22,4 1 betetzen dituzte, baldintzanormaletan.

b.- 32 g oxigenok, 1 mole oxigeno egiten dute.c.- 98 g azido sulfurikok, 1 molekula-gramo azido sulfuriko egiten dute.d.- 1 mol azido sulfurikok, baldintza normaletan, 22,41 betetzen ditu.

18

I.A.14.- Ondoko baieztapen hauetatik, zein edo zeintzu daude oker.

a.- Pisu molekularra, Avogadro-ren zenbakiaren bezainbestekomolekulen pisua da, gramotan.

b.- 1 mol oxigenok, Avogrado-ren zenbakiaren bikoitzaren bezainbesteoxigeno-molekula ditu.

c.- Baldintza normaletan neurtutako 22,4 1 anhidrido karbonikotandagoen atomo-kopurura, 22,4 1 oxido nitrikotan dagoen atomo--kopuruaren berdina da.

d.- Mole erdi azido oxalikotan (azido etanodioiko) dagoen karbono--atomoen kopurua, Avogadro-ren zenbakiaren bezainbestekoa da.

I.A.15.- Zeintzu dira titanioaren eta oxigenoaren pisu-portzentaiak titanio(IV)oxidoan?

a.- %39,95 Ti eta %60,05 Ob.- %72,15 Ti eta %27,85 Oc.- %60,0 Ti eta %40,0 Od.- %20,0 Ti eta %80,0 O

I.A.16.- Zenbat mole berun behar dira 16 g oxigenorekin zeharo erreakzionatzekoondoko erreakzioaren arabera?

5 Pb(s) + 3 02(g) Pb203 (s) + 3 PbO(s)

a.- 0,833 molb.- 1,667 molc.- 0,300 mold.- 0,600 mol

I.A.17.- A-aren bi molekulek, B-aren 1 molekularekin erreakzionatzen dute,C-aren 2 molekula emanik. Substantziok gasak direla jakinik, A-aren 1litro erreakzionatzerakoan zera lortuko da:

a.- B-aren 2 molekulab.- C-aren 3 molekulac.- C-aren 1 litrod.- C-aren 2 litro

I.A.18.- Demagun H 2(g) + C12(g) 2 HC1(g) erreakzioa. 1 gramo hidrogenoeta 5 gramo kloro nahasten direnean, zein elementu egongo da soberan,erreakzioa osoa dela suposatuz?

I. Estekiometria 19

a.- Hidrogenoa

b.- Kloroa

c.- Hidrogenoa eta kloroa, biak

d.- Bat ere ez da soberan egongo

I.A.19.- Formula enpirikoa eta formula molekularra bat dira

a.- Beti

b.- Inoiz ere ez

c.- Batzutan

d.- Konposatu organikoetan bakarrik

I.A.20.- Konposatu baten elementuen pisu-portzentaiak, formula enpirikotik eta

formula molekularretik kalkulatuz, bat egiten dira

a.- Beti

b.- Inoiz ere ez

c.- Batzutan

d.- Formula biak bat egiten direnean bakarrik

I.A.21.- Nikotinaren analisi batek erresultatu hau eman zuen: C: %74,01;

H: %8,72; eta N: %17,27. Zein da nikotinaren formula enpirikoa?

a.- C5H7N

b.- C7H8N

c.- C6H7N

d.- CioHi4N

I.A.22.- 0,400 mol H2S-tan

a.- Zenbat atomo-gramo daude?

b.- Zenbat gramo daude?

c.- Zenbat gramo sufre eta zenbat gramo hidrogeno?

d.- Zenbat molekula daude?

e.- Zenbat hidrogeno-atomo eta zenbat sufre-atomo?

I.A.23.- Ondoko baieztapenak arrazonatu, zuzenak ala okerrak diren esanez.

a.- Pisu berdineko A eta B elementuen lagin bana badaukagu, atomo-

-kopuru berdina edukiko dute.

b.- Elementu baten masa atomikoa, atomo baten masa, gramotan, da.

c.- 23 gramo sodiok, 16 gramo oxigenok bezainbeste atomo dituzte.

20

d.- 5 gramo oxigenotan dagoen atomo-kopurura, 10 gramo oxigenotandagoen molekula-kopururaren berdina da.

e.- Burdina(II) sulfuroaren formula FeS denez, FeS-aren edozein pisutansufrearen eta burdinaren pisuak berdinak dira.

I.A.24.- Amoniakoak eta oxigenoak elkarrekin erreakzionatzen dute, ondokoerreakzioaren (ez doitua) arabera:

NH3 + 02 -> NO + H20

Baldin 1 mol amoniako eta 1 mol oxigenorekin hasten bada erreakzioa,

a.- Erreakzioa bukatzen denean, oxigeno guztia agortu egin dab.- Erreakzioa bukatzen denean, amoniako guztia agortu egin dac.- Erreakzioa bukatzen denean, ur-kopurua 1,5 moletakoa dad.- Erreakzioa bukatzen denean, NO-kopurua 4,0 moletakoa dae.- Goikoetatik, bat ere ez da zuzena

I.A.25.- Boroa lortzeko erabiltzen diren mineral nagusienak, kernita (Na 2B4O7 •

• 4H20) eta boraxa (Na2B4O7 • 10H20) dira. Zein mineralek ematen du

boro gehien kilo bakoitzeko?

a.- Kermitakb.- Boraxakc.- Biek berdin

I. Estekiometria 21

B.- PROBLEMA EBATZIAK

I.B.1.- Konbustio-hodi batean, karbonoz, hidrogenoz eta oxigenoz osotutakokonposatu baten 0,850 g erretzen dira, 1,274 g anhidrido karboniko eta0,696 g ur lortzen direlarik. Beste aldetik, Victor Mayer aparatu batean,konposatu berdineko 0,750 g bolatilizatzerakoan, 295 cm 3 aire deslekutzendira, 28°C-tan eta 767 mm Hg-tan neurtuak. Tenperatura horretan, urarenbapore-presioa 28,3 mm Hg-takoa da. Determinatu konposatu horrenformula molekularra.

Ebazpena

Konposatua C-z, O-z eta H-z osotuta dago. Orduan,

lmol CO2

44,009 g CO2

1 mol C

12,011 g C

Erretzerakoan, oxigenoa gastatzen dela kontutan hartuz, benetako erreakzioahau izango da:

(C, H, 0 ) + 02 > CO2 + H20

Orain, formula enpirikoa determinatuko da lehendabizi; horretarako,konposatuan zenbat C, H eta O dagoen ikusi beharko da. Lehen, C-a eta H-adeterminatuko dira, eta diferentziaz, oxigenoa.

Pisu atomikoak tauletan begiratuz, 1 mol CO 2 = 44,009 g, eta 1 molC = 12,011 g

lmol CO2 1 mol C

44,009 g CO 2 12,011 g C

1,274 g CO2 x g C

x = 0,348 g C egongo dira konposatuaren 0,580 g-tan.

Era berdinean, pisu atomikoak tauletan begiratuz, 1 mol H 20 = 18,015 g, eta1 mol H = 1,008 g.

18,015 g H20

0,696 g H20

2,016 g H

x g H

22

x = 0,078 g H egongo dira konposatuaren 0,580 g-tan.

Beraz, 0,580 g-tan dagoen beste enparatua oxigenoa izango da, zerenerreakzio kimiko batetan masa kontserbatu egin behar baita.

0,580 g – (0,078 + 0,348) g = 0,154 g O

Formula enpirikoa determinatzeko, mole-kopurua determinatuko da.

0,348 g H= 0,0290 mol C

12,011

0,078 g H = 0,0774 mol H

1,008

0,156 g 0 = 0,0098 mol 0

15,999

Orain, ikus dezagun O bat balego, zenbat C eta zenbat H leudekeen:

0,0098 = 1 mol oxigeno

0,0098

0, 0290 = 2 96 mol karbono 3 mol karbono

0,0098

0,0774 = 7,90 mol hidrogeno mol hidrogeno

0,0098

Formula enpirikoa, (C31-180)n

Formula molekularra jakiteko, masa molekularra jakin behar da. Horretarako,Victor Mayer-en aparatua erabiltzen da:

S substantziak, bolatilizatzerakoan, Ahodian dagoen airea deslekutzen du, etaurez beteta dagoen F kanpaira ateratzen da;honela deslekututako bolumena neurdaiteke, eta aire-kantitatea izango dasubstantziaren bolumenaren berdina.

I. Estekiometria 23

F kanpaiko presioa hau izango da:

PT = PH20 (bapore-presioa) -Paire

Paire = PT PH20 =767 mm Hg 28,3 mmHg

=738,7 mm Hg

Gas ideala bezala konportatzen bada, PV = n RT

738,7mm Hg 295 cm3

760 mm Hg/atm 1000cm3/1

0,705g atm • 1 0 082 (273,15 + 28) K

M ' mol • K

M = 60,687 g • mo1-1

n determinatzeko,

60,687 = (3 • 12,011 + 8 • 1,008 + 1 • 15,999) • n

= 60,096 n

n = 1

Emaitza: C 3H 80. Konposatua, CH 3–CH2–CH2OH (1-propanol) edo

CH3–CHOH–CH3 (2-propanol) izan daiteke.

I.B.2.- Substantzia organiko ezezagun bat, karbonoz, hidrogenoz, oxigenoz, nitro-genoz eta sufrez osotuta dago. 1 1-tako ganbara batean eta 100°C-tan,1,186 g erretzen direnean, gas bezala bakarrik anhidrido karbonikoa etaura lortzen dira, presio totala 2,193 atm izanik. Nahastura hau 0°C-tarainohozten denean, ura kondentsatuz, presioa 1,014 atm-tara jaisten da.Substantziaren sufrea azido sulfurikora oxidatzen da, eta bario-gatz batekinprezipita erazten da. Honela, 0,6635 g substantziak 0,943 g BaSO4 ematen

dituzte.Substantzian dagoen nitrogenoa azido sulfuriko kontzentratuazamoniakora pasa erazten da. Honela, 3,825 g substantziak, 0,415 gamoniako ematen dituzte.Substantziaren masa molarra gutxi gorabehera 159 dela jakinik,determinatu substantziaren formula molekularra.

Datuak: R = 0, 082 atm • 1 • mo1-1K-1

24

Ebazpena:

Lehendabizi, erlatiboki zenbat C, H, O, N eta S dagoen ikusi behar da,molekula bakoitzean, hots, formula enpirikoa determinatu behar da:

(C, N, 0, H, S) + 02 CO2 + H20 + (s,1)

1,186 2,193 atm

11, 100°C

Bolumena 1 1 izango da, solidoaren eta likidoaren bolumenak arbuiatuz.

Ura kondentsatu ondoren presioa 1,014 atm bada, hau, CO 2-ak egiten duen

presioa izango da. Orduan, gasa ideala bezala kontsideratuz,

Pco 2 • V = nco, • R • T; nco2 =0,082 atm • 1/(mol • K) • 273,15 K

= 0,0453 mol CO2

Ur-moleak determinatzeko hau egin daiteke:

PT = PCO 2 + PH20 = 2,193 atm, 100°C - tan eta 11- tan

Orduan,

PT V = nT R • T; nT = nH 20 nCO2

eta nH20 = 0,0264 mol H20

2,193 atm • 1 1

0,082atm • 1/(mol • K) 373,15K

=0,0717mol

Orain, konposatuan agertzen diren C-aren eta H-aren ehunekobesteakdeterminatu ahal ditugu:

0,0453 mol CO2 = 0,0453 mol • 44,009 g/mol = 1,994 g CO2

0,0264 mol H 20 = 0,0264 mol • 18,015 g/mol = 0,476 g H20

1,014 atm•11

18,015 g H20

0,476 g H20

2,016 g

xgH I

C eta H kantitateak determinatzeko

44,009 g CO2 12,011g C}

1,994 g CO2 x = 0,544 g C

x = 0,0533 g H

I. Estekiometria 25

eta ehunekobestetan

C: 0'544

100 = %45,87 C1,186

H: 0'0533

100 = %4,49 H1,186

Sufrearen ehunekobestea determinatzeko zera egiten dugu,

(C, 0, N, S, H) oxidatuz , , , ,

) n2,04 • ' •

0, 635 g

H2SO4 + Ba-gatza --> BaSO4

0,943 g

BaSO4 (lmol = 233,389 g) S(1 mol =32,066 g)}x = 0,130 g S

0,943 g x

Hots, substantziaren 0,635 g-tan, 0,130 g S daude. Orduan,

S : 0, 130

100 = %20,47 S0,635

Nitrogenoaren ehunekobestea determinatzeko, geratzen den informazioaerabiliko da.

(C, 0, N, S, H) + H2SO4

3,832 g

eta ehunekobestea determinatzeko:

(1 mol NH 3 ) 17,031 g NH3

0,415 g

NH3+ ...

0,415 g

(1 mol N) 14,007 g

xx = 0,341 g N

N: 0'341

100 = %8,90 N3,832

Laburkiro, substantziaren analisi elementala hau da:

C: %45,87 H: %4,49 S: %20,47 N:%8,90

Oxigenoaren ehunekobestea diferentziaz determinatzen da:

100 — (45,87 + 4,49 + 20,47 + 8,90) = %20,27 oxigeno

Eta ehunekobesteekin formula enpirikoa determina daiteke:

26

4'49

= 4 45 mol H1, 008

20 , 47 = 0 638 mol S

32,066

8, 90= 0 635 mol N

14, 007

20'27

= 1,267 mol O15,999

45'87

= 3,82 mol C12,011

4'45

= 7,01 7 H0,635

0,638= 1,00 --> 1 S

0,635=1—>lN

0,635

1,268= 2 0 2 O

0, 635 —

3,82 = 6 02 6 C

0,635 '

0,635

Formula enpirikoa: C6H7O2NS

Eta formula molekularra hau izango da: (C6H702NS)n. n-a determinatzeko,

masa molekularra erabiliko da.

(6•12,011 + 7 • 1,008 + 2•15,999 + 1 • 14,007 + 1 • 32,066)•n =

= 157,2 • n 159

Beraz, n = 1

Honela, kasu honetan, formula molekularra = formula enpirikoa

Emaitza: C6H702NS

I.B.3.- Tenperatura altutan, silizio tetrakloruro gasak, ur gaseosoarekinerreakzionatzen du, ondoko erreakzioaren arauera:

SiC1 4 (g) + H20 (g) Si02 (s) + HC1 (g)

62 1-tako ganbara batean, 100°C-tan silizio tetrakloruro gasa sartzen da,bere presioa 190 mm Hg izan arte; geroaro, 300°C-tara berotzen da, eta ur--kantitate batekin erreakziona erazten da, behar den ur-kantitatearekin, hainzuzen.

a.- Behar den ur-kantitatea determinatu.b.- Determina zein den ur-bolumena 300°C -tan eta 723 mm Hg-tan.

I. Estekiometria 27

c.- Lortzen den hidrogeno kloruroarekin, litro bat azido klorhidrikoprestazen da. Disoluzio hau, potasio permanganatorekin errakzionaerazi egiten da, honela kloro-gasa askatuz, ondoko erreakzioarenarabera:

KMnO4 + HC1 —> KC1 + MnC1 2 + C1 2 + H20

Potasio permangantozko disoluzioaren 10 ml, azido oxalikotan(etanodioiko) 2 N den 5 ml-tako disoluzio batekin, ondokoerreakzioaren arabera, dekoloratzen direla jakinez,

KMnO 4 + H 2C 204 + H2SO4 —> MnSO 4 + K 2 SO4 + CO2 + H20

Kalkulatu, azido guztiak erreakzionatzeko hartu beharko litzatekeenpotasio permanganatozko disoluzioaren bolumena.

d.- Determinatu sortzen den kloro-gasaren bolumena, baldintza normaletan.

Datuak: R = 0,082 atm • 1 • mo1- 1 • K---1

Ebazpena:

a.-Lehendabizi, determina dezagun zenbat mole SiC14 dagoen. Horretarako, gasideala bezala konportatzen dela suposatuz,

Psic), • V = n SiC1 4 • R • T

190 atm • 62 1

760 nsicl4

0,082 atm • 1 • mo1 -1 • K-1 • 373,15K

= 0,5068 mol SiC14

Orain, mole horiekin erreakzionatzeko zenbat mole ur behar direnjakin behar da. Horretarako, erreakzioa adjustatu behar da. Erreakzioa hau da:

SiC1 4 (g) + H 20(g) —> Si0 2 (g)+ HC1(g)

Erreakzioa oxidazio-erredukziozko ekuazioa ez denez, begiz adjustadaiteke, eta honela geratuko da:

SiC14 (g) + 2 H 20(g) —> Si0 2 (s) + 4 HC1(g)

28

Beraz, 1 mol SiC14 zeharo erreakzionatzeko, 2 mol H 20(g) behar dira,

eta 0,5068 molerekin erreakzionatzeko:

n}{20 = 2 • 0,5068 mol = 1,0136 mol ur

Eta ur-kantitatea,

1,0136 mol ur • 18,015 g/mol = 18,26 g ur

a emaitza: 18,26 g ur

b.-Ura gas ideala bezala konportatzen bada,

PH2O • V = n H 20 ' R • T

1' 0136 mol 0,082 atm •• 1 • mol- 1 •• K- I •• 573 , 15 K

= 50,081V = (723/760)atm

b emaitza: 50,081 ur

c.- Zenbat HC1(g) lortu den honela determinatu ahal da. 1 mol SiC1 4 erabiliz:

nHCI = 4. 0,5068 mol = 2,0270 mol

eta orain jakin behar da zenbat mole KMnO 4 behar diren HC1-aren mole

guztiekin erreakzionatzeko. Horretarako, beraien arteko erreakzioa doitubehar da. Erreakzioa hau denez,

KMnO4 + HC1 —> KC1 + MnC12 + C12 + H20

oxidazio-erredukziozko ekuazioa da:

Mn (+7) KMn04 --> Mn (+2) MnC1 2 erreduzitu

Cl (-1)HC1 —> C12 (0) C1 2oxidatu

Doiketa egiteko ioi-elektroi delako metodoa erabiliz:

2 • (MnOli +8 H+ + 5e- Mn 2+ + 4 H20)

5 • (2 02+2e-)

2Mn0 + 16H' + 10C1- -92Mn 2 + C12 + 81-120

Eta erreakzioa honela geratuko da doitu ondoren

I. Estekiometria 29

2 KMnO4 + 16 HC1 --> 2 KC1 + 2 MnC1 2 + 5 C12 + 8 H20

Hemendik zera ateratzen da, 16 mol HC1-rekin zeharo erreakziona-tzeko, 2 mol KMnO4 behar direla, beraz, 2,0270 molerekin erreakzionatzeko:

, 02702 •nKMn0 4 = = 0,253 mol KMnO4

16 2

Orain, zer bolumen-disoluzio hartu behar den jakiteko, KMnO4-zkodisoluzioaren kontzentrazioa determinatu behar da. Horretarako, jakin beharda KMnO4-zko 10 ml-rekin zenbat mol H2C 204 errekzionatzen duten.

Horretarako, hauen arteko erreakzioa adjustatu egin beharko da. Erreakzioahau da:

KMnO4 + H2C 204 + H 2SO4 —> MnSO 4 + K2SO4 + CO2 + H20

Erreakzio hau ere oxidazio-erredukziozko erreakzio bat izango dazeren elektroi-trukaketak baitaude:

Mn ( +7) KMnO4 -> Mn (2 +) MnSO 4 erreduzitu (oxidatzailea)

C(+3) H2C 204 C (+4) CO2 oxidatu(erreduzitzailea)

Ioi-elektroiaren metodoa erabiliz doi daiteke:

2 . (Mn0 + 811 + + 5e- —> Mn2+ + 4H20)

5 • (C 20- 2CO2 + 2e-)

2Mn04 + 5C 20- +1611+—> 2Mn2+ +100O2 + 8H20

Erreakzio doitua hau izango da:

2 KMn04 + 5 H 2C 204 + 3 H 2SO4 —> 2 MnSO 4 + K2SO4 + 10 CO2 + 8 H20

Hemendik zera agertzen da, 5 mol H 2C204 edukiz, 2 mol KMnO4behar direla zeharo erreakzionatzeko. Determina dezagun KMnO4-zko10 ml-tako disoluzioarekin erreakzionatzen duten H 2C204-zko moleak.

H2C204-tan 2 N den 5 ml disoluzioan zenbat mole dauden determina dezagun:

Normalitatea - baliokide-kopurua

litro disoluzio

baliokide- kopurua =2 baliokide

(5 •. 10-3 )1=10-2 baliokide1

qo 2 =2,0270 • 5

= 0,6334 mol C1216

30

Oxidazio-erredukziozko erreakzioa denez, eta H2C204-ak 2 elektroi

transferitzen dituenez,

baliokide- kopuruamole - kopurua = = 5 . 10 3 mol H2C204

2

Beraz, 10 ml-tan egongo diren KMnO 4-zko moleak hauek dira:

nwm„n-4 5.10-3• 2

- 2 . 10-3 mol KMnO4

Eta kontzentrazioa hau izango da:

molaritatea =mole - kopurua

litro disol.

2 • 10-3mo1 = 0,2M10 • 10-31

Disoluzioa, 0,2 M bada, 0,253 mol KMnO 4 hartzeko behar den

bolumena hau da:

disoluzio-bolumena - 0

'253 mol

= 1 26 1 KMnO 4 0,2 M0,2 M

c emaitza: V = 1,261

d.-Kloro-bolumena determinatzeko, beti bezala, lehendabizi moleak determinatubehar dira. Potasio permanganatoaren eta azido klorhidrikoaren artekoerreakzioa ikusiz, behatzen da nola 16 mol HC1 erabiliz, 5 mol C12 lortzendiren; beraz, 2,0270 mol erabiliz:

Gas ideala bezala konportatzen bada:

PC12 V = nci, ' R ' T

Baldintza normalak: T = 273,15 K eta p = 1 atm

0' 6334 mol • 0,082 atm • 1 • mor l • K-1 • 273 , 15 K

= 14,18 1 C12V=1 atm

d emaitza: 14,181 C12

I. Estekiometria 31

I.B.4.- Oxido nitrikoa (nitrogeno oxidoa) ondoko prozesuaren bidez lor daiteke:

KNO 3 +H2SO4 + Hg --> K2 SO4 +NO(g) +HgSO4

Potasio nitratozko 1 gramotako lagin batetatik 37,5 ml oxido nitrikolortzen dira, uraren gainean bilduak, 25°C-tan eta 732 mm Hg-tanneurtuak. Kalkulatu:

a.- Hasierako lagineko potasio nitratoaren portzentaiab.- Erreakzioan erabili behar den H2SO4-aren bolumena, dentsitatea 1,80

g • cm-3 eta purutasuna %90a direlarik, eta erreakzioan %15a galtzendela jakinik.

Datuak: PH20 (25°C) (bapore-presioa) 23,8 mm Hg.

Ebazpena:

a.-Erreakzioan parte hartu duten potasio nitratoaren moleak determinatu behardira; horretarako zenbat mole NO lortu diren ikusi behar da, eta erreakzioadoituz gero KNO3-aren mole-kopurua jakingo dugu.

NO-aren moleak determinatzeko, kontutan hartu behar da uretanneurtuta daudela, eta urak bapore-presio bat duela. Orduan,

PT = PNO + PH20

PNO = 732 mm Hg — 23,8 mm Hg = 708,2 mm Hg

NO-a gas ideala bezala kontsideratuz,

•R•T—>I1N0PNO • V = nNO

(708,2/760)atm • (37,5 • 10-3)1

0,082 atm • 1 • mo1 -1 • K-1 • 298,15K

=1,43 • 10-3mo1

Orain, mole horiek lortzeko gastatu diren KNO 3 -aren moleak

determinatzeko, erreakzioa doitu beharko da.

KNO 3 + H2SO4 + Hg ---> K 2 SO4 + NO(g) + H 20 + HgSO4

Oxidazio-erredukziozko erreakzio bat da:

32

N (+5) KNO 3 —> N (+2) NO erreduzitu (oxidatzailea)

Hg (0) --> Hg (2 +) HgSO 4 oxidatu (erreduzitzailea)

Ioi-elektroi metodoa erabiliz:

2 • (N10 + 4 II+ + 3 e- —> NO + 2 H20)

3 Hg Hg+2 + 2 e-

2 NO3 + 8 H + + 3 Hg --> 2 NO + 4 H 20 + 3 Hg+2

Eta erreakzioa, doituta, honela geratzen da:

2 KNO 3 + 4 H2SO 4 + 3 Hg --> K2SO4 + 2 NO + 4 H 20 + 3 HgSO4

Ikusten denez, 2 mol NO lortzeko, 2 mol KNO 3 behar dira, beraz,

1,43 • 10-3 mol NO lortzeko, 1,43 • 10-3 mol KNO3 beharko dira halaber.

1 gramotako muestran 1,43 • 10-3 mol badaude, eta KNO 3-aren pisu

molekularra 101,102 izanik,

1,43 • 10 -3 mol KNO3 =1,43 • 10-3. 101,102 g KNO 3 /mol =

= 0,145 g egongo dira.

Eta portzentaia, %14,5a izango da.

a emaitza: %14,5a

b.-Doitutako ekuazioan ikus daitekeenez, 2 mol NO lortzeko, 4 mol H2SO4

behar dira, beraz, 1,43 . 10- 3 mol NO lortzeko:

nx2s0 4 =2 • 1,43 • 10 -3 = 2,86 • 10-3 mol H2SO4

Baina erreakzioan %15a galtzen bada, 2 mol NO lortzeko azidosulfurikoaren %15 gehiago behar izango da:

= 2,86 • 10 -3 + —15 2 86 103 mol11“21100

= 3,29 • 10-3mo1

Orain, disoluziotik ze bolumen hartu behar den determinatu behar da,mole horiek edukitzeko. Ikus dezagun lehendabizi zenbat gramo hatu behardiren, eta gero, dentsitatea jakinez, bolumena determina daiteke:

I. Estekiometria 33

H2SO4-a purua balitz,

3,289 • 10 -3 • 98,078 = 0,322g H2SO4 puru

Baina 100 g disoluziotan

x

90 g H2SO4

0,322 gx = 0,358g H2SO4 (%90)

Eta bolumena

V = 0 , 358 g

= 0.199 cm 3 _=::: 0,2 ml1,80 g • cm-3

b emaitza: 0,2 ml

34

C.- PROBLEMAK

I.C.1.- Kobaltoak bi kloruro formatzen ditu, beraien kloro-portzentaiak hauekdirelarik: %56,64 eta %64,38, hurrenez hurren. Kobaltoaren beroespezifikoa 0,1067 cal • g- 1 • 0C- 1 dela jakinik, eta kloroaren pisuatomikoa 35,453 dela jakinik,

a.- Kalkulatu kobaltoaren masa molarrab.- Eman kloruro horien formula eta izena

I.C.2.- 50,0 gramotako zink ez-puruzko lagin batek, 129 ml HC1-rekinerreakzionatzen du, zeinaren p'1>su espezifikoa 1,18 g/cm3 baita, eta pisuprotzentaia %35 baita. Zein da zinkaren portzentaia lagin horretan?

I.C.3.- Azido diprotiko organiko baten 1,306 gramo oxidatzerakoan, 1,714 g CO2

eta 0,526 g ur lortzen dira. Beste alde batetik, azido horren zilar-gatzaren5,217 gramok, kaltzinazioz, 3,236 g zilar uzten dituzte. Zein da azidohorren formula?

I.C.4.- Letoi-lagin batek, Cu, Sn, Pb eta Zn ditu, eta bere pisua 1,713 g-takoa da.Lagin hori tratatuz, eztainua SnO 2 bezala lortzen da, 0,245 g biltzendirelarik; beruna, PbSO 4 bezala lortzen da, 0,115 g biltzen direlarik etazinka, Zn2P207 bezala lortzen da, 0,246 g biltzen direlarik. Zein da letoi-

-lagin horretan elementu bakoitzak duen pisu-portzentaia?

I.C.5.- Bario bromuroa kloro(g)-arekin berotzen denean, bario kloruroa lortzenda, erreakzioa osoa izanik. 1,50 g bario bromurotik, 1,05 g bario klorurolortzen dira. Bromoaren eta kloroaren pisu atomikoak ezagututa, zein dabarioaren masa molarra?

I.C.6.- Etanoz eta azetilenoz osotutako nahastura baten 30 cm 3 , oxigenozko120 cm 3 -rekin erreakzio-matraze batetan jatzen dira. Txinpart eraziz,baporea kondentsatu egiten da hasierako baldintza berdinetan, eta soberandagoen gasak 81 cm 3 betetzen ditu. Determina nahasturaren konposizioa.

I.C.7.- M metal batek M 203 oxidoa formatzen du, oxidoaren metal-portzentaia

%68,4 delarik. Zein da M-aren masa molarra? Zein da metala? Zein daoxidoaren izena?

I.C.8.- Karbonoz, oxigenoz eta hidrogenoz osotuta dagoen konposatu batenkonposizioa hau dela aurkitu izan da: %40; %53,3; eta %6,67 hurrenezhurren. Tenperatura eta presio standardetan, baporearen dentsitatea 2,68

I. Estekiometria 35

g • 1- 1 -takoa da. Determina konposatuaren formula enpirikoa, masamolekularra, eta formula molekularra.

I.C.9.- 1,35 g pisatzen duen kaltzio-muestra bat, kuantitatiboki 1,88 g kaltziooxido purutan transformatu da. Oxigenoaren pisu atomikoa 16,0 bezalahartuz, zein da kaltzioaren pisu atomikoa?

I.C.10.- Gas-konposatu baten 0,596 g-tako muestra batek, baldintza normaletan484 cm3 betetzen dituenak, bakarrik boro eta hidrogeno ditu. Oxigeno--soberakina batekin erre zenean, hidrogeno guztia 1,17 g ur bezala birlortuzen, eta boro guztia B 203 bezala. Zeintzu dira boroz eta hidrogenozosotutako konposatu horren formula enpirikoa, fomula molekularra etapisu molekularra? Zein da konbustioz lortutako B 203-aren pisua?

I.C.11.- Boroaren anhidrido bat oxigenotan %68,897 da, eta boro kloruroarendentsitatea airerekiko 4,06 da. Kloroaren pisu atomikoa ezagutuzboroaren pisu atomikoa determinatu, balentzia, eta anhidridoaren etakloruroaren formulak.

Datua: Airearen pisu molekular itxurazkoa: 28,97

I.C.12.- Hidrogenoa lortzeko ondoko erreakzioa erabil daiteke:

Al + NaOH + H20 --> NaA1O2 + H2(g)

a.- Erreakzioa doitub.- 5 litrotako ganbara batean eta 300 K-etan, 2 mol aluminio daude eta

hidrogeno-gasa sortzea nahi da ganbarako presioa 11 atm izan arte.Sodio hidroxidozko ur-disoluzio batetik, ze bolumen behar dahidrogeno-kantitate hori lortzeko? Sodio hidroxidoaren ur--disoluzioaren dentsitatea 1,31 g • cm- 3 da, eta edukiarenportzentaia, %28. Suposatu hidrogenoa gas ideala bezalakonportatzen dela.

I.C.13.- Azido sulfurikoa fabrikatzeko "kontaktu" delako prozesuan, anhidridosulfurosoa emateko sufrea airetan erretzen da. Anhidrido sulfuroso gehiaire nahastura katalisatzaile baten zehar pasa erazten da, katalisatzailehori dibanadio pentoxidoa izanik. Honela anhidrido sulfurikoa lortzen da.Determina 100 kg sufre, anhidrido sulfurikotan transformatzeko beharden aire-bolumena, 27°C-tan eta 1 atm-tan neurtua, airearen oxigenoedukia, baldintza horietan, %21 dela jakinik, eta %15aren soberakin baterabiltzen dela kontutan harturik.

36

I.C.14.- Sodio kloruroz eta urez osotutako disoluzio baten elektrolisia eginez,lortzen den gasa kloroa da. Erreakzio honetan hidrogeno gasa etasodio hidroxidoa ere agertzen direla, eta etekina %70 dela jakinikdeterminatu

a.- Sodio klorurozko 2,5 kg-tik lor daitekeen kloro-bolumena, 780 mmHg-tan eta 298 K-tan neurtuz.

b.- Erreakzioan lortutako gas-nahastura uretan biltzen badugu, 25°C-taneta 1000 mm Hg-tan (presio osoa), zeintzu dira sodio klorurozko1 kg-tatik lortzen diren gasen presio partzialak?

Datua: P, (H20, 25°C) = 17,5 mm Hg

I.C.15.- Kaltzio karbonatozko lagin baten 0,5 g eta azido klorhidrikotan 0,0985M den 50 ml-tako disoluzio bat elkarrekin nahasten dira. Erreak-zionatu ondoren, soberan geratzen den azido klorhidrikoa, sodiohidroxidotan 0,1050 M den disoluzio batekin baloratzen da.Balorazio honetan gastatzen den bolumena 6 ml-takoa izan zen.Kalkulatu hasierako lagineko kaltzio karbonatoaren portzentaia,suposatuz lagin horretan dauden ezpurutasunek ez dutelaerreakzionatzen ez azido klorhidrikoarekin ez eta sodiohidroxidoarekin ere.

I.C.16.- Azido azetikoa karearekin (kaltzio oxido) neutralizatzerakoan, kaltzioazetato bihurtzen da. Azken produktu honen kaltzinazioz, azetona etakaltzio karbonatoa lortzen dira. Prozesu bakoitzaren etekina %93 delajakinik, kalkulatu %97,2ko purutasuna duten 250 kg azido azetikotik lordaitekeen azetona-kantitatea.

I.C.17.- Fosfamina (PH 3) gasa, P4 delakotik ondoko erreakzioaren bidez lordaiteke:

P4 ( s) + NaOH(aq) + H20 NaH2PO2 + PH3(g)

a.- Determinatu lor daitekeen PH3-aren bolumena, baldintza normaletan,

93 g fosforo erabiliz.b.- 37°C-tan eta 0,90 atm-tan neurtuta dauden PH 3-aren 10 litro lortu

nahi ditugu. Determinatu erabili beharko den NaOH(aq)-arenbolumena NaOH-aren kontzentrazioa 0,39 M dela jakinik etaerreakzioaren etekina %90 dela kontutan harturik.

I.C.18.- 16 cm3 hidrokarburo gaseosoz eta 84 cm 3 oxigenoz osotutako nahasturaleher erazi egiten da. Ondorioz, 60 cm 3 -tako hondakin gaseoso bat

I. Estekiometria 37

geratzen da. Hondakin hau, potasarekin tratatuz, 12 cm 3-tara murriztenda, hau oxigenoa delarik. Zein da hidrokarburoaren formula?

I.C.19.- Karbono monoxido gehi azetileno nahastura bati 100 cm 3 oxigenogehitzen zaizkio. Nahastura erre erazten da, eta hasierako presio- etatenperatura-baldintzetara itzuliz, 100 cm 3-tako bolumen bat geratzen da,zeina potasazko disoluzio batetatik pasatu ondoren, 35 cm 3 -tara gutxitzenbaita. Determinatu nahasturaren konposizioa.

I.C.20.- Sulfuro ferrosozko lagin baten purutasuna determinatzeko, beraren0,617 g, azido klorhidrikoarekin erreakziona erazi egin ziren,

FeS + HC1 (aq) —> H2S (g) + FeC12 (aq)

etekina %80 izan zelarik. Askatutako hidrogeno sulfuro gasa, zilarnitratozko disoluzio batetatik pasa erazi zen, eta lortutako zilarsulfurozko prezipitatua iragazi, garbitu eta poliki sikatu egin zen, zilarsulfuroaren pisua 1,322 g izanik.

a.- Zein da burdina(II) sulfurozko laginaren purutasuna?b.- Kontzentrazioa airean mileko bat (bolumenean) denean, hidrogeno

sulfuro gasak konortearen galera erakartzen duela jakinik, zein

izango da 6m x 4m x 2,5 m-tako gela batean aurkitzen den pertsonabatek konortea galtzeko behar den sulfuro ferrosoaren pisua, gelakopresioa 740 mm Hg-takoa eta tenperatura 22°C-takoa izanik?

c.- b apartatuaren hidrogeno sulfuroa lortzeko, zein da erabili behar denazido klorhidrikozko disoluzio baten kantitatea, disoluzioak%40-tako purutasuna eta 1,20 g.cm- 3 -tako dentsitatea baditu?

I.C.21.- Azido nitrikoa amoniakotik presta daiteke, ondoko erreakzioen bidez,denak gas-fasean gertatzen direnak:

4 NH3 + 5 02 —> 6 H20 + 4 NO

2 NO + 02 —> 2 NO2

2 NO 2 + H20 —> HNO 3 + HNO2

3 HNO2 —> HNO 3 + 2 NO + H20

a.- Determinatu 35°C-tan eta 0,5 atm-tan dagoen amoniako-bonbonabatetatik zer boluen amoniako hartu behar den, ondoko ezaugarriakdituen azido nitrikozko 1 litrotako disoluzio bat prestazeko: disoluzio

38

honen 5 cm 3 baloratzeko, hidroxido sodikotan 0,1 M disoluzio baten50 em3 behar dira.

b.- Determinatu lehen erreakzioaren bidez lortzen den NO delakoarenbolumena, uraren gainean bildua, 750 mm Hg-tan eta 22°C-tan, a.-atalean kalkulaturiko amoniako kantitatea erabiliz.

Datua: (H20, 22°C) = 19,8 mm Hg.

I.C.22.- Substantzia organiko baten nitrogeno-edukia determinatzeko, substantziahonen 0,196 g-tako lagin bat azido sulfurikoarekin erreakziona erazi zen,honela laginaren nitrogeno guztia, amonio sulfato bihurtu zen.Azkenengo konposatu hau sodio hidroxidotan irakiterakoan amoniakogasa formatzen da, eta hau 0,208 cm 3 azido klorhidrikoaren (purutasuna%36,8 eta dentsitatea 1,19 g • cm- 3 ) gainean batzen da. Honelaamoniakoak eta azido klorhidrikoak erreakzionatzen dute, azidoa soberangeratuz, eta soberan geratzen den kantitate hau neutralizatzeko, bariohidroxidotan 0,050 M diren 12,3 cm 3 erabiltzen dira.

a.- Gertatzen diren erreakzioak idatzi.b.- Zein da laginaren nitrogeno-edukia ehunekobestetan?

I.C.23.- Pb304 formula duen berun oxidoa berotzerakoan, deskonposatu egitenda, oxigenoa eta beste berun oxido desberdin bat emanez. Baldin 2,750 gPb304 berotzen badira, 0,0640 g oxigeno eta berun oxido ez ezagunaren

2,686 g lortzen dira. Zein da berun oxido ezezagunaren formula?

I.C.24.- HC1-tan 12,0 M den tanta bat (0,05 ml), aluminio-paper mehe baten zeharhedatzen da. Azidoak aluminioa disolbatzen duela suposatuz, zein izangoda egindako zuloaren azalera?

Datuak: Aluminioaren dentsitatea, 2,708g/cm3Aluminio-paperaren lodiera, 0,10 mm.

I.C.25.- Ondoko metal hauetatik zeinek ematen du hidrogeno gehien azidoklorhidriko diluituarekin erreakzionatzerakoan, gramo bakoitzeko,Na, Mg, A1 edo Zn?

II. Gas-egoera 39

II. GAS-EGOERA

OHARRA: Gai honen galderak eta problemak egiteko, tauletan agertzendiren datuak erabili behar dira.

II.A.- GALDERAK

II.A.1.- 103 dm3-tako ontzi batean, CO2 gaseoso kantitate bat dago, 373,15 K-

-etan eta 3 • 10-3 mm Hg-tan. Gero CO 2-a 10- 4 1-tako ontzi batetarapasatzen da, 373,15 K-etan.

a.- Gasaren molekulen artean egongo al da elkarrakziorik lehenbaldintzetan?

b.- Baldintza berrietan, elkarrakzioak gehitu, gutxitu ala berdinakizango dira?

c.- CO2-ak, baldintza bietan lege berdinak segituko al ditu?d.- Zergatik CO 2-ak presio bat egiten du? Azaldu hau baldintza bietan.

e.- Zer esan daiteke molekulen energia zinetikoari buruz, baldintzabietan? Nola determina daiteke?

f.- Nola azal daiteke CO 2 -aren konprimagarritasun-faktorearen(z = pV/RT) aldaketa presioa gehitzerakoan? Zergatik gertatzen da?

II.A.2.-

2 1-tako eta 1 1-tako bi ganbara daude, bakoitzean 1 mole gasdagoelarik, baldintzak hauek direlarik, hurrenez hurren

p = 20 atm, T = 500 K eta p = 20 atm, T = 350 K

Ondoko esaldietatik esan zeintzuk diren zuzenak eta zeintzuk ez,zergatikoak azalduz:

a.- Kasu bietan, gasa ideala bezala konportatzen da.b.- Bigarren ganbaran, partikulen arteko elkarrakzioak handiagoak

dira.c.- Bigarren ganbaran, molekulen batezbesteko energia handiagoa da.d.- Kasu bietan, bolumen eskludituaren efektua, elkarrakzioen efektua

baino handiagoa da.

40

II.A.3.- 50 1-tako ganbara batean, 25°C-tan eta 760 mm Hg-tan dauden oxigenoeta hidrogeno molekula-kopuruak berdinak dira. Esan ondoko esaldiakzuzenak diren ala ez, azalduz.

a.- Batezbestean, hidrogeno-molekulak oxigeno-molekulak bainobizkorrago higituko dira.

b.- Batezbestean, segundo batean, hormekin hidrogeno-molekulagehiago txokatzen dute.

c.- Ganbaratik oxigenoa ateratzen bada, ganbarako presioa 190 mmHg-taraino baxatuko da.

d.- Hidrogenoaren eta oxigenoaren batezbesteko energia zinetikoakberdinak dira.

II.A.4.- He (p = 1 atm) eta 02 (p = 0,5 atm) inguruko tenperaturatan aurkitzen

dira.

a.- Bi gasen molekulen batezbesteko abiaduraren arteko konparaketabat egin.

b.- Nola determina daitezke gas bien bero-kapazitatea, aurkitzen direnbaldintzetan? Bero-kapazitateak aldagu egin daitezke, tenperatura800°C-tara igoten bada?

c.- Oxigenoa, 45°C-tara berotzen bada, eta helioa 3°C-tara hoztenbada, zer gertatuko da bi gasen batezbesteko abiadurarekin? Etaabiadura-distribuzioekin?

d.- Gas biak 20 atm-tako presiora eramaten direnean, helio gasarenkonprimagarritasun-faktorea 1 izaten segitzen duela, eta oxigenogasarena 1 baino txikiago dela ikusten da. Konportamendu hauazaldu, zergatik gertatzen den arrazonatuz.

II.A.5.- a.- Gas bat ideal bezala kontsideratzeko, zeintzu baldintza bete beharditu?

b.- 1 1-tako ganbara batean, 10 mol CO 2 , 40°C-tan eta 3 atm-tan,sartzen dira. Gas hau, aurreko baldintzetan, ideal ala erreal bezalakonportatuko da? Arrazonatu.

c.- Gas bat, ideal bezala ezin daitekeenean kontsideratu, berekonportamendua van der Waals-en ekuazioaren bidez azal daiteke.Egoera-ekuazio honetan agertzen diren korrekzio-faktoreenadierazpen fisikoa azaldu, justifikatuz.

II.A.6.- A gas baten mole bat baldintza batzutan aurkitzen da, zeintzuetan berepresioaren eta betetzen duen bolumenaren biderkadura, alde batetatik,eta tenperaturaren eta gasen konstantearen arteko biderkadura, bestetik,desberdinak baitira.

II. Gas-egoera 41

a.- Nola azal daiteke, gasen teoria zinetikoaren bidez, konportamenduhau?

b.- pi presio determinatu batean, p1V > RT, eta p2 , beste presio batean,

p2 V < RT Nola azal daiteke desberdintasun hau?c.- p2 presiotan tenperatura gehitzen badugu, zer gertatuko litzateke

pV/RT erlazionarekin?

II.A.7.- 3 1-tako ganbara batean, 340 K-tan eta 0,3 atm-tan, gas baten 0,032 molaurkitzen dira.

a.- Gas-molekulen artean elkarrakzioarik egongo da? Zergatik?b.- Tenperatura berdinean, gas guztia 5 • 10- 3 1-tako ganbara batean

sartzen bada,

—Gas-molekulen batezbesteko energia zinetikoa aldatuko da?Zergatik?

—Presioa aldatuko da?—Gas-molekulen arteko elkarrakzioak gehitu ala gutxitu egingo

dira?

II.A.8.- Ondoko baieztapenen zuzentasuna eztabaidatu, arrazonatuz.

a.- Gas erreal bat ezin da inoiz gas ideala bezala konportatu, p eta Tedozein izan arren.

b.- 200 K-tan, 1 1-tako ganbara batean, 1 mol gasek 7 atm-tako presioaegiten du, horregatik, bolumen eskludituaren efektua nagusi izanik,gas erreal bezala konportatzen da.

c. Hidrogeno-gasa difusagarricna da.

d.- Gas erreal baten 1 molerentzat, konprimagarritasun-koefizienteakonstantea da presio-balore bakoitzarentzat, eta beste magnitudeezez du inolako dependentziarik.

II.A.9.- Ganbara batean, eta xafla batez bereiztuta, nitrogeno-gasa eta helio-gasasartzen dira. Xafla hori poruduna bada, zer gertatuko litzateke eta nola?

a.- Gas biak nahastu eta gero, xafla porodun askotatik pasa eraztendira. Zer gertutuko da?

b.- Helio-gasaren eta nitrogeno-gasaren c p/c, erlazioa neurtuz datu

hauek lortzen dira: nitrogenoarentzat, cp/c, � 5/3, eta helioarentzat,

cp/c, = 5/3. Nola esplika daiteke desberdintasun hau? Erlazio hau,

tenperatura gehitzerakoan, aldatuko al da?

PT • VT =nT .R-T PT = VTnT•R•T

B.- PROBLEMA EBATZIAK

II.B.1.- 2 1-tako A ontzi batean nitrogenoa 25°C-tan eta 5 atm-tan dago, eta beste4 1-tako B ontzi batean, oxigenoa 50°C-tan eta 2 atm-tan. Ontzi biakkomunikatu ondoren, tenperatura 40°C dela jakinik, determina

a.- Nahasturaren presio totala, eta gas bakoitzaren presio partzialak.b.- B ontzitik A ontzira pasatzen den oxigenoaren mole-kopurua.

Ebazpena:

a.- Gas bakoitzaren mole-zenbakia determina daiteke, eta gero,tenperatura eta bolumena jakinez, presioa determinatu.

A ontzian dagoen nitrogenoaren mole-kopurua, gas idealarenekuazioa erabiliz, determinatzen dugu:

pN2 • VA = n N2 R • TA ; n N _ -0,082 atm • 1 • mo1- 1 • K- I (273,15 + 25)K

= 0,409 mol

Berdin B ontzian dagoen oxigenoaren mole-kopuruarekin

• Vro2 B

n°2 =DR • TB

2 atm • 4 1

0,082 atm -1 . mo1- 1 • K- 1 (273,15 + 50) K

= 0,302 mol

Ontzi biak komunikatu ondoren, mole-kopurua mantendu egingo da,eta bolumena bien gehiketa izango da. Presio totala determinatzeko:

42

5 atm • 2 1

II. Gas-egoera 43

_( ,409 + 0,302) mol • 0,082 atm • 1 . mo1- 1 • K- I (273,15 + 40) K—PT — (2+4) I

=3,043 atm

Presio partzialak determinatzeko, Dalton-en legea aplikatzen da.

Po2 = xo2 ' PT

Oxigenoaren frakzio molarra: x°2 =

0, 302 mol = 0, 425

(0,302 + 0,409 mol)

Eta nitrogenoarena: m2 1 x, — 1 0 425 — 0 575x-

Presio partzialak honela geratzen dira:

Po2 = x02 PT = 0,425 . 3,043 atm =1,293 atm

PN2 X N2 • PT = 0,575 . 3,043 atm =1,750 atm

a emaitza:

PT = 3,043 atm; p 02 =1,293 atm; pN2 =1,750 atm

b.- B ontzitik A ontzira pasatzen den oxigenoraren mole-kopuruadeterminatzeko, bukaeran B ontzian dauden oxigeno-moleakdeterminatu behar dira. Oxigenoa gas ideala bezala konportatzen delasuposatuz,

1,293 atm • 4 1p02 VB = n 02 • R • T; n =°2 0,082 atm • 1 • mo1- 1 • K- I (273,15 + 40) K

= 0,201 mol 02 daude B ontzian

Hasieran 0,302 mol egon baziren, eta orain 0,201 mol badaude,pasatu direnak hauek izango dira:

0,302 mol — 0,201 mol = 0,101 mol

b emaitza: 0,101 mol oxigeno

44

II.B.2.- Egun heze batean, tenperatura 110°F izanik ur-baporearen presioa,atmosferan, 66 mm Hg da. Aire sikuan, eta moletan adierazita, %20mole oxigeno eta %80 mole nitrogeno daudela jakinik, determinatu,egun horretan,

a.- Atmosferako ur-kantitatea, frakzio molar bezala adierazita.b.- Uraren ehunekobestea, pisutan.

Datua: presio atmosferikoa, airea sikua denean, 760 mm Hg

Ebazpena:

a.- Presio totala eta ur-baporearen presioa jakinez, uraren frakzio molarradetermina daiteke Dalton-en presio partzialen legea aplikatuz.

PH 20 = X H 20 'PT

PH2O = 66 mm Hg

PT = Pairea + PH2O =

=760 mm Hg +66 mm Hg

66 mm Hgx = = 0,0799

H2° (760 +66)mm Hg

a emaitza: 1120x = 0,0799

b.- Airea sikua denean, konposizioa ehunekobestetan -moletan- hau bada,%20 02 + %80 N2, frakzio molarrak hauek izango dira:

0– 0x02 = , 2 x 0 80N2 –- '

Airea hezea denean, oxigenoaren eta nitrogenoaren arteko erlazioaberdin mantenduko da, eta aire hezean denez,

x02 + x N2 = 1 – 0,0799 = 0,9201

zeren frakzio molarren gehiketa 1 baita. Eta nitrogenoaren etaoxigenoaren proportzioak berdinak direnez,

x02 = 0,2 - 0,9201 = 0,1840

xN2 = 0,8 - 0,9201 = 0,7361

1

II. Gas-egoera 45

Beraz, moletan adierazita, aire hezearen ehunekobesteak hauekizango dira:

x H20 = %7,99 x02 = %18,40 xm = %73,61'2.

Ehunekobesteak pisutan adierazteko, har dezagun 1 mol aire heze.

Ur-gramoak = 0,0799 mol • 18,015 g • mo1- 1 = 1,4394 g H20

02-gramoak = 0,1840 mol • 31,998 g • mol- 1 = 5,8876 g 02

N2-gramoak = 0,7361 mol • 28,014 g • mo1- 1 = 20,6211 g N2

Beraz, 1 mol aire hezearen pisua hau izango da:

1,4394 g H20 + 5,8876 g 02 + 20,6211 g N2 = 27,9481 g.

Eta ehunekobesteak, pisutan, hauek izango dira:

H20:1,4394

100 = %5,1527,9481

5,887602 : 100 = %21,07

27, 9481

20,6211N2 : 100 = %73,78

27, 9481

b emaitza: %5,15 ur, pisutan

111.B.3.- 2 1-tako ontzi batean, 5 1 oxigeno 2 atm-tan eta 10 1 nitrogeno 4 atm-tansartzen dira. Nahastu ondoren, 25 1, 1 atm-tan irteten uzten dira, prozesuguztian tenperatura 25°C-tan mantentzen delarik. Determinatu:

a.- Nahasturaren presio totala, eta gas bakoitzaren presio partzialabukaeran.

b.- Oxigeno eta nitrogeno-kantitateak gramotan.

Ebazpena:

a.- Presio totala eta presio partzialak determinatzeko, lehendabizi ontzianzenbat mole sartu diren, eta gero ontzitik zenbat mole atera direndeterminatu behar da. Sartzen den mole-kopurua determinatzeko, gasidealaren ekuazioa aplikatzen dugu:

Po2 . V = no2 •R • T;2 atm • 5 1

n°2 = 0,082 atm • 1 . mo1- 1 K- 1 (273,15 + 25) K

= 0,409 mol oxigeno

pN2 . V = n N2 . R • T;nN2 --- 0,082 atm •1 . mo1- 1 K- 1 (273,15 + 25) K

4 atm • 10 1

=1,636 mol nitrogeno

Irteten den mole-kopurua, berdin determina daiteke:

pV = n • R • T; n =0,082 atm • 1 • mo1- 1 • K-I (273,15 + 25)K

=1, 023 mol atera dira

Ontzian geratzen den mole-kopurua hau izango da:

(0,409 mol 02 + 1,636 mol N2 ) - 1,023 mol = 1,022 mol

Ontziaren bolumena jakinik, presio totala determina daiteke:

PT •V=n•R-T;n 1,022 mol • 0,082 atm • 1 . mo1- 1 • K- 1 • 298,15 KrT = 2 1

=12,49 atm bukaeran

Presio partzialak determinatzeko, 1,022 moletatik zenbat direnoxigeno eta zenbat nitrogeno jakin behar da. Horretarako, frakziomolarra nahastura egin ondoren konstante mantenduko dela kontutanhartu behar da; zeren ontzitik ateratzen den gasa ontziaren barruangeratzen den gasaren konposizio berdinekoa izango baita. Beraz,

46

25 1 • 1 atm

xo, (ontzian, hasieran) = (ontzian, irteterakoan)

= x 02 (ontzian, bukatzerakoan)

II. Gas-egoera 47

Gauza berdina nitrogenoarekin. Oxigenoaren frakzio molarra,hasieran, hau izango da:

nn 0,409 mol = 0 2xo_ =

2 no2 +n N2 (0,409 + 1,636)mol '

Frakzio molarren gehiketa 1 denez, xN2 = 0, 8Beraz,

no2 = nT • x02 = 1,022 mol 0,2 = 0,204 mol 02

nN2 = n T • xN2 = 1,022 mol • 0,8 = 0,818 mol N2

Eta presio partzialak:

PO2 = X 02 • PT = 0,2 • 12,49 atm = 2,498 atm

PN2 x02 • PT = 0,8 • 12,49 atm = 9,992 atm

a emaitza: PT = 12,49 atm; Po2 = 2,498 atm; PN2 = 9,992

b.- Moleak ezagutzen direnez:

02-gramoak = 0,204 mol 02 • 31,998 g • mo1- 1 = 6,528 g 02

N2-gramoak = 0,818 mol N2 • 28,014 g • mo1- 1 = 22,915 g N2

b emaitza: 02 : 6,528 g; N2: 22,915 g

II.B.4.- 18,5 1-tako erreakzio-ganbara batean, 298,15 K-etan, butanoa erretzen da;butano-gasaren eta oxigenoaren hasierako presio partzialak 0,1 eta 1 atmdirelarik hurrenez hurren.

a.- Erreakzioa amaitu eta gero, zein da gas bakoitaren presio partziala?Eta zein ganbarako presio totala?

b.- Zein da gas-nahasturaren energia zinetiko totala erreakzioa amaitueta gero?

Datua: Uraren bapore-presioa, 298,15 K-tan = 23,8 mm Hg

48

Ebazpena:

a atala determinatzeko, bukaerako presio partzialak determinatu beharko dira,eta horretarako erreakzioa idatzi eta doitu egin beharko da:

C41-110(g)+ 2 02 (g) 4CO2 (g)+ 5 H20(1)

Konbustio batean, CO2 -a gas-egoeran lortzen da, eta H20-a egoera likidoan.

Zenbat lortuko den jakiteko, hasieran zenbat zegoen jakin beharko da.Horretarako, butanoa gas ideala bezala konportatzen dela suposatuz,

Pc41-110 • v

nC41-1 10 =

0,1 atm • 18,5 1

R • T = 0,082 atm •1- mo1- 1 • K- 1 • 298,15K

Po, • V = 1 atm • 18,5 1no = = 0,7567 mol

2 R - T 0,082 atm •l• mo1- 1 • K- 1 • 298,15 K

Erreakzioaren estekiometria kontutan hartuz, eta erreakzioaren etekina %100dela suposatuz,

Cath13

o + —2

02 4 CO2 5 H20

t = 0

t = —

0,07567 0,7567

0 0,7567 — [---13

20,07567 ) -->

0

4.0,07567

0

5 .0,07567

Bukaeran,

nC4H 0

-10n = 0 3027 molco2

no 2 = 0,2648 mol n/420 = 0,3784 mol

= 0,07567 mol

Bukaeran, gas-egoeran geratzen diren substantziak 0 2-a, CO 2-a etabaporatzen den ura izango dira. Beraien presioak hauek izango dira:

= PT • V = 0,781 atm•18,5 1

R • T 0,082 atm • l• mo1- 1 . K- 1 • 298,15KPT V = n T . R . T; n T

II. Gas-egoera 49

PH20 = 23,8 mmHg, berau baita uraren bapore-presioa tenperatura honetan

nco2 R ' T 0,3027 mol • 0,082 atm • 1 . mo1- 1 • K-1 • 298,15K _Pco2 = v

18,5 1

= 0,400 atm

no2 •R • T

0,2648 mol • 0,082 atm • 1• mo1- 1 • K-1 • 298,15K

V

18,5 1

= 0,350 atm

Presio totala, presio partzialen gehiketa izango da

PT = PH.20 + Pco + Po = 23, 8

atm + 0,400 atm + 0,350 atm =2 2 760

= 0,781 atm

a emaitza:

PT = 0,781 atm; P-H20 = 23,8 mm Hg; P-CO2 = 0,400 atm; P02 = 0,350atm

b.- Energia zinetikoa tenperaturarekiko proportzionala da; honela, molekulabaten batezbesteko energia zinetikoa, zera da:

E—

z = —3

k • T; eta n molerentzat, E—

z = —3

n • R • T2 2

Beraz, n, mole-kopurua, determinatu behar da; gas idealaren ekuazioaerabiliz,

Po2 =

Ez(totala)=-32n.R•T

=0,591 mol

3= • 0 591mo1 • 8,3144 • J • mo1- 1 -K- 1 • 298,15 K =

2 '

= 2198 J

b emaitza: energia = 2,20 kJ

50

II.B.5.- Bolumen berdineko bi ontzi hidrogenoz beteta daude, bata 0°C-tan eta 1atm-tan, eta bestea 300°C-tan eta 5 atm-tan. Determinatu

a.- Bi ontzietako molekula-kopuruen erlazioa.b.- Bi ontzietako molekulen batezbesteko abiaduren erlazioa.c.- Bi ontzietako molekulen momentu linealen erlazioa.d.- Bi ontzietako molekulen batezbesteko energia zinetikoen erlazioa.

Ehazpena:

a.- Hidrogenoa bi ontzietan gas ideala bezala konportatzen delasuposatuz, zera beteko da:

p l V I = n i R • T 11. ontzian (0°C-tan, 1 atm-tan)

p2 V2 = n2R T2 2. ontzian (300°C-tan, 5 atm-tan)

Bolumenak berdinak direnez

p i _ ni _ p i T2 _ 1 atm • (300 + 273,15)K

0,4197p 2 n 2 T2 n2 p 2T1 5 atm • (0 + 273,15)K

Molekula kopuruen arteko erlazioa berdina izango da, zeren edozeinsubstantziaren mole batean beti molekula-kopuru berdina egongobaita; molekula-kopuru hori Avogadro-ren zenbakia deitzen da:NA = 6,022 1023 molekula/mol

a emaitza: 0,4197

b.- Molekula baten batezbesteko energia zinetikoa honela adierazdaiteke:

= —1 mv22

Ez = —3 kT2

3kT

II. Gas-egoera 51

Ontzi bakoitzean:

3k • Tiv i =

m

—1 3k • T2V2 -

m

1. ontzian

2. ontzian

non k, Boltzmann-en konstantea, eta m, H 2-molekula baten masa

baitira.

Honela, molekulen batezbesteko abiaduraren erlazioa:

v2 T1 = 1 .

V3 T2

v2i

V22

1/2( 273,15 K \i/2

= 0,690573,15 K

Nahiz eta zehazki zuzen ez izan, hurbilketa bat egin daiteke, eta zeraesan:

{v-21 1/21 = Horrela, = 0,690V 2

b emaitza: 0,690

c.- Momentu lineala honela adieraz daiteke: m • v

Erlazioa hau izango da:

MH2 V I vi— = — = 0,690M H2 • V2 v2

Erlazioa batezbesteko abiaduren erlazioaren berdina da.

c emaitza: 0,690

d.- Molekula baten batezbesteko energia zinetikoa honela defini daiteke,gorago aipatu den bezala:

E, = —32 k • T

52

Beraz, erlazioa honela geratuko da

Ez, _ Tl_ 273,15 K = 0 477

Ez2 T2 573,15 K '

d emaitza: 0,477

II.B.6.- 298,15 K-etan eta 75 atm-tan karbono monoxidoaren koprimagarritasun--faktorea 0,9920 da, eta 800 atm-tan, 1,7412, tenperatura berdina izanik.Baldintza horietan karbono monoxidoaren mole baten bolumenadeterminatzea nahi da. Baldintza bietan determinatu, eta errorea zeintzuizango diren, kasu bietan,

a.- Gas idelaren legea aplikatuzb.- Van der Waals-en legea aplikatuz.

Datuak: Karbono monoxidoaren van der Waals konstanteak.

a 1,49 atm • 12 • mo1-2; b = 3,99 • 10-2 1 • mo1-1

Ebazpena:

Erroreak determinatzeko, bolumen esperimentala determinatu behar daedozein kasutan. Horretarako, konprimagarritasun-faktorea erabil daiteke. 1 molekbetetzen duen bolumena hau izango da:

p • V z • R • Tz = V =

R • T

298,15 K-etan eta 75 atm-tan

298,15 K-etan eta 800 atm-tan

V„p 0

' 9920 0,082 atm •• 1 • mo1- 1 K-1 •• 298 , 15 K

= 0,3234 1 • mo1- 1= 75 atm

II. Gas-egoera 53

298,15 K-etan eta 800 atm-tan

vesp 1 7412 • 0082 atm • 1 • mo1- 1 • K- 1 • 298,15 K

=',

= 0,05321 1 • mo1-1800 atm

Mole batek egiatan betetzen duen bolumena jakinik, lege batak eta besteakaurresaten duenarekin konpara daiteke, erroreak determinatuz.

a.- Gas idealaren ekuazioa aplikatuz, 298,15 K eta 75 atm-tan, molebatentzat:

P•V = R • T; Videala0,082 atm • 1 • mo1- 1 K- 1 • 298,15 K

75 atm

= 0,3260 1 • mo1-1

Errore absolutua = I balore exaktua - balore kalkulatua I == I 0,3234 - 0,3260 I = 0,0026

absolutuaerroreErrore erlatiboa (%) =

100balore exaktua

0,0026 100 = %0,84

0,3234

Gauza berdina 298,15 K eta 800 atm-tan eginez:

Errore absolutua:

0 082 atm • 1 • mo1- 1 • K- 1 • 298 , 15 K = 0,03056 1 • mo1- 1Videala 800 atm

Ea =10,05321 - 0,030561 = 0,02265

Errore erlatiboa

E = 0

'02265

100 = %42,57r 0,05321

Ikusten denez, zenbat eta presioa altuago izan, gasaren idealtasunatxikiagoa da, eta ekuazio hau erabiltzerakoan egiten den erroreagero eta handiagoa ohi da.

a.- %0,84; %42,57

b.- Bolumena determinatzeko van der Waals-en ekuazioaaplikatzerakoan, kontutan eduki behar dena zera da, ekuazio hauhirugarren gradukoa dela bolumenarekiko. Honelako ekuazioakebazteko metodo berezi batzu daude, eta hauetariko bat, metodoiteratibo deritzona, erabiliko da hemen.

Ekuazioa hau da: (V - b) • pa

+ = R•T(mole bakoitzeko)

Metodo iteratiboa honela aplika daiteke: lehendabizi, ekuazioaberrordenatu egin behar da, alderdi batean V hutsa agertu behardelarik, eta beste guztia beste alderdian:

R • TV = + b

a P +

V2

Bakarrik dagoen V-a, V' deituko da:

•

V' R= T + b

P + V2

Hurrengo pausoa zera da, V-aren balore bat suposatzen da,adibidez, V esperimentala edo gas idealaren erlaziotik ateratzen denbolumena. Balore hori ekuazioan ordezkatuz, V'-aren balore bataterako da. V'-aren balorea eta jarri dugun V-aren balorea berdinakbadira, hori izango da ekuazioaren soluzioa; berdinak ez badira,lortutako V'-aren balorea V-an ordezkatuko dugu, V' berri batlortuz. Prozesua errepikatu egiten da jarritako V-a eta lortutako V'-aberdinak izan arte. Honela, 298,15-etan eta 75 atm-tan, hasierakobolumena, V, gas idealaren bidez lortutako bolumena hartuz,V = 0,3260 1 • mo1-1:

0' 082 atm • 1 • mo1- 1 • K- 1 • 298,15 K

V' = 75 atm + 1.49 atm 1 2 • mol-2

+ 3,99 10-2 1 • mo1- 1 =

(0,3260 1 • mo1-1)2

V'= 0,3114 1 • mo1-1

54

II. Gas-egoera 55

Lortutako V'-a eta hasierako V-a desberdinak direnez, V'-arenbalorea jarriko dugu orain V-aren tokian:

Desberdinak direnez, prozesua errepikatu egingo dugu:

V = 0,3114 1 . mo1-1

V = 0,3104 1 . mol-1

V = 0,3102 1 . mo1-1

V = 0,3101 1 . mo1-1

V = 0,3101 1 . mo1-1

V' = 0,3104 1 . mol-1

V' = 0,31021 . mo1-1

V' = 0,31011 . mo1-1

V' = 0,3101 1 . mo1-1

V' = 0,31011 . mo1-1

Beraz, van der Waals-en ekuazioa erabiliz lortutako bolumena:

VvdW 0,3101 1 • mol-1

Errore absolutua:

Ea = I 0,3234 – 0,3101 I = 0,0133

Errore erlatiboa

E 0,0133 100 = %4,11

r 0,3234

Ikusten denez, baldintza hauetan, van der Waals-en ekuazioaerabiliz lortzen den errorea handiagoa da, gas idealaren ekuazioaerabiliz lortzen dena baino. Honek zera esan nahi du, gasa,baldintza hauetan, ia ideal bezala konportaten dela.

Orain, 298,15 K eta 800 atm-tan berdin egingo da. Hasierakobolumen bezala gas idealaren ekuazioa erabiliz lortzen denbolumena erabiliko da, V = 0,03056 1• mo1-1

= 0

'082 atm • 1 • mo1- 1 • K- I • 298 , 15 K

+ 3,99 • 10-2 1 • mo1-1800 atm +

1'49 atm • 12mo1-2

(0,03056 1 • mo1-1)2

= 0,0501 1- mo1-1

Desberdinak direnez, prozesua jarraitu beharko da:

56

V = 0,0501 1 . mo1-1

V = 0,05744 1 . mo1-1

V = 0,05943 1 . mo1-1

V = 0,05991 1 . mo1-1

V = 0,06002 1 . mo1-1

V = 0,06005 1 . mo1-1

V' = 0,05744 1 . mo1-1

V' = 0,05943 1 . mo1-1

V' = 0,05991 1 . mo1-1

V' = 0,06002 1 . mo1-1

V' = 0,06005 1 . mo1-1

V' = 0,06005 1 . mo1-1

Errore absolutua: 10,05321 – 0,060051 = 0,00684

Errore erlatiboa: 0'00684

100 = %12,850,05321

Baldintza hauetan, van der Waals-en ekuazioa erabiliz egiten denerrorea txikiagoa da.

b emaitza: %4,11; %12,85

ILC.- PROBLEMAK

II.C.1.- Hidrogeno kloruroaren dentsitatea determinatu

a.- Baldintza normaletan.b.- 836 mm Hg-tan eta 37°C-tan.c.- Uretan bilduta, 836 mm Hg-tan eta 37°C-tan.

Datuak: Uraren bapore-presioa, 37°C-tan, 47 mm Hg;

II.C.2.- Barometro batean erabiltzen den likidoaren dentsitatea 0,871 g • cm-3--takoa da. Likidoaren altura 53,6 cm-takoa bada, kalkulatu zein denpresioa, mm Hg-tan, atm-tan eta Pascaletan.

Datua: p (Hg) = 13, 59 g cm-3

II. Gas-egoera 57

II.C.3.- Bunsen metxero batek 773 torr-etan eta 28°C-tan, 5 1 min- 1 metanoerretzen dituela jakinik, eta metanoak oxigenoarenkin erreakzionatzenduenean anhidrido karbonikotan eta uretan transformatzen dela kontutanharturik, zenbat litro oxigeno, airean aurkitzen den baldintzetan, emanbehar zaio metxeroari minutuko? Airearen oxigeno-edukia, 25°C-tan eta 1atm-tan, %21a da, bolumenetan.

II.C.4.- Erreketa batean lorturiko gas batek konposizio hau dauka (ehunekobestebolumenetan): CO 2 : %10,5; CO: %1,1; 02 : %7,7 eta N 2 : %80,7.Konportamolde ideala suposatuz, kalkulatu

a.- Osagai bakoitzaren ehunekobestea, pisutan.b.- Gasaren 1 kg-k betetzen duen bolumena 80°C-tan eta 740 mm Hg-

-tako presiotan.c.- Osagai bakoitzaren batezbesteko abiadura, baldintza standardetan.

II.C.5.- Demagun honela osotutako nahastura bat daukagula, 224 ml oxigeno,273,15 K-etan eta 0,25 atm-tan neurtuak, gehi 224 ml hidrogeno, 546,15K-etan eta 0,75 atm-tan neurtuak. Nahasturaren bolumena 224 ml da273°C-tan.

a.- Oxigenoaren eta hidrogenoaren presio partzialak determinatu.b.- Nahastura hau hari bero baten ondoan pasa erazten da, posible den ur

guztia forma eraziz; ur hori gero kendu egiten da. Determinatu zeinden gelditzen den gasaren presioa 273°C-tan, bolumena 224 mlizanik.

c.- Determinatu nahasturaren presioa ur likidoa ateratzen ez denean, bai373°C-tan bai 273,15 K-etan. Uraren bapore-presioa arbuiatu 273,15K-etan.

II.C.6.- Tenperatura, 383 K-etan konstante mantenduz, ondoko erreakzioa matrazeitxi batean egiten dugu:

CH4 + 02 CO2 + H20

Erreakzioaren hasieran, 0,010 mol metano eta 0,030 mol oxigeno ditugu,presio totala 1 atm delarik. Tenperatura horretan erreakzioa amaituondoren, matrazean geratzen diren gasak hoztu egiten dira 283 K-etaraino;honela ur guztia kondentsatuz.

a.- Zein da matrazearen bolumena?b.- Zein da bukaerako presio totala, 383 K-etan?c.- Eta 283 K-etan?

58

d.- Zenbat mole CO2 agertzen dira 383 K-etan?

e.- Eta 283 K-etan?f.- Zeintzu dira CO 2-aren presio partzialak 383 K-etan eta 283 K-etan?

Uraren bapore-presioa 283 K-etan arbuia daiteke problema honetan.

II.C.7.- 10 litrotako matraze batean 10 g hidrogeno eta 64 g oxigeno nahastatzendira. Itxi eta gero, 300°C-taraino berotzen da.

a.- Zein izango da nahasturaren presio totala?b.- Erreakzioa hasteko, txinpart bat eragiten dugu, eta tenperatura

konstatea dela suposatuz, zein izango da bukaerako presio totala?

II.C.8.- Gela bateko airean dagoen ur-kantitatea determinatu, baldin bolumena70,18 m 3 , hezetasun erlatiboa, %70, eta tenperatura, 23°C badira.Tenperatura horretan, lurrunaren presioa, 21,07 mm Hg-takoa da, eta ur--mole batek 18,06 g pisatzen ditu. Gas ideala kontsideratu.

II.C.9.- Y gas baten konposizioa hau da: %85,7 C eta %14,3 H. Y gehi metanonahastura ekipisutar baten presio totala 1450 mm Hg da, eta metanoarenpresio partziala, 1050 mm Hg da. Gasak ideala bezala konportatzen direlasuposatu.

a.- Determinatu Y gasaren formula molekularra.b.- Y osagaiaren frakzio molarra nahasturan determinatu.c.- Bi gasen presio partzialak determinatu, baldin bolumena txikiagotu

egiten bada presio totala 2900 mm Hg izan arte.

II.C.10.- Ondoko erreakzioaren bidez lortutako kloroa,

NaC1 + Mn02 + H2SO4 —> C12(g) + Mn SO4 + NaSO4 + H20

uretan biltzen da, 25°C-tan eta 1 atm-tan. Gero, ur-baporetan saturatua,1 g argon duen 500 ml-tako ganbara batean sartzen da, 20°C-tan,bukaerako presioa 5 atm-takoa delarik.

a.- Erreakzioa, ioi-elektroiaren metodoa erabiliz, adjustatu.b.- Ganbaran aurkitzen diren gas guztien presioak kalkulatu.c.- Kloroaren bolumena kalkulatu, eta honek daukan ur-molen

zenbakia, biltzen den baldintzetan (25°C-tan eta 1 atm-tan).

Datuak: Pbap (H20, 25°C) = 23,8 mm Hg; P- bap (112°, 20°C) =

= 17,5 mm Hg.

Gas-egoera 59

II.C.11.- Ziklopropano gehi oxigeno nahastura batek, 290 K-etan 2 litro betetzenditu, bakoitzaren presio partzialak, 170 mm Hg eta 570 mm Hg direlarikhurrenez hurren. Nahastea erre erazten da. Gasak idealak suposatuz,

a.- Determinatu lortzen den nahasturaren konposizioa, etekina %100dela suposatuz.

b.- Lortzen diren gasen presio partzialak kalkulatu.c.- Lortzen den nahasturaren energia zinetiko totala determinatu.

Uraren bapore-presioa arbuiatu.

II.C.12.- 25°C-tan dagoen 1 litrotako ganbara batean 200 ml nitrogeno(baldintzak: T = 30°C, p = 750 mm Hg) eta 300 ml helio (baldintzak:T =125°C; p = 1200 mm Hg) sartzen dira. Kalkulatu

a.- Nitrogeno eta helioaren mole-kopurua eta molekula-kopurua.b.- Bi gasen presio partzialak eta presio totala.c.- Gas bakoitzaren molekulen batezbesteko abiadura.

Datua: k = 1,38 • 10-23 J • K-1

II.C.13.- 200 cm-tako hodi batean hidrogeno kloruroa eta amoniakoa sartzendira, bakoitza mutur batetik, eta denbora berean. Determina zedistantziatara, hidrogeno kloruroa sartu den muturretik neurtuta, sortukoden amonio kloruroa.

II.C.14.- a.- Zein da metano molekulen batezbesteko energia zinetikoa,baldintza normaletan?

b.- Eta zein 100°C-tan?c.- Zein da molekulen batezbesteko abiadura, baldintza bietan?

II.C.15.- Oxigeno gasaren molekulen batezbesteko abiadura, baldintzanormaletan, 46000 cm s- 1 da.

a.- Determinatu hidrogeno gasaren molekulen batezbesteko abiadura,baldintza berdinetan.

b.- Eremu grabitazionalak zer erakarriko du gehiago, oxigeno--molekula bat ala hidrogeno-molekula bat?

II.C.16.- a.- 2 1-tako A ontzi batean dinitrogeno tetraoxido gasa dago, 40°C-taneta 740 mm Hg-tan, eta 4 1-tako B ontzi batean, metano gasa,35°C-tan eta 783 mm Hg-tan.

Determina gasen batezbesteko abiaduren arteko erlazioa.

60

b.- Gas biak, 3 1-tako C ontzi batean, 60°C-tan, nahastatzen dira.Determinatu gas bakoitzaren presio partziala eta presio totala. Zeinizango da gas-molekulen energia zinetiko totala?

II.C.17.- Teoria zinetikoaren arabera determina itzazu karbono oxidoaren,dihidrogenoaren, dinitrogenoaren, amoniakoaren eta metanoaren bero--kapazitateak. c v-aren balore esperimentalak, 25°C-tan, 20,79, 20,54,

20,71, 27,20, 26,69 J • K- 1 • mo1- 1 dira, hurrenez hurren.

a.- Bibrazio-energia kontutan hartu behar da 25°C-tan bero-kapazitateadeterminatzeko?

b.- Eta 900°C-tan?

cv-a kalkulatu kasu bietan.

II.C.18.- 20 1-tako ontzi metaliko batean 1600 g oxigeno daude. Ontziarenhormek jasan dezaketen presio maximoa 150 atm-takoa izanik,kalkulatu zein tenperaturataraino berotu daitekeen,

a.- Gas ideala bezala.b.- Van der Waals-en legea betetzen duen gas bat bezala.c.- Esperimentalki neurtzen den tenperatura 640 K izanik, kasu

bakoitzerako ehunekobesteko errorea determinatu.d.- Emaitzak eztabaidatu.

Datuak: Van der Waals-en konstanteak oxigenoarentzata = 1,36 atm • 12 • mo1-2 , b = 3,18 • 10-2 1 • mo1-1

II.C.19.- 0°C-tan anhidrido karbonikozko mol batek eta amoniakozko beste molbatek, 447,5 1-tako bolumena betetzen dute, biak egiten duten presioaberdina delarik; alderantziz, 0,3 1-tako ontzi batean sartu ondoren presiodesberdina egiten dute. Determinatu

a.- Gas bakoitzak egiten duen presioa ontzi bietan.1.- Gas ideala bezala eta2.- Van der Waals-en gas bezala kontsideratuz.

b.- Esperimentalki neurtutako presioak hauek izanik,

Pco2 = PNH3 (447,5 1) = 0,05 atm; Pco , (0,3 1) = 48 atm

PNH3 (0 , 3 1) = 39 atm, erroreak determinatu.

c.- Gas bien emaitzak konparatu, eztabaidatuz.

II. Gas-egoera 61

Datuak: Van der Waals-en konstanteak

aiatm •1 2 . mol -2 b/12 - MO1-2

CO 2

NH 3

3,59

4,17

4, 27 .

3,71 •

10-2

10-2

Ganbara batean 10 1 etileno daude, tenperatura 323,15 K delarik. Zepisu-frakzio askatuko litzateke, presioa 150 atm-tatik 50 atm-tarainojaitsiko balitz?

a.- Etilenoa gas ideala bezela konportatzen dela kontsideratu.b.- Etilenoa Van der Waals-en gas bezala kontsideratu.

Datuak: Van der Waals-en konstanteak etilenoarentzat

a = 4,47 atm • 12 • mo1-2 ; b = 0,0571 1• mo1-1.

t

III. Egoera solidoa eta egoera likidoa 63

III. EGOERA SOLIDOA ETA EGOERA LIKIDOA

A.- GALDERAK

III.1.- Ondoko substantziak egoera solidoan egonik,

HC1, C12, NaC1, CC14, Cu, C

Esan, arrazonatuz,

a.- Zeinek edukiko duen fusio-punturik altuena.b.- Elektrizitatea garraiatzeko, zein erabiliko zenukeen.c.- Zein izango den deformatzeko zailena.d.- Zein izango den egokiena isolatzaile bezala erabiltzeko.

III.2.- Al-a, S-a, eta Si-a, taula periodikoan bata bestetik oso hurbil aurkitzendira, baina beren konduktibitate elektrikoak oso desberdinak dira, hots,aluminioa metala da, silizioa erdieroalea eta sufrea isolatzailea.Desberdintasun hau azaldu, elementu bakoitzaren egitura elektronikoanoinarrituz.

111.3.- Demagun ondoko substantziak: sodioa, germanioa, metanoa, neona,potasio kloruroa eta ura,

a.- Van der Waals-en indarren bidez lotutako solido errepresentatiboenaaukeratu, inguruko tenperatura baino askoz ere baxuago bateanfunditzen dena.

b.- Konduktibitate elektriko handiko solido errepresentatiboena aukeratu,200°C ingurutan funditzen dena.

c.- Atomoak lotura kobalenteen bidez lotutako solido errepresentatiboenaaukeratu, fusio-puntu altukoa dena.

d.- Solido ez-eroale errepresentatiboena aukeratu, funditzerakoan eroaleon batean bihurtzen dena.

e.- Hidrogeno-loturen bidez lotutako solido errepresentatiboena aukeratu.

III.4.- Molekulen polaritatez eta tamainez gain, solido molekularretan,molekularen formak eragin handia du fusio-tenperaturan. Hau kontutanedukiz, azaldu zergatik n-pentanoa –130°C-tan funditzen den eta

64

neopentanoa, –20°C-tan.

Datua: neopentano:CH 31

CH 3 — C — CH3

CH3

III.5.- Azaldu ondoko serieen fusio-tenperaturaren ordena, loturaintermolekularren funtzioz:

a.- H20, H2S, H2Se, H2Te.

b.- CH4, C2H6 , C3H8 , C4Hio•

III.6.- A, D, E, F elementuen zenbaki atomikoak 6, 9, 10 eta 11 diraerrespektiboki. Esan ze solido-mota formatuko duten.

III.7.- Ikasle batek hau idazten du: "CF 4 delakoaren irakite-puntua, CC14

delakoarena baino altuagoa da, zeren C–F lotura, C–C1 lotura bainosendoago baita". Zientifikoki ze errore dago baieztapen honetan?

III.8.- Suposatu silizio-kristal batean, ondoko elementuen atomo-kopuru txiki batsartzen dela. Erdi-eroaleak formatuko lirateke? Horrela bada, ze motatakoerdi-eroalea?

a.- Al b.- Sb

c.- Se d.- Sn

III.9.- A konposatu solido bat edukiz,

a.- Zein edo zeintzu esperimentu egingo zenituzke, A solidoa kristalinoaedo amorfoa den jakiteko?

b.- Nola determinatu ahal da ze solido-mota den (molekularra, ionikoa,kobalentea edo metalikoa)?

c.- Ze informazio lor daiteke, X-izpien esperimentu baten bidez?

III.10.- Tenperatura altxatuz AgBr(s)-a funditzen da AgBr(1)-a formatuz. Zeindesberdintasun egongo da substantzia bien propietate fisikoen artean?Zer adierazten dute substantzia bien X-izpien irudiek?

III.11.- Ondoko solidoak edukiz,

Fe, Fe088S, KC1, azukrea (C 12 H22011)

III. Egoera solidoa eta egoera likidoa 65

a.- Ze solido-mota osatzen du bakoitzak?b.- Zeintzu dira edo izan daitezke eroale elektrikoak?c.- Zeintzu izango dira gogorrenak?

111.12.- Ondoko konposatuak egoera solidoan aurkitzen dira:

H20, Ag, FeS, Si

a.- Solido hauen propietateen arteko diferentziak jar itzazu, kasubakoitzean agertzen diren indar desberdinak argi adieraziz.

b.- Solido horiek likidotzen badira, nola aldatuko dira berenpropietateak? H 20-aren salbuespenaren zergatikoa adierazi,dentsitatea kontutan hartuz.

c.- Sare-akatsen eraginez solido hauen propietateak alda daitezke?Adibideak jarri, esplikatuz.

111.13.- Azaldu zergatik, tenperatura berdinean, helio likidoaren tentsiosuperfiziala neon likidoarena baino txikiagoa den.

111.14.- Ondoko likidoak biskositate hazkorraren arabera ordenatu:

a.- CH3OH(1) b.- H2C = 0(1) c.- CH4(1) d.- CH2OHCH2OH(1)

111.15.- Aluminioa beroaren eta elektrizitatearen garraiatzaile ona zergatik denazaldu, silizioa ez den aldetik. Silizioaren konduktibitatea hobeagotzekometodoren bat gogoratuko zenuke?

111.16.- Nola azalduko zenuke, zergatik,

a.- Likidoak, gasak baino gutxiago konprimatzen diren?b.- Euri-tantek ia esfera-forma hartzen duten?c.- Avogadro-ren zenbakia, X-izpien difrakzioan oinarritutako metodo

batekin, determinatzen den?d.- X-izpien difrakzioan oinarritutako metodoa, solido kristalinoen

sareetan agertzen diren akatsak determinatzeko erabiltzen den?e.- n-tipoko erdieroalea, Si delakoaren kristal batean fosforoaren

kantitate txiki bat sartuz formatzen den, eta ez germanioa sartuz?

111.17.- Ondoko esaldiak eztabaidatu

HF(s)-aren fusio-tenperatura, HC1(s)-arena baino handiagoa da, etaHC1(s)-arena, HI(s)-arena baino txikiagoa.

IV. Zinetika kimikoa 67

IV. ZINETIKA KIMIKOA

A.- GALDERAK

IV.A.1.- Demagun ondoko erreakzioa:

aA+b13 .--> mC+dD

Nola a1datuko diraa.- Abiadura-konstanteab.- Ordena totala eta ordena partzialakc.- Aktibazio-energiad.- Erreakzioaren mekanismoa

1.- Tenperatura gehituz?2.- Katalisatzaile bat erabiliz?3.- Erreakzioaren abiadura-legea, v = k [A] a [B] b izango al da?

Zergatik?

IV.A.2.- a.- a A+ b B --> m C + d D erreakzioaren estudio termodinamiko etaestudio zinetiko bat eginez, zer datu lor daiteke?

b.- Erreakzioaren estudio orokor bat egiteko, estudio termodinamikoaeta estudio zinetikoa nahikoak dira? Zergatik?

IV.A.3.- Ondoko erreakzioa zinetikoki estudiatu da,

2A+B --> 2C+ 2D

a.- Nola azal daiteke erreakzio-abiadura gehiago gehitzea A-arenkontzentrazioa gehitzerakoan, proportzio berdinean B-arenkontzentrazioa gehitzerakoan baino?

b.- Ze eragin du tenperatura-aldakuntzak erreakzioaren1.- Abiadura-konstantean ?2.- Aktibazio-energian ?3.- Mekanismoan

c.- Esperimentalki, erreakzioaren abiadura honela adieraz daitekeelaaurkitu da, v = k,n[A]2[B11/2Ekuazio hau justifikffZeko, on&oko mekanismoa proposatu da,

68

A + A ki

> F + G

F + B k2

G + C

G + G k3

>H+F+D

F + H k4 D + C

Mekanismo hau egokia da?Erantzun guztiak arrazonatu.

IV.A.4.- A + B --> C + D erreakzioa emanik,

a.- Neurketa esperimentalik egin gabe, erreakzio hau A-arekiko lehenordenako izango dela eta B-arekiko ere lehen ordenako dela esandezakegu? Justifikatu.

b.- Zer eragin edukiko du erreakzioaren abiadura-legean,

1.- Tenperaturaren aldaketak?2.- Katalisatzaile baten presentziak?

IV.A.5.- Ondoko erreakzioa 25°C-tan gertatzen da, AH° = –173 kcal • mo1-1izanik

CH 3OH(1) + -3

0 2 (g) <--=> CO 2 (g) + 2H 20 (1)2

a.- Posible da erreakzio hau prozesu elemental baten bidez gertatzea?Zer esperimentu egin behar dira erreakzioaren abiaduradeterminatzeko?

b.- Erreakzioa prozesu konplexu baten bidez gertatzen bada, orekaraheltzen denean, oreka-konstantea, k i eta k_ 1 esperimentalki neurtuta,

k i /k_ i espresioaren bidez determina daiteke?

c.- Orekako kontzentrazioak ezin badira neurtu edo jakin, noladetermina daiteke erreakzioaren oreka-konstantea? Zer parametroedo funtzio jakin behar dira?

d.- Erreakzioa 100°C-tan gertatzen bada, aurreko tenperaturatan (25°C)gertatzen denarekin konparatuz,

1.- Nola aldatuko da abiadura-konstantea?oreka-konstantea?orekako kontzentrazioak?

2.- Erreakzioaren aktibazio-energia aldatuko da?3 - Erreakzioa bizkorrago gertatuko da?

IV. Zinetika kimikoa 69

4.- Tenperatura honetan erreakzio hau espontaneoago den ala ezjakiteko, zer datu edo funtzio ezagutu behar da?

IV.A.6.- 26°C-tan eta 1 atm-tan ondoko erreakzioa gertatzen da,

A+B—>C

a.- Ahalik eta zehazkien azaldu, nola determinatu ahal denerreakzioaren abiadura-konstantea, jakinez erreakzioaren ordenapartzialak A- eta B-arekiko ez direla osoak.

b.- Adibidez, erreakzioaren ordena A-arekiko 1,8 da, eta B-arekiko 0,41.- Segurtatu ahal duzu erreakzioa konplexua den ala ez?2.- A-aren kontzentrazioaren gehikuntzak, oreka-konstantearen

gehikuntza inplikatzen du?c.- Ba dakigu, forma orokor batetan, erreakzioaren abiadura-konstantea

honela espresa daitekeela, k . A e —E a /RT . Erreakzioaren abiaduraaldatzea, mekanismoa aldatu gabe, posible da1.- A aldatuz?2.- Ea aldatuz?3.- T aldatuz?

XII.A.7.- A2 + B2 2 AB erreakzioa, ondoko mekanismoaren bidez gertatzendela frogatu izan da,

A2 # 2A bizkorra

B 2 <=> 2B bizkorra

A + B —> AB astirotsua

a.- Zein da erreakzioaren abiadura-legea?b.- Determinatu erreakzioaren aktibazio-energia, prozesu elementalen

aktibazio-energien funtzioz.c.- Abiadura-legea esperimentalki lortzeko, ezagutzen dituzun

metodoen artean zein da egokiena?

IV.A.8.- A +B C+D erreakzioaren ikerketa zinetikoa egiterakoan, faktorehauek determinatu izan dira

- Hasierako abiadura- Ordena partzialak eta ordena totala- Abiadura-konstantea- Aktibazio-energia

70

Nola aldatuko dira faktore horiek ikerketa guztia berriz egiten denean

a.- Hasierako kontzentrazioak aldatuz?b.- Tenperatura aldatuz?c.- Katalisatzaile batekin?

IV.A.9.- A konposatu bat, B konposatu batekin erreakzionatuz, C konposatualortzen da. Laborategian, erreakzio horren datu hauek lor ditzakegu1.- A eta B konposatuen kontzentrazioen aldaketak denboran zehar,

edozein P eta T baldintzetan.2.- Erreakzioaren AH-a eta AS-a, edozein tenperatura- eta presio-

-baldintzetan

a.- Nola determinatuko zenuke erreakzioaren aktibazio-energia?Zein da aktibazio-energiaren adierazpen fisikoa?

b.- Nola determinatuko zenuke erreakzioaren oreka-konstantea 320K-etan eta 1 atm-tan?

c.- Zeintzu faktore aldatuko zenituzke erreakzioa bizkorragotzeko?

IV.A.10.- 25°C-tan eta 1 atm-tan, A + B —> emaitzak delako erreakzioarenordena totala 1 dela, eta gainera ordena partzialak zenbaki osoak etapositiboak izan daitezkeela jakina da. Esperimentalki, erreakziohonetan, A nola aldatzen den denboraren zehar neur dezakegu bakarrik,eta B erreakzionatzailearentzat ezin dugu hori egin. Aipatu ditugungauzekin,

a.- Saio edo esperimentu batekin, abiaduraren ekuazioa eta abiadura--konstantea determina daitezke?

b.- Erreakzio hau elementala izango litzateke? Zergatik?

IV.A.11.- Ondoko mekanismoa betetzen duen abiaduraren ekuazioa aurkitu

B ki > X + X

X + A k2 > Y

Y + B k^C + X

X + X k4 > B

Prozesu honen aktibazio-energia, prozesu elementalen aktibazio--energien funtzioz idatzi.

IV. Zinetika kimikoa 71

IV.A.12.- A konposatuak B konposatuarekin erreakzionatzen duenean C eta Demateko, ekuazio hau betetzen da,

A+B--> C+D

Zer ondorio edo dedukzio atera zenitzake egitate hauetatik:

a.- Erreakzioaren abiadura 10°C-tan, 50°C-tan baino txikiago da.b.- Erreakzioaren abiadura bikoiztu egiten da A-aren kontzentrazioa

bikoiztu egiten denean.c.- A-aren kontzentrazioa soberan mantentzen denean, erreakzioaren

erdi-bizitzak ez du B-aren hasierako kontzentrazioaz dependitzen.d.- Erreakzioaren oreka-konstantea honela adieraz daiteke:

kiK =

k_i

k i , erreakzio zuzenaren abiadura-konstantea delarik, eta k_1,alderantzizkoarena.

e.- Oreka-konstantea oso handia daf.- Erreakzioa F konposatuaren aurrean askoz bizkorrago gertatzen da.

IV.A.13.- a.- Egoera estazionarioaren hipotesia, erreakzio baten produktuei etaerreakzionatzaileei aplika dakieke? Zergatik? Eta tartekoproduktuei? Zergatik? Aplika ezazu ondoko mekanismoan,

A + B

> F + G

B + G k2 > F + A

A + F k3 > C + H

H + F k 4 > D + C

Zein da erreakzioaren ordena?b.- Erreakzio baten abiadura bikoiztu egiten da

1.- Tenperatura, Kelvinetan, bikoizten denean2.- Tenperatura, Celsiusetan, bikoizten denean

Zer gertatzen zaio aktibazio-energiari kasu bakoitzean? Determinatuahal duzu? Eta zer gertatzen zaio mekanismoari kasu bakoitzean?

72

B.- PROBLEMA EBATZIAK

IV.B.1.- Tenperatura altuetan, etilamina ondoko erreakzioa jarraituz osorikdeskonposatzen da:

c2H5NH2 ( g ) --> C2H4 ( g ) + NH3 ( g )

Hasieran etilamina bakarrik zegoen, bere presioa 55 mm Hg izanik,eta prozesua bolumen konstantetan eta 50°C-tan egin zen. Presio--diferentzia, hasierako presioarekiko, denboran zehar ondoko taulanagertzen dena da:

t/min 1 2 4 8 10 20 30 40

AP/mm Hg 5 9 17 29 34 47 52 53,5

Determinatu erreakzioaren ordena eta abiadura-konstantea.

Ebazpena:

Erreakzioaren ordena eta abiadura-konstantea determinatzeko,lehendabizi erreakzionatzaileen kontzentrazioa nola aldatzen dendenborarekiko determinatu behar da. Kasu honetan gasak direnez, etaideala bezala konportatzen badira, kontzentrazioa eta presioaproportzionalak dira, eta kasu honetan erreakzionatzaileen presioadenborarekiko nola aldatzen den determina dezakegu. Horretarakoerreakzionatzaileen presioa AP-aren funtzioz jarri behar dira.

Erreakzioa osoa bada,

C2H5NH2 (g) C2H4 ( g) + NH3 (g)

t = 0 Po

t = t Po—P P P

t = oo Po Po

non Po, etilaminaren hasierako presioa baita, eta P, erreakzionatuduenaren presioa.

IV. Zinetika kimikoa 73

Erreakzioaren edozein momentutan,

Pt = PC2H5NH2 + PC 2H4 + PNB3=Po—P+P+P=Po+P

Beraz, AP = P t — Po = AP

Pc2 H 5 Nn 2 — PO — P — Po — AP

Beraz, hasierako presioa (Po), eta denboran zehar presioarenaldaketa hasierako presioarekiko (AP) jakinez, etilaminaren presioadenborarekiko determina daiteke:

Pc 2 H 5 NH2 = 55 mm Hg – AP

t / min 1 2 4 8 10 20 30 40

PC2H5NH2 50 46 38 26 21 8 3 1,5

Ikus dezagun orain zein den ordena eta abiadura-legea. Presioa(kontzentrazioa) denborarekiko nola aldatzen den dakigunez, ordena etaabiadura-konstantea, ekuazio integratua erabiliz determina daitezke. Ikusdezagun lehendabizi lehen ordenakoa den ala ez; lehen ordenakoa bada,ekuazio hau beteko da:

d [A] =k • [A]

dtedo, p ik = [A] • R • T denez,

ln [A]=1n [A] o – kt

ln pA =ln pAo — kt

non A, etilamina izanik ln pA versus t errepresentatuz, zuzen bat irtetenbada, erreakzioa lehen ordenekoa da, eta zuzenaren maldatik k ateradaiteke:

t/min 1 2 4 8 10 20 30 40

in Petilam 3,91 3,83 3,64 3,26 3,05 2,08 1,10 0,41

74

malda= Y2 -Y1 = 2,5-2,88

9 5.10-1min-1x 2 (16-12)min '

t/min-->

tln Petilam 2

3

2

1

0

8 16 24 32

Zuzen bat ateratzen denez, erreakzio hau lehen ordenekoa daetilaminarekiko, beraz,

Malda = – k(abiadura-konstantea) = – 9,5 • 10-2min-1k = 9,5 • 10-2 min-1

Emaitza: ordena: 1 etilaminarekiko; k = 9,5 • 10- 2 min-1

IV.B.2.- Berun kloruroaren disolbagarritasuna, tenperatura determinatu batean,38,66 • 10-3 mol • 1- 1 da. Berun kloruroa soberan hartuz, 6,14 • 10- 3 mol1 litro uretan 10,25 minututan disolbatzen dira, eta 24,58 • 10- 3 mol 60,0minututan. Egiaztatu nola berun kloruroaren disoluzio-prozesuak lehenordenako zinetika bat jarraitzen duen, eta determinatu zenbat denborabeharko den disolbagarritasunaren %90a disolbatzeko, baldintzaberdinetan.

Ebazpena

Berun kloruroa disolbatzen denean prozesu hau gertatzen da:

PbC12(s) + aq --> PbC12(aq)

IV. Zinetika kimikoa 75

Disolbatzerakoan lehen ordenako zinetika bat jarraitzen delaegiaztatzeko, determinatu behar da nola aldatzen den PbC12(s)-arenkantitatea denboraren zehar. Horretarako datu hauek ditugu:

t/min

10,25 60,0

[PbC12(4]

6,14 • 10-324,58 • 10-3

Beste alde batetatik, berun kloruroaren disolbagarritasuna38,66 • 10-3 izateak zera esan nahi du, denbora infinitu batetan,[PbC12(aq)] = 38,66 • 10-3 M izango dela. Baina disoluzio-prozesuak ze

zinetika jarrai-tzen duen jakiteko, erreakzionatzaileen kontzentrazioa(kantitatea) nola aldatzen den denboraren zehar jakin behar da. Beraz,disolba daitekeen berun kloruroaren kantitate maximoa 38,66 • 10- 3 molelitroko dela kontutan hartuz, eta hasieran (t = 0) kantitate hori daukagulasuposatuz,

[PbC1 2 (s)] t=t = [PbC1 2 (s)] t=0 — [PbC1 2 (aq)1t=t

zera geratzen delarik

t/min

0

10,25 60,0

PbC12( s)

38,66 • 10-332,52 • 10-314,081 • 10-30

Orain, prozesua lehen ordenakoa izateko ekuazio hau bete behar da:

ln [PbC12 (s)] = ln [PbC12(s)] 0 - k . t (1)

Ekuazio honen egiaztapena grafikoki edo analitikoki egin daiteke,eta kasu honetan bi puntu bakarrik daudenez, hobe da analitikoki egitea.Analitikoki lehen ordenakoa dela egiaztatzeko, k determinatu behar dat = 10,25 min eta t = 60,0 min denerako, berdinak izan behar direlarik.Orduan,

t =

k = 1,69 • 10-2 min-1

t = 60,0 min : ln (14,8 • 10-3) = ln (38,66 • 10-3 ) - k•60,0

k = 1,68 • 10-2 min-1

10,25 ln (32,52 10-3 ) (38,66 10-3 ) k 10,25min : • = ln • - •

76

Biak berdintsuak direnez, zinetika hau lehen ordenakoa da,abiadura-konstantea bien batezbestekoa izanik,

k = 1,68 • 10-2 min-1

Lehen ordenakoa dela egiaztatu ondoren, zenbat denbora beharden disolbagarritasunaren %90a disolbatzeko determina daiteke:

[PbC1 2 (s)]t = = [PbC12(s)] ( .0 – [PbC12(acI)lt--t

, • 10- •[PbC1 2 (s)Lt = 38,66 • 10-3

38 66

100 390 = 3,87 • 10 -3 mol

Eta (1) ekuazioan ordezkatuz,

ln (3,87 • 10-3) = ln (38,66 • 10-3) – 1,68 • 10-2 t ; t = 137 min.

Emaitza: 137 min.

IV.B.3.- Metil bromuroaren hidrolisia, 330 K-etan, lehen ordenakoa da:

CH3Br + H20 CH3OH + HBr

Erreakzioaren abiadura-legea determinatzeko, erreakzioarenmuestrak denboraren zehar NaOH-zko disoluzio batekin baloratzen dira.Balorazio bakoitzean 10 ml-tako muestrak erabiliz, gastatzen direnNaOH-zko ml-ak hauek dira:

t/min 0 88 300 412 00

NaOH/ml 0 5,9 17,3 22,1 49,5

Erreakzioaren abiadura-legea eta abiadura-konstantea determinaitzazu.

Ebazpena

Erreakzioaren abiadura-legea eta abiadura-konstanteadeterminatzeko, erreakzionatzaileen aldaketa denborarekiko determinatubehar da. Metil bromuroaren hidrolisian erreakzionatzaile bi daude:

0 88 300 412 00

5,9•M • M 17,3•M • M 22,1•M • M 49,5 • M

010 10 10 10

t / min

[HBr]

IV. Zinetika kimikoa 77

CH3Br +1120 --> CH3OH + HBr

Baina erreakzioa ur-disoluziotan gertatuko denez, ura soberanegongo da, eta

v = k[CH3Bi] n • [H2O] rn ; v = k' [CH3Br]n

Beraz, uraren kontzentrazioa zinetika guztiaren zehar konstantemantentzen dela suposa daiteke. Eta zinetika determinatzeko ikusibeharko da nola aldatzen den CH 3Br-aren kontzentrazioa denborarekiko.

Erreakzioaren muestrak momentu desberdinetan NaOH-azbaloratzen badira, NaOH-ak formaturiko HBr-a neutralizatuko du, etazenbat eta HBr gehiago egon, NaOH gehiago beharko da huraneutralizatzeko. Erabilitako NaOH-aren molaritatea M dela suposatuz,gastatu diren NaOH-aren moleak hauek dira:

t/min 0 88 300 412 00

nNaOH • 103

0 5,9 • M 17,3 • M 22,1 • M 49,5 • M

HBr-aren eta NaOH-aren arteko erreakzioa hau da:

HBr + NaOH NaBr + H20

1 mol NaOH-ak, 1 mol HBr neutralizatuko du, beraz, 10 ml-tandagoen [1-1Br] mole-kopurua, gastatu den NaOH-zko mole-kopuruarenberdina izango da, hots, HBr-aren kontzentrazioarena, erreakzio--denboraren zehar, hau da:

Beste alde batetik, erreakzioaren estekiometria kontutan hartuz,eta erreakzioa osoa dela suposatuz,

CH3Br + H20 --> CH3OH + HBr

n— — —

n—x — x x

0 — n n

Beraz, [CH 3Brit=0 = [HBr] t=0.0 eta

[CH 3Br] t _ t = [CH3Br] t=o — [HBr]t=t

Orduan, CH 3Br delakoaren kontzentrazioa denboraren zehar

honela aldatzen da:

78

t= 0

t=t

t=co

t /min 0 88 300 412 00

[CH3Br]49,5•M 43,6•M 32,2•M 27,4•M

010 10 10 10

Ikus dezagun orain ea lehen ordenakoa den ala ez, lehenordenakoa bada, ekuazio hau beteko da,

ln[CH 3Br] = ln[CH 3Br]o — k • t

edo eta

ln r[CH3Bri —

— k • t[CH3Brio

[CH3Br]Orain, ln

determinatuz, [CH3Br]o

honela, ordezkatzerakoan M-adesagertu egiten da.

espresioaren balioa denborarekiko

0 88 300 412t/min

ln r[CH3Br]

[CH3Brlo0 —0,1269 —0,4300 —0,5914

-0,1l'• [CH,Br] _ -0,29 -(-0,145) i In--,-- malda =22:- -Y1 - 1 45 . 10-3 min-1

x2 — xi (200-100)min '[CH3Br]o

IV. Zinetika kimikoa 79

Kasu honetan hiru puntu daudenez, (t = 0 kenduz), problemarenebazpena grafikoki egitea hobe da, honela lnUCH 3Br]/[CH3Br]o) versust errepresentatuz, lerro zuzen bat ateratzen bada, erreakzioa lehenordenakoa izango da metil bromuroarekiko.

Grafikan ikusten denez, lerro zuzen bat atera da, beraz, zinetikalehen ordenakoa da, eta maldatik abiadura-konstantea determinatzen da:

malda= – k' = –1,45 • 10-3 min-1

Abiadura-legea, ura soberan dagoenean (konstantea erreakzioan)hau da:

v = k' • [CH 3Br] eta k' = 1,45 • 10-3 min-1

k' lehen ordenako pseudokonstantea da, zeren, k' = k • [H2O]T1baita.

Emaitza: v = k' [CH3Br]; k' = 1,45 • 10-3 min-1

80

IV.B.4.- Gas-fasean A eta B-aren arteko erreakzio-abiadura neurgarri da,laborategian lorturiko datuak hauek izanik:

Saioa 1 2 3 4 5 6

[A] • 103/mol • dm-3 1,0 1,0 1,0 2,0 3,0 4,0

[B] • 103/mol • dm-3 0,25 0,50 1,0 2,0 1,0 1,0

v - 109/mol • dm-3 • s-1 0,26 0,52 1,04 8,32 9,36 16,64

a.- Ordena partzialak eta ordena totala determinatu.b.- Zein da erreakzioaren abiadura-legea?c.- Zein da erreakzioaren abiadura-konstantea eta bere unitateak?d.- Determinatu erreakzioaren abidura [A] = [B] = 4 • 10-3 mol • dm-3

denean.

Ebazpena

Gertatzen den erreakzioa hau izango litzateke:

A + B —> produktuak

Beraz, erreakzio honen abiadura-legeak, honelako forma edukiko luke:

v = k • [A] n • [B]nl

Aurreko problema guztietan, produktu baten edoerreakzionatzaile baten kontzentrazioaren aldaketa denboraren zehareduki izan dugu, eta problemen ebazpena egiteko ekuazio integratuaerabili izan dugu. Kasu honetan, A- eta B-aren kontzentraziodeterminatu batzurentzat abiadura ezagutzen dugu, eta beraz, ebazpenalortzeko ekuazio diferentziala erabili egin beharko da.

a.- A-rekiko ordena determinatzeko, B-aren kontzentrazioa konstantemantenduz, eta [A]-a aldatuz abiadura nola aldatzen den ikusizdetermina daiteke. Horretarako problemaren taulatik 3., 5. eta 6.saioak erabiliko ditugu, saio guzti hauetan [B] = 1,0 • 10-3 mol • dm-3baita, eta [A] eta abiadurak hauek dira:

IV. Zinetika kimikoa 81

[A] • 103 mol • dm-3 1,0 3,0 4,0

v • 109/mol • dm-3 • s-1 1,04 9,36 16,64

Abiadura-legea honela jar daiteke:

v = k • [A]n • [B]`" eta k • [B]m k' eginez, esperimentu

v = k' • [A]n

eta logaritmoak hartuz,

hauetan [B] konstantebaita.

log v = log k' + n • log [A]

Beraz, log v versus log [A ] errepresentatuz, maldatik ndeterminatuko da, eta kasu honetan hiru puntu ditugunez, grafikokiebatzi beharrean, analitikoki egingo da; eta ekuazioan ordezkatuz,

(1) log 1,04 • 10-9 = log k' + n • log 1,0 • 10-3(2) log 9,36 • 10-9 = log k' + n • log 3,0 • 10-3(3) log 16,64 • 10-9 = log k' + n • log 4,0 • 10-3

(1). ekuazioa ken (2). ekuazioa eginez, log k' desagertu egiten da,eta,

log

9,36 • 10 -93,0 • 10-3

1,04 • 10-9 = n log

1,0 • 10-3n = 2

Gauza berdina atera behar da (2). ekuazioa ken (3). ekuazioaegiterakoan:

lo g 16,64 •

g10-94,0 • 10-3

9,36 • 10-93,0 • 10-3= n lo n = 2

Hemendik erreakzioa [A]-arekiko 2. ordenakoa dela atera daiteke.

Erreakzioaren ordena [B]-arekiko determinatzeko, esperimentudesberdinak egin behar dira [A]-a konstante mantenduz eta [B]-aaldatuz. Horrelakoak dira 1., 2. eta 3. saioak; saio hauetan [A] = 1,0 • 10-3mol • 1-1 da, eta [B] desberdinetarako abiadurak hauek dira,

82

[B] • 103 mol • dm-3

0,25 0,50 1,0

v • 109 mol • dm-3 • s-1 0,26 0,52 1,04

Kasu honetan ere problemaren ebazpena analitikoki eginez:

v = k • [A] 2 • [B] m; v = k" • [B]m non k" = k • [A] 2 baita

Logaritmoak hartuz,

log v = log k" + m log [B]

eta balioak ordezkatuz,

(1) log 0,26 • 10-9 = log k" + m log 0,25 • 10-3(2) log 0,52 • 10-9 = log k" + m log 0,50 • 10-3(3) log 1,04 • 10-9 = log k" + m log 1,0 • 10-3

nondik m = 1

Beraz, [B]-arekiko ordena, 1 da.

a.- Emaitza: [A]-arekiko ordena, 2; eta [13]-arekiko, 1.

b.- Ordena totala, ordena partzialen gehiketaz lortzen denez,

ordena totala = 2 + 1 = 3

b.- Emaitza: ordena totala = 3

c.- Erreakzioaren abiadura-konstantea edozein esperimenturen datuakerabiliz determina dezakegu zeren,

v = k • [A]2 • [B] denez, k = v

baita.[A]- • [B]

Horrela, 1., 3. eta 4. esperimentuetatik, k determinatuko da, etabalio batezbestekoa determinatuko.

3.- k =

[B] (1, 0 • 10 -3 mol • dm -3 )2 • 1, 0 • 10 -3 mol dm-3

=1,04 mo1 -2 • dm 6 s-1

1,04 • 10-9 mol • dm -3 • s-1

IV. Zinetika kimikoa 83

v 0,26 • 10-9 mol • dm-3 • s-11.- k = =

[A ] 2 *[ 13 ] (1,0 • 10 -3 mol • dm -3 )2. 0,25 • 10 -3 mol • dM-3

=1,04 mo1 -2 • dm 6 s-I

k= v 8,32 • 10-9 mol dm-3 • s-1

4.[A]2[AY • [13 ] (2, 0 • 10-3 mol • dm -3 )2 • 2, 0 • 10-3 mol • dm-3

= 1,04 mo1-2 • dm6 • S-1

Eta batezbestekoa, k = 1,04 mo1-2 dm6 s-1

c.- Emaitza: k = 1,04 mol-2 • dm6 • s-1

d.- Erreakzio-abiadura kontzentrazioen funtzioz, abiadura-legearenbidez adieraz daiteke:

v = k • [A] 2 • [B] = 1,04 mo1-2 • dm6 • s- 1 • (4 • 10-3 mol dm-3 )2•• (4 • 10-3 mol • dm-3 ) = 66,56 • 10-9 mol • dm-3 • s-1

d.- Emaitza: 6,66 • 10-8 mol • dm-3 • s-1

IV.B.5.- A konposatu bat 500 K-etan, erreakzio hau jarraituz deskonposcazen da:A —› 2 B + C. A-aren hasierako kontzentrazioa aldatuz, hasierakoabiadura honela aldatzen da:

[A]o •1021mol.1-/ 4,0 5,0 6,0 8,0 9,0

v • 1 06 /mo1 . 1 -1 • s-1 2,4 2,68 2,94 3,39 3,60

Determina bitez,

a.- Erreakzioaren ordena eta abiadura-konstantea 500 K-etan.b.- Erreakzioaren aktibazio-energia, zera jakinik, 700 K-etan

erreakzioaren abiadura 500 K-ekoa baino bi aldiz handiagoa dela.

Ebazpena:

a.- Erreakzio hau,

A —> 2 B + C

gertatzen denez, beraren abiadura-legea hau izango da,

d[A] _ 1 d[B] = d[C] = k . [Arv =

dt 2 dt dt

non k, abiadura-konstantea baita, eta n erreakzioaren ordena.Erreakzioaren lehen momentuetan, abiadura-legea hau izango litzateke,

vo = k • [A]no

non vo, erreakzioaren abiadura lehen momentuetan, eta 1A1 0 A-aren

kontzentrazioa lehen momentuetan. Espresio horren logaritmoakalkulatuz,

log v0 = log k + n log [A]0

Beraz, log v 0 versus log [A]o errepresentatuz, maldatik ndetermina daiteke, eta ordenatutik log k, hots, abiadura-konstantea.[A]o-aren eta v 0-aren balioak ezagunak direnez, logaritmoak

determinatzen ditugu,

log [A]o —1,40 —1,30 —1,22 —1,10 —1,05

log vo —5,62 —5,57 —5,53 —5,47 —5,44

84

Eta errepresentatuz,

-5,4

log v.

-5,5 •

-5,6malda=221--L_-5'5-(-5'")

x2 -1,163=0,5

IV. Zinetika kimikoa 85

ln[44].

-5,7 _-_>

-1 5 -1,4 -1,2 -1,0 0

n (ordena) = malda = 0,5

Eta abiadura-konstantea determinatzeko, ordenatutik determinatubehar da, horretarako, malda ezaguna denez, ordenatua, y-aren balioa dax berdin zero denean:

malda = Y - Yi

x - xiY -(-5,5)0

'5 = 0 - (-1,163)

nondik, y = log k = -4,92

= 1,2 • 10-5

Abiadura-konstantearen unitateak abiadura-legea ikusizdetermina daitezke:

volmol • 1 -1 • s-1 = [42 11/2 ;

k!mo11/2 • 1-1/2 s-11

Beraz, erreakzioaren ordena 1/2 da, eta abiadura-konstantea,

1,2 • 10-5 mo11/2 • 1-1/2• S-1

a.- Emaitza: ordena 1/2; k = 1,2 • 10-5 moiv2 11/2 s — 1

b.- Abiadua-konstantearen aldaketa tenperaturarekiko jakinez,erreakzioaren aktibazio-energia determina daiteke; honela,Arrhenius-en legeak adierazten duen bezala,

k A , e-Ea/RT

non Ea, aktibazio-energia baita, eta A, frekuentzia-faktorea. Gure kasu

honetan,

Ti = 500 K; k i = 1,2 10-5 mo11/2 1 -1/2 s--1

Abiadura 700 K-etan bikoiztu egiten bada, abiadura-konstanteabikoizten delako izango da, zeren ordena, normalean, ez baita aldatzentenperaturarekiko.

T2 = 700 K k2 = 2 ki

Arrhenius-en legean logaritmo nepertarrak hartuz,

Ealn k i ln A

RTI

ln k 2 = ln A EaRT2

Espresio bien kenketa eginez,

1 1=

k lR T2 T1

zeren Ea (aktibazio-energia) eta

A (frekuentzia-fraktorea)Arrhenius-en legearen araberaez baitira tenperaturarekikoaldatzen.

Ordezkatuz,

E [ 1 ln 2 =

a

8, 314 J mor I • K-1 L 700 K 5001 K

nondik, Ea = 10,1 kJ.

b.- Emaitza: Ea = 10,1 kJ

86

IV. Zinetika kimikoa 87

TV.B.6.- Ondoko mekanismoarentzat,

A B + BB+C D+ED+A —> B+FB + B A

determina itzazu abiadura-legea eta aktibazio-energia, prozesuelementalen funtzioz.

Ebazpena

Mekanismoaren pausu (erreakzio) bakoitza erreakzio elementaladela kontutan hartuz, erreakzio bakoitzaren ordena eta molekularitateaberdinak izango dira. Kasu honetan ez daukagu erreakziorik besteakbaino astirotsuago doanik, beraz, erreakzio konplexuaren (globalaren)abiadura-legea determinatzeko egoera estazionarioaren hurbilketa aplikadezakegu. Hurbilketa honen suposapen bat zera da, tarteko substantzienkontzentrazioa erreakzioaren zehar ez dela aldatzen, beraz, lehendabizijakin egin beharko dugu zeintzu diren tarteko substantziak, hots,mekanismoaren hasieran parte hartzen ez dutenak, erreakzioaren zeharformatzen direnak eta baita ere desagertzen direnak, hots,erreakzionatzaile edo produktu ez direnak.

Horretarako erreakzio globala determinatu behar da, hauerreakzio elemental guztien gehiketa izango delarik:

1.— A B + B

2.—B + C k2 > D + E

3.—D + A k ^ > B + F

4.—B + B k4 > A

A + C --> + F

Orduan, tarteko substantziak B eta D dira; eta hauenkontzentrazioa konstante bada erreakzioaren zehar,

88

d[B] d[D] u eta = 0

dt dt

Erreakzio globalaren abiadura determinatzeko zera determinatubehar da,

d[A] d[C] d[E] d[F] v =

dt dt dt dt

Beraz, mekanismo hori erabiliz, A, C, E edo F-arenkontzentrazioaren denborarekiko dependentzia determinatu behar da.Horretarako, –d [A]/dt determinatuko dugu. Ikus dezagun nola,

Idatz ditzagun pausu guztien abiadura-ekuazioak:

1.– A + B d[A] = 1 d[B] ki [A]

dt 2 dt

d[B] _ d[C] _ d[D] _ d[E]2.–B+CD+E

dt dt dt dt= k2 [B] • [C]

3.–D+AB+F

4.– B + B (`-> A

d [D] d[A] d[B] – d[F] _dt dt dt dt

= k 3 [D] • [A]

1 d[B] d[A] _ k4 [B]22 dt dt

Eta –d1A1/dt globala, –cl[A]idt guztien gehiketa izango da:

d[A] = • [ A ] k3 • [ 13 ] • [A] – k 4 [B]2dt

Abiadura-lege honetan tarteko substantzien kontzentrazioakagertzen dira, hauek legean agertu ezinak direnez, espresioa gehiago

IV. Zinetika kimikoa 89

landu behar da. Horretarako, kontutan hartuko dugu ezen d[B]/dt = 0 etad[D]/dt = 0 direla. Mekanismoa erabiliz,

d [B]= 2 • k i [A] — k 2 • [B] • [C] + k 3 • [D] • [A] — 2 • k 4 • [B] 2

= 0dt

= k2 [B] [C]— k3 [D] [A ] = 0dt

Beraz, [B] eta [D] erreakzionatzaileen eta produktuen funtzioadeterminatzkeo bi ekuazio hauek ditugu:

I.- 2 • k i • [A] - k2 • [B] • [C] + k3 • [D] • [A] - 2 • k4 • [B] 2 = 0

II.- k2 • [B] • [C] - k3 • [D] • [A] = 0

Biak gehituz,

2 • k i • [A] - 2 • k 4 • [13]2 = 0 [B] =7 k, 1/2 y[A]2

k4

[D]-aren kontzentrazioa determinatzeko erreakzionatzaileen etaproduktuen funtzioz, [B]-aren balioa II. ekuazioan ordezkatuko da,

:41-

\2

[A]/ 2 [C]

k3 [D] • [A] =

A-2 7 1(

[D k2 1( 1 \Y2i= [A]1/2 [C]

k3 k4

[B]-aren eta [D]-aren balioak erreakzio globalaren abiadura--legean ordezkatuz,

d[A] = ki [A] k3 • [D] • [A] - k 4 • [13]2dt

dt [D]

= k i • [A] + k 3 •k2

(ki

[A]-Y2 [C] • [A] - k4k3 \,, k4 k 4

[A]Y

E = E 2 — (E i -E4)\ A 4 2

A = A2( A 2 1

90

d[A] k 2 1/v = = k 2 [A]/2 [C]

dt 1(4 ,

v = k • [A]1/2 [C], non k = k2 baita

eta k i , k 2 eta k 4 , prozesu elementalen

abiadura-konstanteak direlarik.

Aktibazio-energia determinatzeko kontutan hartu behar denaArrhenius-en legea da, lege hau erreakzio elementalek ere betetzendutelarik, beraz,

= Al • e-Ei/RTk = k 2 • denez, eta ki2 k k4 i

E1, 1. erreakzioaren aktibazio-energia delarik.

Beste erreakzioekin berdin,

-E2/RTk 2 = A2 • e k4 = A4 • e-E4/RT

Orduan,

k 2r—k 1

\ 4 /

2 = A2e-E/RT Ai -e -E i /RT \1/2

\A4 . E4/RT.'4 e

.y 1A1 21

-[E2+-,Ei-E4)1/RT2eA 2= • •

4 /

Arrhenius-en legearekin konparatuz,

. • e -E/RTk = A

\1/2

Emaitza: v = k [A] 1/2 [C], non k = k2

E = E 2 + —1

(E 1 - E4)2

IV. Zinetika kimikoa 91

C.- PROBLEMAK

VI.0 1.- Lehen ordenako erreakzio batean, erreakzionatzaileen %20ek orduerdian erreakzionatzen dute. Determinatu erreakzionatzaileen %95aproduktuetan bihurtzeko behar den denbora.

VI.C.2.- Nitroamida, ur-disoluziotan, erreakzio hau jarraituz deskonposatzen da,

NO2NH2(aq) N20(g) + H20 (1)

Prozesua lehen ordenakoa dela jakinik, determinatu erreakzioarenabiadura-legea eta abiadura-konstantea. Erreakzioa N20-aren bolumena15°C-tan eta 1 atm-tan neurtuz jarraitzen da,

N20, V/cm3 10,91 12,8 18,93

t /min 150 200 00

Determinatu, halaber, erreakzioaren erdi-bizitza.

IV.C.3.- Dimetil eterraren deskonposizio termikoa, gas-fasean, jarraitu da,sistemaren presio-aldaketak neurtuz. Erreakzioa hau da.

(CH3 )20 —> CH4 + H2 + CO

505°C-tan neurturiko ondoko datuetan oinarrituz, eta eterraren hasierakopresioa 312 mm Hg zela jakinik, determinatu abiadura-konstantea etaabiadura-legea,

t/s 390 777 1195 3155

AP/mmHg 96 176 250 467

IV.C.4.- N 205 (g)-a, 45°C-tan, 0 2 (g)-tan eta NO 2 -tan deskonposatzen da.Erreakzioaren ordena eta abiadura-konstantea determinatu, N205-arenpresioa honela aldatzen dela jakinik,

t/s 0 600 1200 2400 3600 4800 6000 7200

PN 20, imm Hg 348 247 185 105 58 33 18 10

92

IV.C.5.- Paraaldehido gaseosoaren deskonposizioa, azetaldehido gaseosoaemateko, ondoko ekuazioz errepresenta daiteke:

0CH3 – HC

CH – CH3I I0 0 --> 3 CH3CHO----.....„........ .......,...---

CH

CH3

eta 260°C-tan jarraitu izan da sistemaren presio osoaren aldaketadenborarekiko jarraituz. Presio osoarentzat ondoko baloreak lortu dira,denborarekiko:

t/ ordu 0 1 2 3 4 00

P osoa /mm Hg 100 173 218 248 265 300

a.- Denbora bakoitzean deskonposatu den paraaldehidoaren frakzioakalkulatu.

b.- Errepresentazio grafikoz, erreakzioa 1. ala 2. ordenakoa den ikusi.c.- 260°C-tan, abiadura-konstantea determinatu.d.- Erreakzioaren aktibazio-energia 40,2 kcal • mo1- 1 dela jakinik,

280°C-tan eta 1 ordutan deskonposatzen den paraladehidoarenfrakzioa determinatu.

IV.C.6.- Kloro gasak eta oxido nitriko gasak, ekuazio hau jarraituzerreakzionatzen dute, 2 NO + C12 --> 2 NOC12. Esperimentalki, zeraaurkitzen da, bi erreakzionatzaileen kontzentrazioak bikoiztu egitendirenean, erreakzioaren abiadura zortzi aldiz gehitzen dela. Bainakloroaren kontzentrazioa bakarrik bikoizten denean, abiadura bikoiztuegiten da. Erreakzioaren ordena partzialak eta ordena totala determinatu.

IV.C.7.- Ondoko erreakzioaren hasierako abiadurak, erreakzionatzaileenkontzentrazioak aldatuz neurtu dira,

H3AsO4 + 3 I- + 211 + --> H3AsO 3 + ij + H20

IV. Zinetika kimikoa 93

vo • 10 7 imol • 1 -1 • s-/ [H 3As04 Umol • 1-1 [I- /mol 1-1]0/

[H+] /mol • 1-1

2,8 0,01 0,2 0,15,6 0, 01 0,4 0,15,6 0,02 0,2 0,12,8 0,02 0, 4 0,053, 7 0, 08 0,1 0,171, 9 0, 04 0,1 0,17

Determinatu:

a.- Erreakzioaren abiadura-legea; ordena partzialak, ordena totala etaabiadura-konstantea adieraziz.

b.- Erreakzioaren abiadura, [H3As04] 0 = 0,03 M, [I]o = 0,3 M eta [H+]0= 0,2 M direnean.

VI.C.8.- Amoniakoaren deskonposizioa aztertuz, ondoko datuak lortu dira,

[NH3]/mol • 1-1 2,000 1,993 1,987 1,000

t/s 0 1 2 t1/2

Erreakzioa lehen ordenakoa dela jakinik, determinatu,

a.- Abiadura-legea eta abiadura-konstaiiteab.- Erdi-bizitza

IV.C.9.- Ondoko erreakzioaren abiadura determina,

C + CO2 —> 2 CO,

zera jakinik, 1800 1 CO, 1,5 minututan lortu direla.

IV.C.10.- Radio delako elementua, lehen ordenako zinetika bat jarraituz

espontaneoki deskonposatzen da. 25 1 urtetan %la deskonposatzen

dela jakinik, determinatu deskonposakelaren erdi-bizitza.

IV.C.11.- Eter dimetilikoaren deskonposaketa CH 3OCH3(g) CH4(g) + CO(g) +

+ H2(g), lehen ordenako erreakzioa da. Lehen momentuan eterra

94

100 mm Hg-tan aurkitzen da, A minutu behar direlarik presioa 200 mmHg izateko. Determinatu denbora (A-aren funtzioz) ontziaren presioa

a.- 250 mm Hg izateko.b.- 298 mm Hg izateko.

IV.C.12.- Azido organiko bat, katalisatzaile bezala azido mineral bat erabiltzendenean, lehen ordenako zinetika bat jarraituz deskonposatzen da. Bereabiadura-legea determinatzeko, erreakzio-muestrak denboraren zeharbaloratzen dira. Erreakzioaren lehen momentuan, 19,04 ml alkali behardira neutralizatzeko; 76,0 minutu pasatuz, 16,90 ml, eta erreakzioabukatzen denean, 10,71 ml. Ze alkali-bolumen behar da 204 minutupasatu direnean?

IV.C.13.- Tenperatura egoki batean, katalisatzaile bat erabiliz, ur oxigenatuzkodisoluzio bat oxigenotan eta uretan deskonposatzen da.Deskonposaketaren erdian, 20,6 ml oxigeno, baldintza normaletan,neurtu dira. 9,2 minututan, 0,00161 mol ur oxigenatu deskonposatzendira, eta 30,8 minututan, 30,2 ml oxigeno, baldintza normaletan, neurtudira. Datu hauek erabiliz, determina daiteke erreakzioaren ordena?

IV.C.14.- Dinitrogeno pentoxido delakoa, disolbatzaile bezala karbonotetrakloruro erabiliz, ondoko erreakzioaren bidez deskonposatzen da.

2 N205 4 NO2 + 02(g)

Dinitrogeno pentoxidoa eta nitrogeno dioxidoa, karbonotetraklorurotan disolbagarriak dira, eta oxigenoa ez. Erreakzioarenzinetika, oxigeno-kantitatea neurtuz jarraitu da. Ondoko datuak erabiliz,beti baldintza berdinetan hartuak, determinatu abiadura-legea etaabiadura-konstantea.

t/s 0 2900 4800 7200 9600 14400 16800 19200

02/m1 0 15,65 27,65 37,7 45,85 58,3 63,0 66,85 84,85

IV.C.15.- Ondoko erreakzioaren zinetika estudiatu da

A + H+ --> B

a.- 45°C-tan, H-F-aren kontzentrazioa 4,5 • 10- 2 M-etan konstantemantentzen denean, datu hauek lortzen dira denboraren zehar.

IV. Zinetika kimikoa 95

t/orduak 0 4 8 12 16 20

A/mol • 1-1 0,100 0,0891 0,0796 0,0707 0,0630 0,0561

Zein da erreakzioaren ordena partziala A-arekiko?

b.- Tenperatura berdinean, baina H-F-aren kontzentrazioa 10- 1 M-etanmantenduz, k' = 6,44 • 10-2 (unitateak, a atalekoak) dela aurkitzenda. Zein da erreakzioaren ordena partziala H +-arekiko? Eta ordenatotala? Determinatu erreakzioaren abiadura-legea.

IV.C.16.- A-aren eta B-aren arteko erreakzio hipotetiko batean, hasierakoabiadurak neurtu dira. B-aren hasierako kontzentrazioa konstantemantenduz (10-5 mol • cm-3), ondoko datuak lortu direlarik,

[A] 0 • 106/mol • cm-3 10 7 4 2 1

vo • 108/mol • cm-3s-1 31,6 22,1 12,7 6,32 3,16

Alderantziz, A-aren kontzentrazio iniziala konstante mantenduz, (10-5mol • cm-3), ondoko datuak lortu dira.

[13] 0 • 106/mol • cm-3 10 7 4 2 1

vo 107/mol • cm-3 • s-1 3,16 2,61 2,05 1,41 1,0

Determinatu erreakzioaren ordena partzialak, ordena totala, abiadura--konstantea, eta abiadura-legea.

IV.C.17.- A-aren eta B-aren arteko erreakzio hipotetiko batean, B-aren hasierakokontzentrazioa oso altua eta soberan dagoelarik, B = 10 mol • cm-3,datu hauek lortu izan dira,

[A] • 106/mol • cm-3 10,0 9,14 7,91 7,01

t/s 0 10 30 50

[A] • 106/mol • cm-3 5,65 3,92 2,69 2,04

t/s 100 200 350 500

96

Determinatu, A + B produktuak,

a.- erreakzioaren ordena partzialak eta ordena totala, jakinik, A-arenkontzentrazioa soberan jartzen denean, erreakzioaren erdi-bizitzaB-arekiko independentea dela.

b.- erreakzioaren abiadura-konstantea.

IV.C.18.- Kloroak, karbono monoxidoarekin erreakzionatuz, fosgenoa ematendu,

C12 + CO —> C12C0

Esperimentalki neurtuz, abiadura-lege hau lortzen da,

d [C12C0]= kexp [C12]3/2 [C01

dt

Proposatzen den mekanismoa hau da,

C1 2 # Cl + C1 bizkorra

Cl + CO # CC1O bizkorra

CC1O + C1 2 C12C0 + Cl astirotsua

Cl + Cl C1 2 bizkorra

Determinatu mekanismo hau posible den ala ez, eta posiblebada, determinatu kexp eta Ea , prozesu elementalen k eta Ea-arenfuntzioz.

IV.C.19.- Inguru azido batean, ondoko erreakzioa gertatzen da,

+ HNO 2 --> N 2 + 2 H20 + 1-1±

Abiadura-legea [NHij, [HNO 2 ] eta [H 20] -aren funtzioz determinatu,jarraitzen den mekanismoa hau dela jakinik,

HNO 2 + H+ H 20 + NO + bizkorra

1\11-P NH 3 + H+bizkorra

NO+ + NH 3 NH 3N0+astirotsua

NH 3 N0+ —> H2 O + H + + N2 bizkorra

IV. Zinetika kimikoa 97

kexp eta Ea determinatu halaber, prozesu elementalen k eta Ea-arenfuntzioz.

IV.C.20.- Mekanismo hau kontsideratuz, egoera estazionarioa aplikatuz, etamolekula guztien kontzentrazioa antzekoa dela kontsideratuz,determina ki , k_ i eta k2-aren arteko erlazioa, ondoko abiadura-legeakjarraitzeko.

Mekanismoa,

A +13 -">C+D

C + E F

Abiadura-legeak,

d [Fa. = k [A] [B] [E] [D]-1

dt ]

d [Fb. = klA] [B]

dt ]

IV.21.- Etilenoaren hidrogenazioan, katalisatzaile bezala merkurioa erabilizazaltzeko, ondoko mekanismoa proposatu izan da,

Hg+H2 --> Hg+2 HH + C2H4 —> C2H5

C2H5 + H2 —> C2H6 + H

H+H-->H2

Etanoaren formazioaren abiadura-legea determinatu, merkurio,hidrogeno eta etilenoaren funtzioz. Erreakzio guztien abiaduraberdintsua dela suposatu. Determinatu k eta Ea halaber.

IV.C.22.- 2A + B p erreakzioarentzat ondoko datuak lortu ziren 25°C-tan, etaB-aren kantitate gehiegizko bat zuen disoluzio batetan. ([13] 0 = 2 M)

t/s 0 10 20 30 40 50 60 70

[A] • 103/M 10,00 7,95 6,31 5,00 3,92 3,16 2,50 1,90

98

a.- Erreakzioaren ordena A-arekiko kalkulatu grafikoki.b.- A-aren kantitate gehiegizko bat erabiltzen denean, B-aren

kontzentrazioa erdira jaisteko behar den denborak hasierakokontzentrazioz ez duela dependitzen jakinik, erreakzioarenabiadura-konstantea kalkulatu.

c.- Erreakzioaren aktibazio-energia kalkulatu, baldin 50°C-tanprozesuaren abiadura hirukoizten dela ikusten bada.

IV.C.23.- 35°C-tan, dinitrogeno pentoxido delakoa 20 minutotan, %15,8andeskonposatzen da, eta 50 minututan %35ean. Determinatudeskonposaketaren ordena. 45°C-tan, 3,69 aldiz bizkorragodeskonposatzen dela jakinik, erreakzioaren Arrhenius-en erlazioaren Ea

eta A determinatu.

IV.C.24.- Dinitrogeno pentoxidoaren deskonposaketaren abiadura-konstantea,karbono tretakloruroa disolbatzaile bezala erabiliz, 6,2 • 10- 4 s 1 da,45°C-tan. Erreakzioaren abiadura-konstantea 100°C-tan determinatu,erreakzioaren aktibazio-energia 24,7 kcal • mo1- 1 dela jakinik.

IV.C.25.- A substantzia bat deskonposatzerakoan, abiadura-konstanteaktenperatura desberdinetan hauek dira,

T/K 338 328 318 308 298 273

k • 105/s-1 487 150 49,8 13,5 3,46 0,0787

Arrhenius-en erlazioaren Ea eta A grafikoki determinatu.

V. Termodinamika 99

V. TERMODINAMIKA

A.- GALDERAK

V.A.1.- Ondoko erreakzioa 300 K-etan gertatzen da:

X+Y--> Z+M

Erreakzio honen beroa, presioa konstante mantenduz, —200 kcal dela, etaproduktuen entropia erreakzionatzaileen entropia baino handiagoa delajakinik, esan azpiko esaldietatik zeintzuk diren zuzenak eta zeintzuk ez,erantzunak azalduz.

a.- Erreakzioa espontaneoa da.b.- Erreakzioa endotermikoa da.c.- Erreakzionatzaileen energia produktuen energia baino handiagoa da.d.- Tenperatura baxatuz, erreakzioaren espontaneitatea handiagoa da.

V.A.2.- Ondoko erreakzioaren beroa, presioa konstante mantenduz, —210 kcal da

A (g) + 2B (s) —> 3C (g)

a.- Erreakzioa 1/2 A (g) + B (s) --> 3/2 C (g) bada, beroa berdina izangolitzateke? Zergatik? Funtzio hau intentsiboa ala estentsiboa da?Erantzunak azaldu.

b.- Kasu bietan, barne-energiaren aldaketa nola determina daiteke? Bietanberdina izango da? Nola aldatuko da?

c.- Kasu bietan, tenperatura gehituz, entalpia-aldaketa nola aldatukolitzateke?

V.A.3.- Ondoko erreakzioa 400 K-etan eta 1 atm-tan egiten da:

aA(g)+bB(g) cC(s)+dD(g)

Erreakzionatzaile eta produktu guztien bero-kapazitateak tenperaturarenfuntzioz, eta presioa konstante mantenduz, ezagutzen dira, eta baita ereentropia standard absolutuak 298 K-etan, eta formazio-entalpia standardak298 K-etan.

100

Hau guztiau kontutan hartuz, nola erabiliko zenituzke datu horiek eta zeregingo zenuke,

1.- a.- Erreakzioa endotermikoa ala exotermikoa den jakiteko.b.- Erreakzioa espontaneoa den ala ez jakiteko.

2.- Erreakzioaren espontaneitatea tenperaturarekin aldatzen den jakiteko.3.- Erreakzioaren etekina oso handia den ala ez jakiteko. Nola?4.- Erreakzioa, presioa konstante mantenduz egin beharrean, bolumena

konstante mantenduz egiten bada, zer egingo zenuke espontaneoa denala ez jakiteko? Zer jakin behar duzu?

V.A.4.- a A (s) + b B (g) m C (g) + d D(g) delako prozesuan B, C eta D gasideala bezala konportatzen dira, eta A solidoa da. Determina zer baldintzabete behar den

a.- AE-a berdin sistemak absorbatzen duen beroa (q) izan dadin.b.- AE-a berdin sistemaren kontra egiten den lana izan dadin.c.- AE-a berdin AH-a izateko, prozesua isotermikoa bada.

V.A.5.- Suposa dezagun a-egoeratik (A + B) b-egoerara (C+D), 1 eta 2 bideetatikjoan daitekeela:

1

a.- Prozesuari buruz ez bada gehiagorik esaten, ondoko ekuazioetatikzeintzu aplika daitezke?

q l =q2

2.- AH i = AH2

3.- AH 1 = AE24.- AG2 = 0H 1 – TAS

5.- w i = w26.- S = qi/T

b.- Azaldu nolakoa izan behar duen prozesuak, aurreko ekuazio bakoitzabete dadin.

c.- Erreakzio hau 1 bidetik, presioa konstante mantenduz gertatzen bada,sistemak absorbatzen duen beroa 20 kcal • mo1- 1 da. Honek esan nahial du erreakzioa espontaneoa ez dela?

V. Termodinamika 101

V.A.6.- Ondoko prozesua emanik, a A (g) + b B (s) c C (g) + d D(g),AH298 = –30 kcal, non A eta D idealki konportatzen diren,

a.- Informazio hori erabiliz, esan ahal da erreakzioa espontaneoa den ala ez?b.- Zeintzu baldintzetan sistemak absorbatzen duen beroa erreakzioaren

AE-aren berdina izango da?c.- Nola izango dira afektatuak errakzioaren AH, AE, eta AG-a,

erreakzioaren ekuazioa 2 batez biderkatzen denean? Hemendik,propietateok intentsiboak direla ondoria daiteke?

V.A.7.- Grafitoaren eta diamantearen formazio-beroak eta entropia absolutuak 298K-etan hauek dira:

AH ')( kcal/ mol ) Se( callimol • K)

diamantea

grafitoa

0, 450

0

0,

1,

58

36

Diamante ---> grafito prozesua kontsideratuz, galdera hauek erantzunitzazu, arrazonatuz.

a.- 298 K-etan eta 1 atm-tan prozesu hau espontaneoa al da?b.- Aurreko galderaren erantzuna kontsideratuz, zergatik ez dago, gau

batean, diamante bat grafitotan bihurtzeko beldurrik?

V.A.8.- Ondoko baieztapenak zuzenak ala okerrak dira?

a.- Edozein erreakzioaren AW-ak ez du tenperaturaz dependitzen.b.- Termodinamikak aldakuntza kimiko baten direkzioa adierazten digu,

eta baita ere bere abiadura.c.- Erreakzio espontaneo guztiak exotermikoak dira.d.- 02-aren eta H+(aq)-aren entropia absolutuak, baldintza standardetan

eta 298 K-etan, 0 dira.e.- Prozesu baten entropia-aldaketa, edozein tenperaturatan, honela

determina daiteke: AS = AH/T

V.A.9.- Zertan oinarritzen gara Hess-en legearen bidez propietatetermodinamikoak determina daitezkeela esateko? Justifikatu, kasuhipotetiko bati aplikatuz.

Noiz eta zein balditzetan esan dezakegu prozesu batean AS = AH/Tbetetzen dela?

B.- PROBLEMA EBATZIAK

V.B.1.- Zilindro batean gas ideal baten mole bat, enbolo baten bidez, 298 K-etaneta 107 Pa-etan mantentzen da. Enboloa etapa batzuren bidez askatu egitenda, lehendabizi 5 • 106 Pa-etaraino, gero 106 Pa-etaraino eta azkenez, 105Pa-etaraino. Deteimina gasak egiten duen lana:

a.- Espantsio hauek isotermikoki eta itzulezinki egiten badira.b.- Espantsio hauek etapa bakar batean eta isotermikoki eta

itzulgarriki egiten badira.

Ebazpena:

a.- Zilindroaren barnean dagoen gasaren baldintzak honela aldatuko diraprozesu bakoitzean, kontutan hartuz prozesuak isotermikoak direla,eta prozesu bakoitzaren bukaeran sistemak orekan egon behar duela,hots, gasaren presioa, enboloarekin egiten den presioaren berdinaizango dela.

1 mol l mol 1 mol 1 mol

10 7 Pa 5 • 10 6 Pa 106Pa 105Pa

298 K 298 K 298 K 298 K

V2 V3 V4

Gasa ideala denez, gas idealaren egoera-ekuazioa aplikatuz bolumenadetermina dezakegu:

= nRT;1 mol • 8,314 x J • K- 1 • mo1- 1 • 298 K

107 Pa

= 2,48 • 10-4 m3

102

V. Termodinamika 103

Era berdinean eginez, V2 = 4,96 • 10-4 m3

V3 = 2,48 • 10-3 m3

V4 = 2,48 • 10-2 m3

Eta lana hau izango da:

W = fPkanpo"

pausu bakoitzean konstante izanez:kanp

V'

W PkanpodV Pkanpo V V )V

Kanpo-presioa gasak betetzen duen bolumenarekiko errepresentatuz,

Pa A PI

1 P2

P3

P4

Area lana delarik, eta Wosoa = W 1 + W2 + W3, hots,

v2th7Pkanno= = 5 106 Pa (V2 - VI ) m3 = 1, 24 • 103J

v,

Era berdinean, W2 = 106 Pa (V 3 - V2) m3 = 1,98 • 103 J

W3 = 10 5 Pa (V4 - V 3) m3 = 2,23 • 103 J

Eta Wosoa = W i + W2 + W3 = 5,45 • 103 J

a emaitza: 5,45 • 103 J

b.- Prozesua pausu batean gertatzen bada, sistemaren (gasaren)baldintzak honela aldatzen dira:

104

1 mol107 Pa298 K2,48 • 10-4 m3

Beraz,

1 mol105 Pa298 K2,48 • 10-2 m3

v4

W Pkanpo"

Baina prozesua itzulgarria denez, momentu guztietan orekan egongoda, eta sistemaren (gasaren) presioa eta kanpo-presioa berdinakizango dira.

Beraz,

v4 nRT VW = j i v dV = nRT ln = 1 mol • 8,314J • K- 1 • mo1- 1 •v

•298 K ln 2

' 48 • 10-2 m3

2,48 • 10-4m3

W = 11,41 • 103J

Kanpo-presioa (gasaren presioa) bolumenarekiko errepresentatuz,

Area, lana delarik.

b emaitza: 11,41 • 103J

V. Termodinamika 105

V.B.2.- Kalorimetro batean hidrogeno- eta kloro-gasak sartzen dira. Kalorimetroaizotz-kalorimetro bat denez, askatzen edo absorbatzen den bero-kantitateahozten edo likidotzen den izotz-kantitateaz neurtzen da. 0,5 g hidrogenokloruro gas formatzerakoan 3,76 g izotz, 0°C-tan, urtu egiten dira.Determinatu,

a.- 3,76 gramoak urtzeko behar diren kaloriak.b.- Askatzen diren kaloriak 0,5 g HC1(g) formatzerakoan.c.- Gertatzen den prozesuaren AH eta AE-a.d.- Hidrogeno kloruro gasaren formazio-beroa.

Datua:

AH'fusio(H20(s), 273,15 K)=80cal • g-1

Ebazpena:

a.- Izotza likidotzerakoan gertatzen den prozesua:

H20(s) --> H20(1)

AH°f (273,15) = 80 cal • g-I

Baina prozesuan bakarrik solidoak eta likidoak parte hatzen dutenez,

AE° eta qp qv

Beraz, bai bolumena konstante mantenduz prozesua egin, zeinisobarikoki egin, 1 g H20 urtzeko 80 cal beharko dira, eta 3,76 g urtzeko,

q = 3,76 g • 80 cal • g- 1 = 301 cal

a emaitza: 301 cal

b.- Izotzak urtzeko erabili behar duen beroa, HC1(g)-aren formazioanaskatu dena da, beraz, 0,5 g HC1(g) formatzerakoan 3,76 g izotz urtubadira, 301 cal askatu egin dira 0,5 g HC1(g) formatzerakoan.

b emaitza: 301 cal

c.- Gertatzen den prozesua hau da:

H2(g) + C12(g) --> 2 HC1(g)

Prozesua kalorimetro (ponpa kalorimetriko) batean gertatzen denez,isokoroa da, hots, sistemak absorbatzen duen beroa AE da.

q (sistemak absorbatzen duen beroa) = -301 cal, 0,5 g HC1formatzerakoan. Orduan, 2 mol formatzerakoan,

-301 cal 0,5 gr

q 2 mol • 36,45 g • mo1-1

q = -43,89 • 103 cal = -43,89 kcalEta q = q, = -43,89 kcal

AH-a determinatzeko, AE eta AH-aren arteko erlazioa ezagutu eginbehar dugu,

AH = AE + A(pV)

Substantziak gas idealak direnean, eta tenperatura konstantea denean,

AH = AE + An • RT

Baina kasu honetan An = 0 da, eta AE = AH = -43,89 kcal.

c emaitza: AH = AE = -43,89 kcal.

d.- Formazio-beroa zera da, substantzia baten mole bat formatzeko beharden beroa, presioa konstante mantenduz, substantzia hori osatzenduten elementuak egoera standardean konbinatuz. Prozesu honenAH-a hau izango da:

1/2 H2(g) + 1/2 C12(g) --> HC1(g)

-43,89 kcal Eta AH f = = 21,95 kcal • mo1-1

2 mol

AHf = AE f = - 21,95 kcal • mo1-1

106

d emaitza: -21,95 kcal • mo1-1

V. Termodinamika 107

V.B.3.- Ondoko formazio-entalpiak ezagutuz,

Ati cf'(C,g) =171,698 kcal/mol; Alij(H,g) = 52,089 kcal/mol;

AH'f (CH 4 ,g)= —17,889kca1/mol,

metanoaren deskonposizio-erreakzioaren AE eta AH-aren bidez, C — Hloturaren energia kalkulatu.

Ebazpena:

Ezagutzen diren formazio-entalpiak hauek dira:

1.- C(s, grafito) --> C(g) AHÏ =171,698 kcal/mol

2.- 1/2 H 2 (g) --> H(g) Al-F2 = 52,089 kcal/mol

3.- C(s, grafito)+ 2H 2 (g) --> CH 4 (g) AH3 = —17,889 kcal/mol

eta determinatu behar dira metanoaren deskonposizio-erreakzioaren AH-aeta AE-a

CH4(g) --> C(g) + 4H(g) AH?

Hess-en legea aplikatuz,

AH = AH 1 + 4 • AH2 — AH 3 = 397,943 kcal/mol

AE-a determinatzeko, erreakzioan gasek parte hartzen dutenez,

AH = AE + An RT, beraz, 298,15 K-etan

AE = AH — 4 1,987 cal mo1- 1 • K- 1 • 298,15 K =

= 397,943 kcal/mol — 2,37 kcal/mol =

= 395,57 kcal/mol.

Lau lotura apurtu behar direnez, lotura-entalpia hau izango da:

AH(C — H) = 397, 943

4kcal/mol

99, 49 kcal/mol

108

Lotura-energia

AE(C-H) = 395

'57 kcal/mol

98,89 kcal/mol4

Emaitza: AH(C-H) = 99,49 kcal/mol; AE(C-H) = 98,89 kcal/mol

V.B.4.- 1000 K-etan, bentzenoaren hidrogenazioaren entalpia eta barne-energiarenaldaketak determinatu, zerak jakinik: bentzeno, ziklohexano etahidrogenoaren konbustio-entalpiak, hurrenez hurren, -3301,5; -3951,4 eta-285,5 kJ • mol- 1 direla, 298 K-etan eta baldintza normaletan, eta hirurenbero-kapazitateak, presioa konstante mantenduz, ondoko hauek direla:

Bentzeno: 4,30 + 50,82 • 10-3 T J • mo1-1K-1Ziklohexano: 0,87 + 82,36 • 10-3 T J • mo1-1K-1Hidrogeno: 27,3 + 3,26 • 10-3 T J•mo1- 1 K-1

Ebazpena:

Bentzenoaren hidrogenazioaren erreakzioa hau da:

C6H6(g) + 3 H2(g) —> C61-1 12(g) AH (?)

Erreakzio honen AH-a eta AE-a determinatzeko 1000 K-etan, erreketa--entalpiak ezagutzen ditugu:

1.- C 6H 6 (g)+-15

02(g)2

2.- C 611 12 (g)+9 02(g)

3.- H 2 (g)+1/202(g)

—> 6 CO 2 (g) + 3 H20(1)

6 CO 2 (g) + 6 H20(1)

H20(1)

AF298 = - 3301,5 kJ • mo1-1

AH 98 = -3951,4 kJ mo1-1

= -285,5 kJ • mo1-1

Hess-en legea aplikatuz, erreakzioaren AH-a, 298 K-etan determina daiteke:

= OHi - OH2 + 3 AlLi3 = -207,65 kJ • mo1-1

determinatzeko, AH-a tenperaturarekiko nola aldatzen den jakin behar da:

V. Termodinamika 109

AH;000 determinatzeko, AH-a tenperaturarekiko nola aldatzen den jakin beharda:

T2

A112,, T= AH° + .1 Acp dT.Ti

Beraz,

1000AHi000 = AI-1 ,98 + f [c p (C6 1-1 12 ) - c p (C6H6 ) - 3 c p (H 2 )1 dT

298

1000= AI-1 .98 + i [-85,33 + 21,76 • 10-3 T1 dT

298

A1-4000 = AI-1 98 + -85,33 T1000

J +298

21,76•10-3—T22

1000

298J=

= -257,64 kJ • mo1-1

eta AE-a kalkulatzeko, AH eta AE-aren arteko erlazioa erabiliz

AH = AE + A(pV)

Tenperatura konstante denean, eta gasak idealki konportatzen direnean,

AE = AH - An RT

hots,

AE = AH - (-3) - 8,314 -10-3 kJ • mo1-1 • K-1 • 1000 K

AE1'000 = - 232,70 kJ • mol-1

Emaitzak: AH = -257,64 kJ • mo1- 1 ; AE = -232,70 kJ • mol-1

V.B.5.- Gas ideal baten mole bat, 25°C-tatik eta 1 atm-tatik, 900 K eta 5 atm--taraino konprimatzen da, bide hau jarraituz, hasieran 2,5 atm-taraino,prozesu isokoro baten bidez, gero, 4 atm-taraino isotermikoki, eta azkenez,bukaerako presioa lortu arte, adiabatikoki. Prozesu guztiak itzulgarriakdirela suposatuz, determinatu W, q, AE, AH eta AS-a.

Datua: cv(gas) = 12,54 J • mo1- 1 • K-1

v3 = R • T3 , 0,082 atm• 1 • mo1- 1 • K- 1 • 745,4 K

= 15,280 1 mo1-1p 3 4 atm

, R • T4 0,082 atm • 1 • mo1- 1 • K-1 •900 K =v 4 14,760 1 • mo1-1

P4 5 atm

110

Ebazpena:

Gasaren baldintzak, prozesu guztiaren zehar hauek dira:

1 mol

298 K

1 atm

1 mol 1 mol 1 mol

T2 T3 = T2 900 K

—> —> —>

(V = k) 2,5 atm (T = k) 4 atm (Q = k) 5 atm(q = 0) v

V2 = Vi V3 , 4

Gas ideala bada, gas idealaren ekuazioa erabiliz, V i , T2 , V3 eta V4 determina

daitezke:

v R • Ti0, 082atm • 1 • mo1- 1 • K- 1 • 298,15K 24,448 1 •mo1-1pi 1 atm

T2 = =p 2 • V2 2,5 atm • 24, 448 1 • mo1-1

R 0,082 atm • 1 • mo1- 1 K1= 745,4 K

Orain prozesu bakoitzaren W, q, AE, AH, eta AS-a determinatuz,orokorrarenak determina daitezke, gehiketa izango baitira.

Honela, lehen prozesua, isokoroa izanik, V = kte da

1 mol 1 mol298,15 K 745,4 K1 atm 2,5 atm24,448 1 24,448 1

v,Lana, lanaren definizioz, w = -n kanpodV da baina V i = V2 denez, W = 0.

v,Sistemak absorbatzen duen beroa determinatzeko, lehen printzipioa aplikatuz,

AE —> q+W —> q=AE

V. Termodinamika 111

Beraz, barne-energiaren aldaketa eta q berdinak dira, eta barne-energiarenaldaketa, sistemaren tenperatura aldatzen denean, hau da:

T2 745,4

AE = J

cv dT =12,54 J • mo1- 1 • K- 1 dT =298,15

AE =12,54 J • mo1- 1 • K- 1 •(745-298,15) K = 5,61 kJ • mo1- 1 = q

AH-a determinatzeko, bi bide jarraitu ahal dira. Bata, AH = STT2 c p dT

erabiltzea da, baina cp-a ez dugu ezagutzen. Baina gas idealarentzat c p = cv + R

denez.

cp(gas) = 12,54 J • mo1- 1 • K- 1 + 8,314 J • mo1- 1 • K- 1 = 20,854 J • mo1- 1 • K-1

eta

AH = f=T2

c dT"ij

745,4

$298,1520, 854J • mo1 -1 • K-1 dT =

= 20, 854(745, 4 – 298,15)J • mo1-1

AH = 9, 33 kJ • mo1-1

Beste bidea hau da:

AH = AE + A(pV)

Gasa ideala denez, eta tenperatura aldatzen denez,

AH = AE + RAT = 5,61kJ • mo1- 1 + 8,314 . 10-3 kJ • mo1-1 •K-1 •

• (745,4-298,15)K =

AH = 9,33kJ • mo1-1

Azkenez, entropia-aldaketa, prozesua itzulgarria denez, hau izango da:

=

2 An sT2c, • dT 1.745 '4 12,54J • mo1-1.K-1 dT =AS

1=

T T J298,15

AS =12,54J mo1- 1 K-1 ln 745'4

=11,49J•mol-I.K-1298,15

112

2. prozesua isotermikoa izanik, T = kte da

1 mol 1 mol745,4 745,42,5 atm 4 atm24,448 1 15,280 1

Lana, prozesua itzulgarria eta isotermikoa denez, hau izango da:

V3 V3 VW = - pk dV = -5 p as dV = -f

v3—RT

dV = - RT1n- =anpoV2 V g2 V2 V V2

W= +2,91kJ•mo1-1

Sistemak absorbatzen duen beroa, q, hau izango da:

AE = q + W; beraz, q determinatzeko AE determinatu behar da.

AE = 0 zeren prozesuan T = kte baita. Beraz, q = -W = -2,91 kJ • mo1- 1 etaAH = 0 halaber, zeren T = kte baita.

AS-a, prozesua itzulgarria eta isotermikoa denean, hau izango da:

As ISQ q -2, 91 kJ • mo1-1

Jl= 3,90 • 10-3 J • mo1- 1 • K-1

T T 745, 4 K

AS = -3,90 • 10-3 J • mo1- 1 • K-1

3. prozesua, adiabatikoa izanik, Q = kte, q = 0 da.

1 mol

1 mol745,4 K

900 K4 atm ---> 5 atm15,280 1

14,760 1

Lana, lehen printzipioa aplikatuz determina daiteke:

AE = q + W q = 0 denez, AE = W

V. Termodinamika 113

Bata zein bestea determina dezakegu. AE determinatzea errazago da zerenbarne-energia egoera-funtzioa baita, eta kalkulua egiteko bukaera-egoerara bidebatetik joan zein bestetik joan berdin zaio. Demagun ondoko bidea aukeratzendela:

T4 , V3 , P3

AE 2 lk

T3 , V3 ,p3 T4,V4,p4

AE = AE2 + AE1

AE

Baina AE 1 = 0, zeren prozesua isotermikoa baita, eta AE = AE2

1.4 900AE 2 = cv dT = 12,54J • mo1- 1 K-I dT =12,54(900 –745,4)J • mo1-1

T3 745,4

AE = W =1,94kJ • mo1-1

AH determinatzeko, bigarren bidea aukeratuz,

AH = AE + A(pV) = AE + RATAH = 1,94 kJ • mo1- 1 + 8,314 • 10-3 kJ • mo1- 1 • K- 1 • (900 – 745,4) K =AH = 3,23 kJ - mol-1

Prozesua adiabatikoa denez, eta itzulgarria denez, AS = 0, 8Q = 0 baita.

Beraz, prozesu osoan,

Wosoa= 0 + (2,91 kJ • mo1- 1 ) + (1,94 kJ • mo1- 1 ) =

qosoa = 5,61 kJ • mo1- 1 + (-2,91 kJ • mol- 1 ) + 0

DEaso = 5,61 kJ • mo1- 1 + 0 + 1,94 kJ • mo1-1

9,33 kJ mo1-1 + 0 + 3,23 kJ • mo1-1AHOSO

ASoso = 11,49 J • mo1- 1 • K- 1 + (-3,90 J • mol- 1 • K- 1 ) +0 =

4,85 kJ • mo1-1

2,70 kJ • mo1-1

7,55 k.1.• mo1-1

12,56 kJ • mo1-1

7,59 J • mol-l•

114

V.B.6.- Termikoki isolatuta dagoen ganbara batean, presioa konstante mantenduz,100 g ur 60°C-tan, eta 1,5 mol izotz 0°C-tan nahastu egiten dira.Determinatu,

a.- Bukaerako tenperatura.b.- Prozesuaren AH eta AS-a.

Datuak: cp (izotz) = 2,092 J .•K- 1 - g- 1 ; cp (H20, 1) = 4,184 J • K- 1 - g-1

'Allfusio, 273 = 334,72 -I • g-1

Ebazpena

a.- Termikoki isolatuta dagoen ganbara batean, urak askatzen duen beroaizotzak hartu beharko du, orekara heldu arte. Beraz, bukaera--tenperatura, Tf, 0°C baino altuago bada, H20 guztia egoera likidoan

egongo da.

Prozesu honetan urak askatzen duen beroa:

H20 (1), 60°C H20, Tf°C

q i = m cp (H20,1) • AT presioa konstante baita

q i = 100 g • 4,184 J •K- 1 - g- 1 (333,15 -Tf) K

Eta izotzak hartuko duen beroa hau izango da:

H20 (s), 0°C —> H2O(l) Tf°C

qz = M • 'Allfusio, 273,15 + M • Cp (H20,1) • AT

q2 = 1,5 mol • 18,015 g mo1- 1 • 334,72 J g- 1 +

+ 1,5 mol • 18,015 g • mo1- 1 • 4,184 J • g- 1 • (Tf - 273,15) K

Eta q i = q2 denez,

418,4 J • K- 1 • (333,15 - Tf) K = 9,045 • 10 3 J + 1,13 • 102 J • K- 1 •

(Tf - 273,15) KTf = 303,37 K = 30,22°C

a emaitza: 303,37 K

V. Termodinamika 115

Sistema termikoki isolatua dagoenez, ezin du energiarik ez hartu ezeman ingurutik edo ingurura, eta energia-trukaketa 0 izango da:

AH = 0

Beste era batera eginik,

'AHosoa = + AH2

T2

= q = J

m c dT =100 g • 4,184 J • K- 1 g- 1 • (303,37-333,15)K=

P P

= –12,46 kJ

rT,

AH 2 = m AHfus + JTI

m cp

dT = m AH fus,0 + m c p (303,37 –273,15) K =

=12,46 kJ

Beraz, AH„,,,a = 0

AS determinatu baino lehen, zera dakigu, AS > 0 dela, zeren prozesuaespontaneoa baita, eta sistema isolatua baitago.

Kalkulua eginez,

AS = AS i + AS2

AS 1 , uraren hozketan gertatzen den entropia-aldaketa izanik eta AS2izotza urtzerakoan gertatzen den entropia-aldaketa izanik

prozesua itzulgarria denean. Baina AS = kte,

2 8Q prozesuaren bideaz dependitzen ez duelarik,

= J l T egoera-funtzioa baita. Kalkulua, beraz,

prozesua itzulgarri balitz bezala egin daiteke.

AS 1 =2 (5Q – 2 m c dT

P ln 303,37

T100 4,184 J= -K-1 g- 1g

i T 333,15

= –39,179 J • K-1

27,02 g • 334,72 J g-1+ 27,02 g•4,184 J•K-1 ln

303'23

273,15, g-1

273,15 K

AS 2 determinatzeko, bide itzulgarri bat aukeratuz,

2 (5Q = j2 t5Q(fusio) + m c in T2 =AS 2 =

T T(fusio) P T

116

= 44,973 J • K-1

AS = AS 1 + AS 2 = 5,794 J • K-1

b emaitza: AH = 0; AS = 5,794 J K-1

V.B.7.- Lotura-energiak erabiliz, determinatu

a.- Bentzeno (g)-aren hidrogenazioaren AH-ab.- Erreakzioaren KP–a' 480 K-etan 1032 dela jakinik, kalkulatu AS°

eta AG°, 298 K-etan

Datuak:

Lotura

C – H C = C

C – C H –H

AW98kca1 • mor i 99,0 146,0 80,0 104

Ebazpena

a.- Bentzenoaren hidrogenazioa hau da:

H C6H6(g) +3 H 2 ( g)--> C61-112(g)

H I H\ _,-- CC '' C/

+3H2 (g) ->

Ic

IIC,

H/ C ‘H

i

H HH \c/ H\_/ \,/

H H

H I• C Ci H

H HH

V. Termodinamika 117

Erreakzio honetan, 3 C = C lotura eta 3 H–H lotura apurtzen direlakontsidera daiteke, eta 6 C–H lotura eta 3 C–C lotura formatzendirela. Lotura-energia edo lotura-entalpia, lotura apurtzeko behar denenergia dela kontutan hartuz,

'Allerreakz oan, 298 K = 3 AI-1298 (C = C) + 3 AF1 98 (H - H)- 6 AH298 (C - H)

- 3 All298 (C - C)

41-1 98 = 3 • 146,0 kcal • mo1- 1 + 3 • 104 kcal mo1- 1 - 6 • 99,0 kcal • mo1-1

-3 • 80,0 kcal • mo1- 1 = -84,0 kcal • mo1-1

a emaitza: 4H298 = –84,0 kcal mol-1

b•- AG°480K determinatzeko, zera egiten da:

4G480 = – RT ln K p = 1,987 cal • mo1- 1 K-1 • 480 K • ln 10 32 =

= – 70,276 kcal • mo1-1

AS480 determinatzeko, zera dakigu,

AG480 = AH 480 – TAS°480

Beraz, AH determinatu behar da, baina AH° tenperaturarekin oso--°480gutxi aldatzen dela kontsideratuz,

AH°480

AH480 — AG480AS°480

0,02859 kcal mo1- 1 • K-1480 K

45480 = –28,59 cal • mo1- 1 • K-1

AS ere oso gutxi aldatzen da tenperaturarekin, hots, AS°480 AS°298

Beraz,

4G198 = Ali c2' 98 T AS.98

= AH298 – 298 K • AS298 = – 75,48 kcal • mo1-1

b emaitza: AS° = –28,59 cal • mo1- 1 • K-1;

AG298K =-75,48 kcal • mo1-1

118

V.B.8.- 18,5 1-tako ganbara batean, 298 K-etan, ondoko erreakzioa eragiten da:

c4H 10(g) + 02(g) --> co2 (g) + H20(1)

a.- Erreakzio honen AE°, AH°, AG°, eta AF-a determina itzazu,298 K-etan.

b.- Erreakzioan askatzen den beroa, 10 1 ur 25°C-tatik 80°C-taraisobarikoki berotzeko nahikoa den ala ez kalkula ezazu.

Datuak: 298 K-etan

A,W( kcal • mor i ) Sc(cal • mo1 -1K-1 ) cp (cal g- 1 K- 1 ) p(g • cm -3)

CO 2 (g)

H 20(1)

C 4 H10 ( 1)

0 2 (g)

–94, 05

–68, 32

–29,51

51,5

16, 71

74,1

49

1 1

Ebazpena

a.- Erreakzioa adjustatuz,

C 4H io(g) + —123 02 (g) -> 4CO2 (g) + 5H20(1)

Datu bezala, formazio-entalpiak ezagutzen dira, beraz, 298 K-etan,

AH° = 4 • AH°,(CO 2 ,g) + 5 • AH;(H 2. 0, 1) - AH°,(C4,H,o, g)

13• AFPf (0 2 , g)2

Substantzia guztien entalpiak ezagunak dira, oxigenoarena izan ezik,baina 02(g)-a oxigenoaren egoera standarda denez, bere formazio-

-entalpia zero da.

AH° = 4 • (-94, 05 kcal • mo1 -1 ) + 5 • (-68, 32 kcal • mo1 -1 -

-(-29, 51 kcal • mo1 -1 ) - —13

0 = -688, 29 kcal • mo1-12

V. Termodinamika 119

AE298 determinatzeko, AH-aren eta AE-aren arteko erlazioa erabildaiteke, hots,

AH = AE + A(pV)

Gas-egoeran aurkitzen diren substantziak gas ideala bezalakonportatzen badira, eta erreakzioa 298 K-etan gertatzen bada,

AI-1 = AE + An • RT 4E = AH - An • RT

AE° = -688,29 kcal • mo1- 1 - 74 - (--" + 1 • 1,987 • 10-3 kcal • mo1- 1 • K- I •n, 2 ,

• 298 K = -686,22 kcal • mo1-1

AG°, ondoko erlazioaren bidez determina daiteke:

4W298 = AH°298 TAS°298

Horretarako, As. -a determinatu behar da. Substantzia guztienentropia absolutuXezagunak direnez,

\ 13AS98 = 4 • S°(CO2 ) + 5 • S°(H 20) - S°(C4 H 10) —

e "

2

= 4 • 51,5 cal • mo1- 1 • K-1 + 5 • 16,71 cal • mo1- 1 • K-1 -

13-74,1 cal • mo1- 1 • K- 1 - • 49 cal • mo1- 1 • K- 1 =

2

= -103, 05 cal • mo1- 1 • K-1

AG298 = 4E[ 98 298 K • AS298 = - 657,6 kcal • mo1-1

AF° determinatzeko, berdin:

= 298 — T • AS298 = - 655,51 kcal • mo1-1

a emaitza: AH° = -688,29; AE° = -686,22AG° = -657,6; AF° = -655,51,51 kcal • mol-1

120

Erreakzioa ganbara batean egin denez, V = kte = 18,5 1 mantendubeharko zen. Beraz, erreakzio-beroa,

q, = AE = –686,22 kcal • mo1-1

hau da, 686,22 kcal askatzen dira mole bakoitzeko.

Determina dezagun orain 10 1 ur 25°C-tatik 80°C-tara berotzekozenbat bero behar den:

q = m • cp (H20, 1) • AT

c ezaguna da, T ere, eta m determinatzeko,

m = V • pm = 10 1 • 1 g • cm-3 • 103 cm3 • 1- 1 = 104 g

Orduan, q =10 4 g 1 cal • g - 1 K- 1 . (80 – 25) K =550 kcalbehar dira.

Ikusten denez, erreakzioan askatzen den beroarekin ur-kantitate hori25°C-tatik 80°C-tara berotu egin daiteke.

b emaitza: bai

C.- PROBLEMAK

V.C.1.- Gas ideal baten mole bat 352,2 K eta 1,013 105 N • m-2-tatik, 290,5 Keta 3,039 • 105 N • m-2-tara aldatzen da. Determinatu sistemak, aldaketahonetan, egiten duen lana, bideak hauek direlarik:

a.- Bolumena konstante mantenduz, berotu egiten da bukaerako presioalortu arte, gero hoztu egiten da, presioa konstante mantenduz,bukaerako egoera lortu arte.

b.- Prozesu isobaro baten bidez, gasa hoztu egiten da bukaerakotenperatura lortu arte, gero isotermikoki bukaerako egoera lortu artekonprimatu egiten da.

Suposatu prozesu guztiak itzulgarriak direla.

V. Termodinamika 121

V.C.2.- Argon mole bat itzulgarriki eta adiabatikoki 22,4 1-tatik (25°C-tan) 44,81-tara espanditzen da. Determinatu gasaren bukaerako presioa etatenperatura. Suposatu gasa ideala bezala konportatzen dela, eta cv

(Argon) = 3,00 cal • mo1- 1 • K-1.

V.C.3.- Gas ideal baten bost mole, 12,150 • 10 5 Pa-etan, kanpo-presio batenkontra espanditzen dira; kanpo-presioa 5,23 • 10 4 Pa dela jakinik,determinatu sistemak egiten duen lana, prozesua isotermikoa etaitzulezina bada. Determinatu halaber AE, AH eta sistemak absorbatzenduen beroa, T = 400 K izanik.

V.C.4.- Butano-oxigeno nahastura bat, 600 K-etan, presio partzialak2 105 N m-2 eta 5 • 105 N • m-2 izanik hurrenez hurren, erre egiten dabolumena konstante mantenduz. Determinatu

a.- Bukaerako presio totala.b.- Erreakzioaren AE, AH eta q, tenperatura horretan.

Datuak: Formazio-beroak 600 K-etan: C 4H 10 (g) : -124,73 kJ mo1-1;

CO2 (g) : -393,50 kJ • mo1- 1 ; H20(g) : -241,83 kJ • mo1-1

V.C.5.- Ondoko erreakzioak emanik

12 (g) + 1-1 2 (g) --> 2 HI (g) AH° = -0, 8 kcal

12 (s) + H2 (g) --> 2 HI (g) AH° = 12 kcal12 (g) + H2 (g) + aq --> 2 HI (aq) AH° = -26,6 kcal

Determinatu

a.- Iodoaren sublimatze-beroa 298 K-etan.b.- Hidrogeno ioduroaren disoluzio-beroa, 298 K-etanc.- Zenbat bero behar den, 25°C-tan eta 800 mm Hg-ta n 750 ml-tako

matraze batean dagoen HI-a deskonposatzeko

V.C.6.- Zenbat bero eman behar zaio 1 t (tonelada) kareharriri, karetan %80kopurutasuna duena, eta CO 2-tan deskonposatzeko? Prozesu energetikoaren

etekina %75a da, eta AH; (CO 2 , g) = -94 kcal • mo1-1,

Alrf (Ca0, ․)= -152 kcal • mor l , eta AH;(CaCO 3 , ․) = -289 kcal • mo1-1

dira.

122

V.C.7.- 1 g amonio nitrato 200 g uretan 18°C-tan disolbatu ondoren, tenperatura17,60°C da. Determinatu amonio nitratoaren disolbatze-beroa,

disoluzioaren c 1 cal • g -- I • K- I dela jakinik.

V.C.8.- Bi disoluzio, A eta B, 25,08°C-tan daude, eta nahastu egiten dira; nahastuondoren tenperatura 26,25°C delarik. Jakinik A disoluzioa 400 ml-takoadela, azido monoprotiko batean 0,2 M izanik, eta B disoluzioa 100 mlNaOH 0,8 M dela, determinatu neutralizazio-beroa 1 mole azidorentzat.Suposatu disoluzio bien dentsitatea 1,00 g • cm- 3 dela, eta beroespezifikoa, 1,00 cal • g - I • K- I dela.

V.C.9.- Ondoko datuak erabiliz, 298 K-etan

A1F3 (g) —> A1F2(g) + F(g) AH° = 156 kcal

A1F2(g) --> A1F(g) + F(g) AH° = 107 kcal

A1F(g) —> Al(g) + F(g) AH° = 160 kcal

a.- A1F3 (g) —> A1(g) + 3 F(g) erreakzioaren AH°-a determinatu.

b.- A1F loturaren energia determinatu.c.- A1F 3 (g) Al(g) + 3 F(g) erreakzioaren q, eta qp determinatu.

V.C.10.- Potasio sulfatotan 0,5 M den ur-disoluzio baten 1 1 prestatzeko behar denkantitatea, ondoko erreakzioen bidez lortzen da:

KNO3 (s) + H2SO4 (1) +Hg (1) —> K2SO4(s) + HgSO4 (s) + NO (g) + H20 (I)

KNO 3 (s) + H2SO4 (1) —> K2SO4(s) + HNO 3 (g)

Kantitate horren %60a lehen erreakzioaren bidez, eta beste guztiabigarren erreakzioaren bidez lortzen dela jakinik, determinatu:

a.- Behar den azido sulfurikoaren kantitatea, honen purutasuna %40abada.

b.- Absorbatzen edo askatzen den bero-kantitate totala, azpiko datuekin

konposatuak KNO 3 (S) H2 SO4 (1) K 2SO4(s) HgSO 4 (s) NO(g) H2 0(1) HNO ,(g)

Al-qkcal • mol -- I –119,9 –192,9 –340,6 –168,3 21,6 –68,32 –34,4

V.C.11.- 40 g izotz, —10°C-tan, 120°C-tan dagoen lurrunetan bihurtzen dira.Zenbat bero behar izan da?

V. Termodinamika

123

Datuak: cp (H 20,․) = 0,5 cal • g-i .K-1; cp (H20,1) = 1 cal • g-1 • K-1;

cp (H20,g) = 0,5 cal • g- 1 - K- 1 ;= 80 cal g-1,Mlfusio(1126,S)

ABbaporatze(H20,1) = 540 cal • g-1

V.C.12.- 50 g H20 303 K-etan eta 50 g H20(s) 263 K-etan nahastu egiten dira.Determinatu

a.- Sistemaren bukaera-tenperatura.b.- Orekako izotz-kantitatea.

Datuak: cp (H20,1) = 4,184 J • g- l • K- 1 , cp (H20,․) = 2,092 J•K-1 -g-1,

izotzaren fusio-beroa 334,72 J • g-1.

V.C.13.- Ponpa kalorimetro batean 1,17 g bentzeno likido erretzen dira, bolumenakonstante mantenduz eta 25°C-tan. Askatzen den beroa 11,72 kcal da.Kalkulatu

a.- 25°C-tan eta 1 atm-tan, C 6H6(1)-aren formazio-entalpia, zera jakinik,

H20 (1)-aren eta CO2 (g)-aren formazio-entalpiak -68, 32 kcal • mo1-1

eta -94,03 kcal • mo1- 1 direla.b.- Zein izango litzateke konbustio-entalpia 350 K-etan?

Datuak:Cp (C 6 H6 ,1) = 32,4 cal • mo1- 1 • K-1 ; cp (H2 0,1) = 18 cal •mo1- 1 • K-1;

cp (CO2, g) = 8,96 cal • mol- 1 • K-1;

cp (02, g) = 7,05 cal • mo1- 1 • K-1

V.C.14.- Determinatu ondoko erreakzioaren AH-a 398 K-etan:

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) AH298 = -283,33 kJ

Datuak:cp (H2 , g) = 29,02 - 8,35 • 10-4 T + 20,80• 10-7 T2 J • mo1- 1 K-1;

cp (N2, g) = 27,26 + 5,23• 10- 3 T - 4,18 • 10-9 T2 .1 mo1- 1 K-1;

cp (NH3 , g) = 25,86 + 32,94 10- 3 T - 30,42 • 10-7 T2 J • mo1- 1 • K-1

V.C.15.- a.- 1 mol heptano gas 25°-tan oxigenotan zeharo erretzen deneangertatzen den entalpia-aldaketa kalkulatu.

b.- Goiko erreakzioan askatzen edo absorbatzen den beroa, 20°C-tandagoen ur kantitate bat berotzeko erabiltzen bada, 40°C-takotenperatura lortzen da. Kalkulatu uraren masa.

124

Datuak: c p (H 20,1) =1 cal • g- 1 • K- 1 ; A1-4.(C,g) =17,7 kcal • mol

AFVf (H,g) = 52,1 kcal • mol- 1 A1-1°f. (0,g) = 59,1

OHf (H ZO,1)=-68,32 " AH°(C–C)= 82,6

AH° (C = 98,7 AH° (C = 0) =192,96 kcal • mo1-1

V.C.16.- Metanoa metxero batean erretzen deneko prozesuaren etekina %80a delajakinez,

a.- 1 mole metano 25°C-tan erretzen denean, askatzen den bero--kantitatea determinatu, prozesua presio konstantez egiten bada.

b.- Prozesua 200°C-tan eginez, askatzen den bero-kantitatea 2 kg urberotzeko erabiltzen da; jakinik hasieran ura 200°C-tan aurkitzendela, kalkulatu bukaerako tenperatura.

Datuak:

CH 4 (g) CO2(g) 02 (g) H20 (g) H20(1)

AH/kcal • mol - 1

cp/ cal • mol -1 - K -1

—17,89

7,5

—94,05

7,7 6,5

—57,80

8,15

—68,32

18

V.C.17.- Gas ideal baten mole bat, 2 1-tatik 20 1-tara isotermikoki, 298 K-etan,espanditzen da. Determinatu prozesuaren AS-a eta sistemak absorbatzenduen beroa,

a.- Prozesua itzulgarria denean.b.- Prozesua itzulezina denean.

V.C.18.- Gas ideal baten 1 mole espanditu egiten da 122 K-etan 10 1-tatik 25 1--taraino, hurrengo bideak jarraituz:

a.- Hasieran isotermikoki (122 K-etan) 15 1-taraino espanditzen da.b.- Gero prozesu isobaro batean gasa espanditu egiten da 20 1-taraino.c.- Azkenean, bukaera-bolumena lortu arte, espanditu egiten da prozesu

adiabatiko batean. Prozesu guztiak itzulgarriak direla jakinik,kalkulatu W, q, AE , AH, eta AS pausu bakoitzean.

Datuak: cp = 20,85 J • mo1- 1 • K- 1 ; R = 8,3144 J • mo1- 1 • K-1

V. Termodinamika 125

V.C.19.- 1,80 kg izotz 1 atm-tan eta 260 K-etan, Dewar-ontzi batean likidotzendira. Dewar-ontzia adiabatikoa da, eta beraren barruan 3,6 kg H 20 (1) 350

K-etan daude. Oreka-tenperatura determinatu, eta izotzaren eta Dewar--ontziko uraren AS-ak kalkulatu, p = kte dela suposatuz.

Datuak:

cp (H20, 1) = 75,39 J mol- 1 • K- 1 ; cp (H20, ․ ) = 36,56 J • mo1- 1 • K-1;

AHfusio(H20,․) = 6009 J • mo1-1

V.C.20.- 120°C-tan dauden 200 g Au (cp = 0,0313 cal g-i • K-1), 10°C-tan

dauden 25 g ur gainera erortzen dira (cp (H20,1) = 1,0 cal • g- 1 • K-1)

Sistema, oreka lortu arte, Dewar-ontzi batean aurkitzen da. Determinatu

a.- Bukaera-tenperatura.b.- Au-aren AS-a prozesu honetan.c.- H20(1)-aren AS-a prozesu honetan.

V.C.21.- 0,1 mol nitrogeno isotermikoki espanditzen dira 300 K-etan, 250 cm3-tik1,00 dm 3 -ra. Nitrogenoa gas ideala dela suposatuz, determinatusistemaren entropia-aldaketa eta sistemak absorbatzen duen beroa

a.- Prozesua itzulgarria bada.b.- Prozesua itzulezina bada.c.- Prozesu itzulezina espontaneoa al da?

V.C.22.- Ontzi isolatu batean, presio atmosferikoan, -20°C-tan dauden 40 g izotzela 15°C-tan dagoen ur-kantitate bat nahastatzen dira, lortutako bukaera--tenperatura -10°C-takoa delarik.

a.- Zein da izotzari gehituriko ur-kantitatea?b.- Prozesuaren espontaneitatea justifikatu, prozesuaren AS-a kalkulatuz.

Datuak: c (izotza) = 0,5 cal • g-i • K-1; cp (ura) = 1 cal • g-1 • K-1;

L‘lrfusio (H20, s) = 80 cal • g-1

V.C.23.- Etilenoaren formazio-erreakzioaren AG° eta AS-a determinatu, 1 atm-taneta 298 K-etan. Erreaktiboen eta produktuen formazio-entalpiak etaentropia absolutuak tauletan begiratu. Halaber, determinatu K.

126

V.C.24.- H20(g) + CO(g) --> H2(g) + CO2(g) erreakzioaren AS°, AG° eta AH°-a

determinatu, datu hauek kontutan harturik:

AH kcal • mol -I ) AG kcal • mol -1 ) S°( ca1 . mol -1 • K-1)

CO (g) -26,42 -32,79 47,3

CO 2 (g) -94,05 -94,24 51,1

H 20(g) -57,80 -54,64 ?

H 2 (g) 31,2

a.- Determinatu halaber erreakzioaren AE-a 298 K-etan eta 1 atm-tan.Gasak ideala bezala konportatzen direla suposatu.

b.- H20-aren entropia absolutua determinatu.

c.- Erreakzioaren K-a, 298 K-etan.

V.C.25.- IC1 molekularen formazio-erreakzioaren AG°, AH°, eta AS°-adeterminatu, datu hauek kontutan harturik.

AH°(kcal - mol -1) AS°( cal • mol - 1 - K-I)

C1 2(g) 2C1(g) 57,9 25,63

I 2( g) —> 2I(g) 36,1 24,11

IC1( g) I(g) + Cl(g) 50,5 27,30

Iodoaren sublimazioa 15 34,38

Kloroaren eta iodoaren egoera standardak C1 2 (g) eta I2 (s) dira.

V.C.26.- Matraze batean zilar oxidoaren kantitate determinatu bat sartzen da. Haudeskonposatu egiten da, orekako oxigeno-presioa 13 Pa izan arte.Tenperatura 298,2 K da, eta erreakzioa, 2 Ag 20 4 Ag + 02 (g).

Determinatu:

V. Termodinamika 127

a.- Zilar oxidoaren dekonposaketaren K-a eta AG°-a, presio partzialakatm-tan neurtzen badira.

b.- Oxigenoaren presioa 1 Pa bada, AG-a derterminatu.c.- Berdin, oxigenoaren presioa 20 Pa bada.

SO2 (g) + 1/2 02 (g) S03 (g) erreakzioaren AG°, AH°, eta AS°-a

determinatu, taulak erabiliz.K-a determinatu 298 K-etan eta 600 K-etan. Suposatu AH-a eta AS-atenperaturarekin ez direla aldatzen.AG° (298 K) eta AG° (600 K) konparatu, kasu bakoitzean erreakzioaespontaneoa den ala ez esanez.

V.C.28.- a.- 2-butenoaren hidrogenazioaren beroa kalkulatu, produktua butanoadela jakinik.

b.- AH° eta AS'-a tenperaturarekin ez direla aldatzen suposatuz,determinatu erreakzio horren K-aren balorea 400 K-etan.

Datuak: 298 K-etan:

AH;(butano) = –29,81 kcal • mo1-1

AH°(C–H) = 99,0 kcal • mo1-1

A11°f(C,g) = 170,9

AH°(C=C) = 146,0

All°f(H,g) = 52,10

1.1

AH°(C–C) = 80,0

S°(butano) = 74,10 cal mo1- 1 • K- IS°(11 2 ) = 31,21 cal • mo1- 1 • K-1

S°(buteno) = 71,9

V.C.29.- HNO 2 (aq) delakoaren formazio-entalpia determinatu, datu hauek

kontutan harturik:

NH4NO2 (aq)

N2(g) + 2H20(1) + aq AH = –76,5 kcal

NH3(aq) + HNO2 (aq)

NH4NO2 (aq) AH = –9,0 kcal

2 NH3(aq)

N2(g) + 3 H2(g) AH = +40,6 kcal

2 H2(g) + 02(g)

2 H20(1) AH = –136,6 kcal

b.- HNO 2 (aq)-aren formazio-erreakzioan askatzen edo absorbatzen den

bero guztia 0°C-tan dauden 25 g izotz berotzeko edo hoztekoerabiltzen bada, zer tenperatura lortuko dugu 0,3 mol H 2 erabiltzen

direnean?

128

Datuak: cp (H20,1) = 1 cal • g-1 • K-1

Cp (H20, g) = 0,5 cal • g- 1 • K-1

Allbaporatze 540 cal • g-1 AHfuslo = 80 cal • g-1

V.C.30.- HCN delakoaren produkzio industrialean ondoko erreakzioetatik baterabil daiteke:

1.- CH4 (g) + NH3 (g) HCN (g) + 3 H2(g)

2.- CH4 (g) + NH3(g) + 3/2 02 HCN (g) + 3 H20(g) AH°= -113 kcal • mol-1

a.- Baldintza standardetan eta ikuspuntu energetikotik, zein da erreakzioegokiena?

b.- Determinatu zein den AIrf (H 20, g) -aren balorea.c.- Erreakzio bakoitzaren espontaneitatea determina ezazu 25°C-tan.

Datuak:

(CH 4 ,g) = -17,9 kcal • mo1-1

Al-Ff'.(NH 3 ,g)= -11,04 kcal • mo1-1

AH°f (HCN,g)= 31,2 kcal • mo1-1

S°(CH4 ,g)= 44,5 cal • mo1- 1 • K-I

S°(NH 3 ,g) = 46,01 cal•mo1- 1 - K-1

S°(HCN,g)= 48,23 cal • mo1- 1 K-1

S°(H 2 ,g)= 31,2 cal•mo1-1•K-1

S° (H 2 0, g) = 45,1 cal mo1- 1 •K-1

S°(02 ,g)= 49 cal mo1- 1 -K-1

V.C.31.- 298 K-etan hurrengo erreakzioen bidez

2 KBr (aq) + C12(g)

H2(g) + C1 2(g) +aq

KOH(aq) + HC1(aq)

KOH(aq) + HBr(aq)

Br2(1) + aq

HBr (g) + aq

2 KC1 (aq) +Br2 (aq)

2 HC1 (aq)

KC1 (aq) + H20

KBr (aq) + H20

Br2(aq)

HBr (aq)

AH° = -23 kcal

AH° = -78,4 kcal

AH° = -13,7 kcal

AH° = -13,7 kcal

AH° = -1,0 kcal

AH° = -20,0 kcal

Kalkulatu

a.- HBr-aren formazio-entalpia.b.- HBr-aren formazio-erreakzioaren K-a, 298 K-etan, S°(Br 2,1) = 35,4

cal • mo1- 1 • K- 1 , S°(H 2 ,g) = 31,2 cal • mo1- 1 • K- 1 eta

S°(HBr, g) = 47,4 cal • mo1- 1 K-1 direla jakinik.

V. Termodinamika 129

c.- K-a, 500 K-etan, AS'-a eta AH°-a tenperaturarekiko ez direlaaldatzen suposatuz, zein tenperaturatan izango da HBr-aren oreka--presioa altuagoa?

V.C.32.- 2 CO2 (g) 2 CO (g) + 02 (g) erreakzioaren AG-a 1 atm-tan eta 298

K-etan determinatu. Erreaktiboen eta produktuen formazio-entalpiak etaentropia absolutuak tauletan begiratu. Erreakzioa espontaneoa izango alda?

VI. Fase-aldaketak 131

VI. FASE-ALDAKETAK

A.- GALDERAK

VLA.1.- Baldintzak aldatuz, A konposatu bat hiru egoera fisikoetan ager daiteke.Hau jakinez, erantzun itzazu galdera hauek, arrazonatuz:

a.- Gas bat presioa gehituz, tenperatura guztietan isotermikoki likidotudaiteke. Zergatik?

b.- Posible da bi egoera orekan egotea? Eta hiru egoera? Zeintzubaldintzetan?

VI.A.2.- Gela batean, 1 1-tako A ontzi bat 1 1 urez beteta dago; beste gela batean,5 1-tako B ontzi batek 21 ur ditu. A eta B ontzien foimak hauek izanik,

A I I B

zer esan daiteke gela bakoitzeko uraren bapore-presioari buruz?Suposatu, gela biak tenperatura berdinean daudela.

VIA..3.- Butanoaren irakite-puntu normala –0,5°C da, eta bere bapore-presioa25°C-tan, 2,28 atm. Ondoko baieztapenetatik esan zein edo zeintzudiren zuzenak, arrazonatuz:

a.- 25 °C-tan bonbona batean dagoen butanoa 1 atm-tan badago, likidobezala egongo da.

b.- 25 °C-tan butano-bonbona batek 0,6 atm-tako presioarekin butanolikidorik ezin du eduki.

c.- Butanoaren tenperatura kritikoak 0 °C baino altuago izan behar du.d.- Butano likidoa duen bonbona bat 25°C-tan badago, bertatik

ateratzen den butanoaren presioa gero eta txikiagoa izango da.

VI.A.4.- Ondoko irudian, azido azetiko puruaren fase-diagrama errepresentatzen da.

a.- Zer prozesu errepresentatzen dute diagrama horretako lerrodesberdinek?

A

ln P

b.- Prozesu bakoitzean, presio eta tenperatura erlazionatzen dituenekuazioa adierazi.

c.- Irudiak ematen duen informazio numerikoaren bidez, determinatu:1.- Azido azetikoaren fusio- eta irakite-tenperatura normalak.2.- Azido azetiko likidoaren baporatze-entalpia. Tenperaturarekin

aldatzen ez dela suposatu.d.- Azido azetikoa A puntuak adierazten duen egoeran aurkitzen bada,

1.- Zein da azido azetikoaren bapore-presioa tenperatura horretan?2.- A puntuko presioan, zein tenperaturatan hasiko da irakiten?3.- A puntuko presioa konstante mantenduz, zer gertatuko da azido

azetikoa hozten denean?

132

Azido azetikoaren fase-diagram.

0

VI.A.5.- Ontzi ireki batean, likido bat dago, inguruarekin kontaktuan daukanazelera 20 cm 2-takoa izanik. Honela, likidoaren bapore-presioa, Ttenperaturatan, 30 mm Hg-takoa da. Nola eragingo dio likidoarenbapore-presioari:

a.- Likidoa beste ontzi batera pasatzeak, orduan kanpoarekin40 cm2-tako azalera daukalarik, tenperatura berdinean?

b.- Kanpoko presioaren aldaketak?c.- Tenperaturaren aldaketak?

VI.A.6.- Zer da bapore-presioa? Likido baten ala solido baten bapore-presioaizango da handiagoa? H20(1)-aren eta NaCl(s)-aren kasurako aplikatu.

VI. Fase-aldaketak 133

1 litro H20(1)-aren bapore-presioa, 25 °C-tan, neurtuz, A dela ikusten da.

a.- Nola aldatuko da A balorea 2 litro H20 erabiltzerakoan?b.- Zer gertatuko litzateke bapore-presioarekin tamaina desberdineko

ontzia erabiltzen denean? Eta esperimentua 40°C-tan egitendenean?

VI.A.7.- Anhidrido karboniko gasa, presio eta tenperatura determinatu batzutandago, eta likido bihurtzea nahi da. Horretarako presioa gehitzen da,baina nahiz eta presio oso handi bat egin, ez da likidotzen.

a.- Zein uste duzu dela konportamendu honen arrazoia?b.- Zeintzu faktore edo baldintza aldatu beharko dira anhidrido

karboniko hori likidotzeko?c.- Anhidrido karboniko gasa eta likidoa baldintza berdinetan orekan

egon daitezke?

VI.A.8.- Substantzia batek ondoko fase-diagrama daukala jakinik,

a.- (1) eta (2) puntuei dagozkien P eta T baldintzetan substantiza honenpropietateak azaldu.

b.- Substantzia honen partikulen energiak (abiadurak) hiru egoeradesberdinetan eztabaidatu.

P/atm

P2 — 2

1

•

Tt T2 T3 --> T/K

VI.A.9.- B substantzia hipotetiko batentzat ondoko datuak ezagutzen dira, puntukritikoa: 80°, 1,86 atmfusio-puntu normala: 1 °CB(s)-aren bapore-presioak, —20°C-tan, —10°C-tan eta 10°C-tan, 0,29atm, 0,38 atm eta 0,77 atm dira hurrenez hurren.B(1)-aren bapore-presioak, —20°C-tan, +10°C-tan eta 20°C-tan, 0,38atm, 0,58 atm eta 0,67 atm dira hurrenez hurren.

134

a.- B konposatuaren fase-diagrama errepresentatu.b.- B konposatuaren irakite-puntu normala determinatu.c.- B konposatuaren hiru faseak zein puntutan koexistituko diren

eztabaidatu.d.- 83°C-tan B(1) eta B(s) lortzea posible izango da? Eta B(1)-a, 0,4

atm-tako presioa baino presio baxuagoetan?

VI.A.10.- Substantiza baten fase-diagrama 8. galderan agertzen dena da.

a.- p i > 1 atm dela jakinik, posible da substantzia hori baldintza

standardetan likido bezala aurkitzea?b.- T3 tenperaturan, likidotan transforma daiteke substantzia hori?

VI.A.11.- A konposatu hipotetiko batentzat, datu hauek ezagutzen dira.

Puntu kritikoa, 30 atm, –20°CFusio puntuak, 30 eta 15 atm-tan, –59 eta –65 °C, hurrenez hurren.Bapore-presioak, egoera solidoan, –89, –81 eta –74°C-tan, 1,5; 3;eta 4, 5 atm, hurrenez hurren.

a.- Konposatu honen fase-diagramaren eskema egin.b.- Zer esan daiteke konposatu honen irakite-tenperatura normalari

buruz?c.- Konposatua –95°C-tan eta 2,5 atm-tan aurkitzen bada, likidotzeko

mekani smo esperimental baten prestaketaren muntaketak penamereziko luke? Eta konstante mantentzen dena tenperatura denean?

d.- Zer gertatuko litzateke konposatu hau –10°C-tako tenperaturakonstantez likidotzen saiatuko bagina?

e.- Konposatua –10°C-tan eta 20 atm-tan aurkitzen bada, presiokonstantez tenperatura –80°C-taraino beheratzen denean aurkidaitezkeen egoera desberdinak azal itzazu.

VI.A.12.- Ondoko esaldiak eztabaidatu:

a.- Baldintza batzutan gas bat likidotzea ez da posible.b.- Ez da posible substantzia baten hiru egoerak baldintza determinatu

batzutan, orekan, koexistitzea.c.- Zenbat eta tenperatura txikiagoa, solido baten bapore-presioa

altuagoa da.

VI.A.13.- Anhidrido sulfurosoaren puntu kritikoa 157°C-tan eta 78 atm-tan dago,eta anhidrido sulfuroso likidoak, 25°C-tan, 3,8 atm-tako bapore-presioadu. Esan, azalduz, ondoko baieztapenetatik zeintzu diren zuzenak:

VI. Fase-aldaketak 135

a.- Anhidrido sulfurosoa, 25°C-tan eta presio atmosferikotan, gasa da.b.- Anhidrido sulfurosoz betetako tanke batek, 25°C-tan, 5 atm-tako

presioa ukan dezake.c.- 150°C-tara eta 80 atm-tako presiora hoztutako anhidrido sulfuroso

gaseosoa kondentsatuko da.d.- Anhidrido sulfurosoaren irakite-puntu normala 25°C eta 157°C

tartean aurkitzen da.

B.- PROBLEMA EBATZIAK

VI.B.1.- 100 litro aire, 20 °C-tan eta 1 atm-tan, eter etilikoarekin nahastatzen dira,airea eterretan saturatuta ateratzen delarik, baldintza berdinetan. Kalkulatu:

a.- Zenbat gramo eter baporatzen diren.b.- Nahasturaren bolumen finala.c.- Nahastura 10 atm-taraino isotermikoki konprimatzen denean,

zenbat eter errekuperatuko den.

Datuak: P, (eterra, 20°C) = 422 mm Hg

Ebazpena:

a.- Airea 20°C-tan, eterretan saturatuta ateratzen bada 1 atm-tan,eterraren frakzio molarra nahasturan ezaguna izango da, zereneterraren presio partziala bere bapore-presioa izango baita. Beraz,

Peter = 422 mm HgX = 0,555eter Posoa 760 mm Hg

eta

X airea 1 X eter 0,445

Zenbat gramo eter baporatzen diren jakiteko, eterraren mole--kopurura bapore-fasean determinatu behar da:

n aire neter X aire n aire X aire = X eter

n totala ntotala X eter neter

n atre X eter neter

X aire

Erlazio horretan dena ezaguna da, n a,„ izan ezik. Baina

kantitate hau determina daiteke, eterrez saturatu aurretikokantitatearen berdina izango baita:

P• V 1 atm • 100 1 = 4,160 molnaire R • T 0,082 atm • 1 • mo1 -1 • K-1 (273,15+20) K

4,160 mol • 0,555neter = = 5,188 mol

0, 445

Gramotan, eter etilikoaren (CH 3 -CH 2-0-CH 2 -CH 3 ) pisumolekularra 74,123 denez, 384,5 gramo baporatzen dira.

a. emaitza: 384,6 g eter

b.- Bolumenaren determinazioa airearen edo eterraren presiopartzialarekin eta mole-kopuruarekin egin daiteke; eterrenarekineginez,

v = n eter •R T _

P eter

5,188 mol • 0,082 atm • 1 • mo1 -1 • K-1. 293,15

(422 /760) atm

= 224,60 1

b. emaitza: 224,60 1

c.- Nahiz eta presioa gehitu, tenperatura aldatu ez denez, eterrarenpresio partziala berdina izango da, 422 mm Hg, eta bapore-eran ezdagoena kondentsatu egingo zen:

Peter = 422 mm Hg= 0,0555x eter =

P osoa (10 760) mm Hg

eta

Xaire = 1 – Xeter = 0,9445

nai„ berdina izango denez, hots, naire = 4,160 izango denez,

naire X ete 4,160 mol 0,0555neter

r = = 0,244 mol

136

X aire 0,9445

VI. Fase-aldaketak 137

Beraz, bapore-eran 0,244 mol badaude, kondentsatu edoerrekuperatu direnak hauek izango dira:

5,188 mol – 0,244 mol = 4,944 mol

eta gramotan, 4,944 mol • 74g,123/mol = 366,5 g.

c. emaitza: 366,5 g.

VI.B.2.- Karbono tetrakloruro likidoaren bapore presioak, tenperaturadesberdinetan, ondoko taulan ematen dira:

T/°C 10 20 30 40

p/mm Hg 56,0 91,0 143,0 215,8

a.- Determina baporatze-prozesuaren AH-a.b.- Tarte horretan, AH--baporatze-a konstante al da?c.- Zein da karbono tetrakloruroaren bapore-presioa 15°C-tan?

Ebazpena:

a.- Karbono tetrakloruroaren bapore-presioa ondoko prozesuarenoreka-konstantea da:

CC1 4 (1) #. CC14(g)

Clausius-Clapeyron-en ekuazioa jarraituz, bapore-presioatenperaturarekin honela aldatzen da:

AH ASln p = +

RT R

non p, bapore-presioa, atmosferatan, delarik, T, tenperaturaabsolututa, AH, baporatze-prozesuaren entalpia-aldaketa, eta AS,prozesu berdinaren entropia-aldaketa.

AH-a eta AS-a tenperaturarekin konstanteak direla suposatuz,ln p vs. 1/T errepresentatuz, lerro zuzen bat lortuko da, malda–AH/R delarik.

p/atm 7,36 • 10-2 0,120 0,188 0,284

T/K

eta

ln p

283,15 293,15 303,15

—2,61 —2,12 —1,67

313,15

—1,26

1— • 103/K-1 3,532 3,411 3,299 3,193T

errepresentatuz, zuzen bat ateratzen da, maldatik —AH/R = —4000 K

OH = 33, 3 kJ • mo1-1

a emaitza: 33,3 kJ • mo1-1

138

-1,2—

-1,4—

-1,6—

-1,8—

-2 —

-2,2—

-2,4—

-2,6—

ln P

3 3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

b emaitza: bai

c.- Bapore-presioa 15 °C-tan, grafikotik determina dezakegu:

15 °C 288,15 K 1 = 3,470 • 10-3K-1T

eta grafikoan, tenperatura horretan, zera ikusten da:

VI. Fase-aldaketak 139

ln p = —2,36 p = 0,0944 atm; p = 71,76 mm Hg

c emaitza: 71,76 mm Hg

VI.B.3.- Cu(s)-aren eta Cu(1)-aren bapore-presioak tenperaturarekiko honelaaldatzen dira, errespektiboki:

17260log p (mm Hg) = + 9,23

16870log p (mm Hg) = + 8,91

T

Determina

a.- Puntu hirukoitzaren tenperatura eta presioab.- Cu(s)-aren fusio-entalpia eta fusio-entropia, tenperaturarekin ez

direla aldatzen suposatuz.

Ebazpena

a.- Puntu hirukoitzean, solidoaren eta likidoaren bapore-presioakberdinak dira, beraz,

pv (solido) = p v (likido)

log p v (solido) = log p, (likido)

17260 16870 + 9,23 = + 8,91; Th = 1 2 1 , 75 K

Presioa determinatzeko, ekuazio bata zein bestea erabil daiteke:

17260 log p (mm Hg) = + 9,23 = —4,93;

1218,75

p h = 1,17 • 10 -5 mm Hg

a emaitza: 1218,75 K, 1,17 • 10- 5 mm Hg

b.- Sublimazio- eta baporatze-prozesuen AH-a eta AS-a determinatuz,AHfusio eta AS fusio determina daitezke:

AHfusio AHsub AHbap

ASfusio AS sub ASbap

Solido baten bapore-presioa tenperaturarekin honela aldatzen da:

lnp - AH sub ASsub (1)RT

Presioa atm-tan jarriz, hots, log p (mm Hg)-tik ln p (atm)-tarapasatuz,

ln p(atm) = 2,3026 log p(atm) = 2,3026 log (p (mm Hg)/760)

ln p(atm) = 2,3026 log p(mm Hg) - 6,6333

ln p (atm) = 2,302617260+

9,23T

39742, 62ln p (atm) = + 14,620

T

-6,6333

Ekuazio hau, (1) ekuazioarekin konparatuz,

AH sub = 39742,62 KR

AS sub = 14,620R

= 330,44 kJ • mo1-1AHsub

subAS = 121,56 J • K -1 • mo1-1

Likidoaren bapore-presioarekin berdin eginez,

87 0ln p (atm) = 2,3026 r + 8,911-6,6333

L

16T

,ln p

38844, 86(atm) = + 13,883

T

Eta konparazioz,

AH bap =, AH bap = 322,97 kJ • mor l3884486 K

R

ASbap AS bap13,883, =

13 115,43 J • K -1 • mo1-1R

140

VI. Fase-aldaketak 141

Honela,

All fusio = AHsublimatze AHbaporatze 7, 47 kJ mo1 -1

AS sublimatze —AS fusio ASbaporatze = 6,13 .1 • K -1 • mo1-1

b emaitza: AH fusio = 7,47 kJ • mo1 -1 ; ASfusio = 6,13 J • K -1 • mo1-1

C.- PROBLEMAK

VI.C.1.- 1 litro aire 760 torr-etan eta 86°C-tan, 1 ml urarekin tenperaturaberberan nahastatzen da, esperimentuaren zehar gas-fasearen bolumenakonstante mantentzen delarik. Tenperatura horretan, uraren bapore--presioa 451 torr da, eta bere dentsitatea 0,99 g • cm- 3 da. Oreka lortzendenean, determinatu:

a.- Zein den presio totala.b.- Zenbat mole ur baporatuko diren.c.- Zer bolumen ur geratuko den likido bezala.

VI.C.2.- 0,1 mol bentzeno 25 °C-tan aurkitzen dira.

a.- Zein izan behar da ontziaren bolumena bentzeno guztia gas-egoeranaurkitzeko?

b.- Zein izango da bentzenoaren presioa ontziaren bolumena 12 1denean?

c.- Eta 301 denean?

Datua: Bentzenoaren bapore-presioa (25 °C-tan) = 92 mm Hg

VI.C.3.- Bentzenoaren bapore-presioak tenperatura desberdinetan hauek dira:

p/mm Hg 75 118 181 269

T/°C 20 30 40 50

Demagun bentzeno-baporezko muestra bat 50°C-tan eta 120 mm Hg-tanaurkitzen dela.

142

a.- Isobarikoki 40°C-rarte hozten denean, bentzenorik kondentsatukoal da?

b.- Eta 30 °C-rarte hozten denean? Eta 20°C-rarte?c.- Determinatu bentzenoa kondentsatzen hasten deneko tenperatura.d.- Metodo grafiko baten bidez determinatu AH (baporatze)-a

VI.C.4.- Karbono disulfuroaren bapore-presioa 0°C-tan 128 mm Hg bada, etabaporatze-beroa 6850 cal • mo1- 1 , kalkulatu bere irakite-puntu normala.

VI.C.5.- Uraren baporatze-beroa 540 cal • g- 1 bada, zein da egin behar dugunpresioa ura irakiteko 75°C-tan?

Datua: Uraren irakite-tenperatura normala: 373 K.

VI.C.6.- Azetonitriloaren irakite-tenperatura normala 353 K da eta baporatze--beroa, tenperatura horretan, 29,85 kJ • mol- I . Presioa 5,055 • 104N • m-2 izanik, kalkulatu bere irakite-tenperatura.

VI.C.7.- Argon solidoaren eta likidoaren bapore-presioak honela adieraz daitezkehurrenez hurren:

log p (N m-2) = 407,2+ 9,699

log p (N m-2) = 365,5+ 9,085T

Kalkulatu puntu hirukoitzaren tenperatura eta presioa.

VI.C.8.- Anhidrido karboniko solidoaren eta likidoaren bapore-presioak honelaespresa daitezke hurrenez hurren:

1360log p (N • m-2 ) = 11,986

T

log p (N • m-2 ) = 9,729874

T

Anhidrido karbonikoa presio atmosferikoaren pean likido gisanezin daitekela aurkitu froga ezazu.

VI.C.9.- Aluminio fundituaren baporatzearen Gibbs-en energia-aldaketastandarda, 1860 K-tan, 12,15 kcal • mo1- 1 da. Zein da aluminiofundituaren bapore-presioa tenperatura horretan?

VI. Fase-aldaketak 143

VI.C.10.- A(s)-aren eta A(1)-aren bapore-presioak tenperaturarekiko honelaaldatzen dira:

A(s): log p (mm Hg)= 1620

+8,1T

A(1): log p (mm Hg)= 1320

+7,1

Determinatua.- Puntu hirukoitzaren presioa eta tenperaturab.- Irakite-tenperatura normalac.- A substantziaren fusio-entalpiad.- Fusio-tenperatura normala 301 K dela jakinik, konposatu honen

fase-diagramaren eskema bat egizu.

VI.C.11.- Nitrobentzenoaren (C 6H5NO2) bapore-presioa ondoko taulan agertzendelarik:

T/°C

44,4 71,6 84,9 99,3 115,4 210

Pvimmtig 1 5 10 20 40 760

Kalkulatu:

a.- Hurrengo prozesuaren Gibbs-en energia-aldaketa standarda,298 K-etan:

C 6H5 NO2 (1) -> C6H 5NO2 (g)

b.- 4 1-tako ganbara batean, 50°C-tan, 3 cm3 nitrobentzeno likidosartuko balira, zenbat nitrobentzeno geratuko litzaiguke likidogisan?

Datuak: p (C6H 5NO2 ) = 1,174 g • cm -3 , 25°C-tan.

VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 145

VII. EZ-ELEKTROLITOEN DISOLUZIOAK

A.- GALDERAK

VI.A.1.- Nola prestatuko zenuke borax (Na2B407 10H20)-zko hiru ur-disoluzio,bata, gainsaturatua, bestea saturatua eta hirugarrena, diluitua, 20°C-tan,jakinez bere solubilitatea, tenperatura horretan, 70 g borax 100 g uretandela? Boraxaren solubilitatea tenperaturarekin gehitzen bada, zer esandaiteke disoluzio-prozesuaren AH-ari buruz? Beroa absorbatu ala askatuegiten da? Erantzunak arrazonatu.

VII.A.2.- NH 3 , HC1, 0 2 , CO 2 eta CH4 gasekin osotuta dagoen nahasturaekimolekular bat, uraren zehar, 25°C-tan, burbuilerazten da.

a.- Kualitatiboki azaldu, jatorrizkoarekin konparatuz, nolakoa izangoden uretan disolbatua geratzen den nahasturaren konposizioa.

b.- Zer aldatuko beharko genuke, metanoaren proportzioa uretan, besteosagai guztiena baino handiagoa izateko?

c.- Nola azal daiteke, normalean likido batean, solido batendisolbagarritasuna tenperaturarekin gehitzea, eta alderantziz gasbatena gutxitzea?

VII.A.3.- a.- Bi osagai hegazkor likidoren artean, zeintzu motatako disoluzio ez--ideal forma daitezke?

b.- Energiaren eta entropiaren aldaketak kontutan hartuz, zeinkasutan ez da egongo osagai bataren besteango disolbagarritasun--mugarik?

c.- Energia-aldaketa negatiboa dela suposatuz, nola aldatuko dira,kualitatiboki, nahasturaren konposizioarekiko, bapore-presionormala eta irakite-tenperatura normala?

d.- Zer ikusiko zenuke bi osagaien bereizketa distilazioz egiterakoan?

VII.A.4.- a.- Disoluzio bat ideal bezala noiz kontsidera daiteke? Raoult-enlegea ze baldintzetan betetzen da? Arrazonatu.

b.- Likido puru bi, 20°C-tan eta 1 atm-tan daude, azetona (bapore--presioa, 20°C-tan, 181,7 mm Hg), eta ura (bapore-presioa, 20°C--tan, 17,5 mm Hg). Likido biak, tenperatura aldatu gabe,nahastatzen dira. Nolakoa izango da nahasturaren bapore-presioa?

146

Osagai bakoitzaren bapore-presioarekin konparatu. Suposatudisoluzioa ideal bezala konportatzen dela.

c.- Zer prozedura segituko zenuke azetona eta ura bereizteko? Zerdistilazio-mota erabiliko zenuke? Zergatik? Prozesuaren pausuguztiak azaldu.

VII.A.5.- Bi substantiza likidoren nahastura bat, beraien molekulen artekoelkarrakzioak likido puruen molekulen artekoen elkarrakzioenordenakoak izanik, irakite-tenperaturaraino berotzen da. Honetanoinarrituz, ondoko baieztapenak eztabaidatu:

a.- Lortzen den baporea osagai ez-hegazkorrenean aberatsago izangoda.

b.- Edozein osagairen frakzio molarra bapore-eran, honela adierazdaiteke:

YA = X A .12)A° /(XAPA +XBPB)

c.- Lortzen den baporea osagai hegazkorrenean aberatsago izango da.d.- Lortzen den baporeak, osagai bietan, hasierako likidoaren

konposizio berdina edukiko du.

VII.A.6.- Normalki solido baten disolbagarritasuna uretan gehitu egiten datenperaturarekin. Berdin gertatzen al da gas batendisolbagarritasunarekin? Konportamendu bien zergatikoak eman,justifikatuz. Galdera honen erantzuna kontutan edukiz, zergatikChampagne-a kopa hotzetan zerbitzen da?

VII.A.7.- Solido baten disolbagarritasuna aldatzen al da presioarekin? Eta gasbatena? Justifikatu.

VII.A.8.- Metanolaren irakite-puntu normala 65°C da, eta eter etilikoarena,34,5°C.

a.- 1.- Likido bien bapore-presioak 25°C-tan konparatu, bien artekodesberdintasunaren azalpena maila molekularrean emanez.

2.- Zer gertatuko litzaieke bapore-presio horiei, tenperatura--gehipen baten kasuan?

VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 147

b.- Likido biak nahastatzen direnean bero-askapen bat gertatzen delajakinik,1.- Disoluzio horri dagokion bapore-presioa vs konposizio, eta

tenperatura vs konposizio eskemak irudikatu.2.- Zein eratako distilazio-mota erabiliko zenuke likido biak

bereizteko? Osagai bietatik, zeinek distilatuko luke?

VII.A.9.- A eta B konposatuen nahastura baten bapore-presioa, fase likidoaren etafase gaseosoaren konposizio desberdinetarako, irudian emanik dator.

a.- Disoluzioa ideala izan daiteke?b.- Zein da bi osagaietatik hegazkorrena?c.- Zein da P i presiotan dagoen disoluzioarekin orekan dagoen

baporearen konposizioa?d.- Irudikatu, kualitatiboki, eta presioa konstante denean, irakin-

-tenperatura versus konposizio delako diagrama, fase likidoarentzateta fase gaseosoarentzat.

e.- Nahasturaren osagaien bereizketa egiterakoan, zeinek distilatukodu, eta zergatik?

Pi

0 xA

VII.A.10.- A eta B konposatuen nahasturaren irakite-tenperatura, likido-faseareneta gas-fasearen konposizioarekiko irudian errepresentatzen da.

a.- Disoluzioa ideala izan daiteke?b.- Zein da handiago, A- ala B-aren bapore-presioa?c.- Zein da baporearen konposizioa, T 1 tenperaturatan disoluzioarekin

orekan badago?d.- Kualitatiboki, presioa versus gas-fasearen eta likido-fasearen

konposizioa errepresentatu, T = kte denean.e.- Nahasturaren bereizketa egiterakoan, zein distilatuko da? Zergatik?

148

x A --> 0,5 1

VII.A.11.- A substanzia baten disolbagarritasuna, 20°C-tan eta 100 g uretan, 6 gda, eta bere disolbagarritasuna tenperaturarekin gehitu egiten delajakinik, esan

a.- Nola presta daitezkeen disoluzio diluitu, saturatu etagainsaturatuak.

b.- Disoluzio-prozesuaren AH-a positiboa ala negatiboa izango den.c.- Disoluzioa ideala bezala konportatuko den ala ez.d.- Adierazi A substantizaren disolbagarritasuna 1) % pisutan, 2)

Molalitate bezala, 3) Molaritate bezala, 4) Frakzio molar bezala.

Suposatu p (disoluzio) = p (H20) = 1 g • cm-3 , eta A-aren pisu

molekularra, 75 g • mol-i.

B.- PROBLEMA EBATZIAK

VII.B.1.- a.- Azido klorhidrikozko ur-dizoluzio batean azido klorhidrikoarenfrakzio molarra 0,189 da, eta dentsitatea 1,160 g • cm- 3 . Determinatudisoluzioaren molaritatea eta molalitatea.

b.- Azido klorhidrikozko 1 M den disoluzio bat prestatu nahi da, bainaprestatu ondoren, baloratuz, 0,932 M soilik dela ikusten da.Kalkulatu 0,189-ko frakzio molarra duen disoluziotik zenbat litrobota behar diren disoluzioa 1 M izateko.

80 -

40 .

0 0

VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak

149

Ebazpena

a.- Molaritatea (M) honela defini daiteke.

solutuaren mole-kopurualitro-disoluzio

Beraz, disoluzioaren litro batean zenbat mole HC1 daudendeterminatuz molaritatea determina daiteke. Disoluzioaren dentsitatea1,160 g • cm-3 denez,

1 1 disoluziotan 1160 g disoluzio

eta

nHCI PM(HC1) g + n H20 • PM(H 20) g = 1160 g

Beste alde batetik, frakzio molarra ezagutzen denez,

nHCI X HC1 =

--> 0,189 (n Fici + nH20) = nHCInHC1 + nH20

Honela disoluzioaren 1 litrotan,

n HCI M°1 • 36,46 g • mol- 1 + n H20 MO1 18,015 g mo1- 1 = 1160 n H20 = 43,75 mol

0,189 • n Ho mol + 0,189 • n H20 mol = n HC n HCI = 10,20 mol

eta

m = 10 ' 20 mol = 10,2 M

1 1 disoluz.

Molalitatea (m) honela adieraz daiteke,

solutuaren mole - kopurua

kg disolbatzaile

M =

M =

150

eta 10,20 mol HC1, 43,75 mol disolbatzailetan (H 20) daudenez,

10,20 mol HC1, 43,75 mol • 18,015 g • mo1- 1 = 788,2 g uretan, eta

10,2 molm = = 12,95 molal

0,7882 kg

a.- emaitza: 10,2 M; 12,94 m

b.- Demagun 0,932 M den disoluzioaren 1 litrori 10,2 M dendisoluzioaren x litro gehitzen dizkiogula disoluzioa 1 M izan arte.Mole-kopurua mantendu egiten denez,

11 + x 1 = 1+x 1

0,932 M 10,2 M 1 M

11- 0,932 mol -1- 1+ x 1. 10,2 mol • 1- 1(1+x) 1 • 1 mol • 1-1

0,932 mol + 10,2 x mol = 1 + x mol

hots, x = 7,4 . 10- 3 1.

b.- emaitza: 1 litrori, 7,4 • 10- 3 1 gehitu behar zaizkio.

VII.B.2.- Gas bat lortzen den esperimentuetan, normalean hau uraren gainean batzenda, eta kalkuluak egiterakoan gasaren disolbagarritasuna uretan arbuiatuegiten ohi da. Determinatu zein den egiten den errorea, %-tan, ondokoesperimentuan. Esperimentu batean lortzen den oxigenoa uretan batzen da25°C-tan, presio partziala eta bolumena 1 atm eta 100 ml, hurrenez hurren,direlarik, erabilitako ur-bolumena 200 ml izan zen.

Datua, oxigenoaren disolbagarritasun-konstantea, 25°C-tan, 1,29 • 10-3

Ebazpena

Egiten den errorea determinatzeko, determina dezagun lehendabizi,oxigenoaren mole-kopurua, disolbagarritasuna arbuiatuz, eta gero,disolbagarritasuna kontutan hartuz.

VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 151

1.- Disolbagarritasuna arbuiatuz.

100 ml oxigeno, 1 atm-tan eta 25°C-tan lortzen dira, beraz, gas idealabezala konportatzen bada.

= 4 09 • 10-3molno2 R T 0,082 atm • l•mo1 -1 • K-1 • 298,15 K

2.- Disolbagarritasuna kontutan hartuz,

Oxigenoaren mole-kopuru totala gas-fasean daudenak eta uretan disolbaturikdaudenak izango dira. Gas-fasean daudenak, 4,09 10-3 mol dira, zeren 1 atm-taneta 100 ml-tan baitaude. Eta uretan disolbaturik daudenak honela determinadaitezke:

gas baten kontzentrazioa likido batean lege honen bidez adieraz daiteke,

[0 2 1 = K • P02

non K, disolbagarritasun-konstantea baita, eta tenperaturarekin bakarrikdependitzen baitu; Po, , presio partziala atm-tan, eta [02], kontzentrazioa.

Beraz, [02] = 1,29 • 10-3 • atm [02] = 1,29 • 10-3 mol • 1-1

200 ml uretan, oxigenoaren moleak:

no2 = 1,29 • 10-3 mol • 1- 1 • 0,2 1 = 2,58 • 10-4 mol

Eta oxigenoaren mole-kopuru totala,

4,09 • 10-3 mol + 2,58 • 10-4 mol = 4,35 • 10- 3 mol

Errorea honela determina daiteke

4,35 • 10-3 moletan (4,35 • 10-3 –4,09 • 10-3) moletako errorea100

x = %5,9 errorea egiten da.

emaitza: %5,9

P()2 • V 1 atm • 0,11

152

VII.B.3.- Karbonoz, hidrogenoz eta oxigenoz osoturiko konposatu ez-hegazkor bat,karbono- eta hidrogeno-portzentaiak %40 eta %6,66 direlarik hurrenezhurren, uretan disolbaturik dago, kontzentrazioa %0,20 pisutan izanikhonela, disoluzioaren bapore-presioa 20°C-tan ur puruarena baino 0,0035mm Hg baxuago da. Determinatu

a.- Konposatuaren formula molekularra.b.- Disoluzioaren presio osmotikoa.c.- Disoluzioaren izozte-tenperatura.

Datuak, Pv (H20, 1, 20°C) = 17,5 mm Hg;

AH (fusio, H 20) = 6,025 kJ • mo1-1

Ebazpena

a.- Konposatuaren formula molekularra determinatzeko, lehendabizi, formulaenpirikoa determinatu behar da, eta gero masa molekularra jakinez,formula molekularra determina daiteke. Formula enpirikoa portzentaiakjakinez determina daiteke, eta portzentaiak hauek dira, %40 C; %6,66 H;eta oxigenoarena, totala %100 izan behar denez, diferentziazdeterminatzen da:

100 – (40 + 6,66) = %53,34 O

Beraz, 100 gramotan zenbat mole dauden determinatuz, eta geroproportzioan,

04 g C: = 3,33 mol C 1 mol C

12,011 g • mol-1

H: 6,66 g = 6 61 mol H 2 mol H

1,008 g • mo1- 1'

5334 g O: = 3 33 mol 0 1 mol 015,999 g • mo1- 1'

Beraz, formula enpirikoa CH2O. Formula molekularra (CH 20)n izango da,eta n determinatzeko masa molarra determinatu behar da. Horretarako,disoluzioaren eta disolbatzailearen bapore-presioak ezagutuz etasuposatuz disoluzioa disoluzio ideala bezala konportatzen dela, Raoult-enlegea beteko da: p po •

VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 153

non P eta Po, disoluzioaren eta disolbatzaile puruaren bapore-presioakizanik hurrenez hurren, eta xp, disolbatzailearen frakzio molarra . Edo,

AP -, Po - xs

AP, disoluzioaren bapore-presioaren beherapena disolbatzailearekikoizanik, eta xs solutuaten frakzio molarra. Beraz,

0,0035 mm Hg = 17,5 mm Hg • x s —> xs = 2 . 10-4

eta disoluzioa %0,2 pisutan denez, 0,2 g solutu badaude, 99,8 gdisolbatzaile daude, hots,

0,2 g

ns PM g • mo1-1sx = = 2 • 10-4 =

n S + nD0,2 g + 99,8 g

PM g • mo1-118,015 g • mo1-1

nondik, PM = 180,5 g • mo1- 1 ateratzen baita

eta n determinatzeko,

n (12,011 + 2 - 1,008 + 15,999) = 180,5 —> n --. 6

formula molekularra C 6H 1206 izango da.

a.- emaitza: C61-11206

b.- Disoluzio baten presio osmtotikoa, disoluzio ideala bezala konportatzenbada, hau izango da,

7C =c-R•T

non rc, presio osmotikoa baita, c, kontzentrazioa molaritatetan adierazita,R, gasen konstantea, eta T, tenperatura absolutua.

Horregatik, presio osmotikoa determinatzeko kontzentrazioa molaritatetandeterminatu behar da.

solutuaren mole - kopuruaM =

litro - disoluzio0, 2 g

Solutuaren mole - kopurua =

= 1,1 1.10-3mol180,7 g • mol- 1

Solutu-gramo hauek 100 g disoluziotan daude, eta disoluzioa oso diluituadenez, disoluzioaten dentsitatea uraren dentsitatea = 1 g cm- 3 izangodela suposa daiteke.

1 11 • 103molM = ' = 1 11 • 10 -2 M

0,100 1 disoluz. '

eta

IC = 1,11 • 10-2 mol • 1- 1 • 0,082 atm • 1 • mo1- 1 • K- 1 • 293,15 K= 0,267 atm

b.- emaitza, 0,267 atm.

c.- Disoluzioaren izozte-tenperaturaren beherapena disolbatzailearekiko,disoluzioa ideala bezala konportatzen bada, honela adieraz daiteke,

AT = Kx • xs

non AT, izozte-tenperaturaren beherapena izanik, K x , konstantekrioskopikoa, eta x, solutuaren frakzio molarra, edo eta

AT = Kir, • m

non K r,,, konstante krioskopiko molala baita, eta m disoluzioaren

molalitatea. Konstante krioskopikoa disolbatzailearen naturarekin aldatzenda bakarrik, eta urarentzat,

R • Tf2usio 8,3144 J • mo1- 1 • K- 1 • 273,15 2 K2K xf (krioskopikoa) =

Afrfusio 6025 J • mol-1

K Xf = 102,96 K

eta AT = 102,96 K • 2,10-4 = 0,021 K

Beraz, disoluzioaren izozte-tenperatura 273,15 K – 0,021 K = 273,13 Kizango da.

c.- emaitza: 273,13 K = –0,021°C

154

VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 155

VII.B.4.- CC1 4-zko eta SnC1 4-zko nahastura batek 90°C-tan irakiten du, etatenperatura horretan bapore-presioak 1112 mm Hg eta 362 mm Hg dirahurrenez hurren. Nahastura disoluzio ideal bezala konportatzen delasuposatuz, determinatu

a.- Disoluzioaren kontzentrazioa distilatzen hasten denean.b.- Baporearen konposizioa.

Ebazpena

a.- Disoluzioa ideala bezala konportatzen bada, disoluzioaren bapore-presioa,Raoult-en legearen bidez adieraz daiteke.

PT = X CC1 4 PCC14 + X SnC14 PSnC1 4 = PCC14 + PSnC14

eta disoluzioa 90°C-tan irakiten badago, horrek esan nahi du tenperaturahorretan disoluzioaren bapore-presioa kanpoko presioa izango dela, hots,760 mm Hg izango da, distilazioa hutsean ez bada egiten.

760 mm Hg = X OE14 • 1112 mm Hg + xs,,c 14 362 mm Hg

eta X + XCC14SnC14 = 1 denez,

760 mm Hg = 1112 mm Hg xco 4 + (1 – xccd • 362 mm Hg

hots, xcc i4 = 0,531 eta xs,04 = 0,469

a.- emaitza, xco, = 0,531; xsnci4 = 0,469

b.- Baporea gas ideala bezala konportatzen bada, Dalton-en legea beteko du, hots,

PT = X CC14 P&14 + X SnC1 4 NnC14 = PCC14 + PSnC14

eta PT -a 760 mm Hg denez,

PCC14 0,531 1112 mm Hg = 590,47 mm Hg = xcc i4 1)&14

PCC14 eta Ycci =4

rT

590,47 mm Hg

760 mm Hg= 0,777;

1 – Yco4Ysnc1 4= 0,223

0,777; Ysno4b.- emaitza, Ycci4= 0,223

156

VII.B.5.- 40°C-tan, karbono tetrakloruroaren bapore-presioaPA da, etazikohexanoarena PB° da. Suposatuz likido biak disoluzio ideala osotzendutela eta frakzio molarrak x A eta xB direla,

a.- P;„ eta xB erabiliz, gas-fasean dauden frakzio molarrak

determinatzeko espresio bat lor ezazue.b.- Ziklohexanoaren bapore-presioa eta bapore-presio totala

determinatzeko espresioa lor ezazue,1.- Karbono tetrakloruroaren eta ziklohexanoaren frakzio molarrak

berdinak direnean.2.- Karbono tetrakloruroaren frakzio molarra, ziklohexanoaren

frakzio molarraren bikoitza denean.c.- Problema grafikoki ebatzi, baldin PA° = 43,3 mm Hg, eta

PB° = 184,6 mm Hg badira.

Ebazpena

a.- Gas-fasean egongo den presioa, disoluzioaren bapore-presioa izango da,eta hau disoluzio ideala bezala konportatzen bada, Raoult-en legeajarraituko du,

PT = X A • PA XB • PB = PA PB

PA , A osagaiak egiten duen bapore-presioa izanik, eta PB , B osagaiak

egiten duena.

Beste alde batetatik, gas-fasean dauden gasak (baporeak) gas ideala bezalakonportatzen badira, Dalton-en legea jarraituko dute,

PA XA PA = YA PT; YA = =n

FT PA° • X A Ps XB

Antzera, yB = PI; XB

PA X A PB° XB

YA /[1 1)1; XB 1, etaB

y = 1/[1 PA° XAPA•XA Pi; -xB

a.– emaitza, y A = 1/(1 +(PB •x B /PA • x A )), Y B = 1/(1 + (P;,xA/P1;x4)

VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 157

b.- Disoluzioa ideala bezala konportatzen bada, Raoult-en legea beteko da,

PB = X B • PB°

eta

PT = X B • PB° + X A • PA°

Honela, xA = xB deneko kasuan, xA + xB = 1 denez, xA = xB = 0,5 beraz,

PB = 0,5 PB

PT = 0,5 + 0,5• pc'k = 0,5(% +

Eta xA = 2 xB deneko kasuan, xA = 0,667 eta xB = 0,333 izango da.

Beraz, PB = 0,333 • PB

PT = 0,333-PB + 0,667 • 1),:,

b.- emaitza: 1.- PB = 0,5 • PB, PT = 0,5(PX +

2.- PB = 0,333 • PB> ; PT = 0,333 • f% + 0,667 P;,

c.- Problemaren ebatzia egiteko, P vs • x A errepresentazioa egin daiteke.

Ideala bezala konportatzen denez, errepresentazioak zuzenak izango dira(ikus irudia).

Beraz, PB(xA = XB) = 92,3 mm Hg; pT (xA = xi3) = 113,95 mm Hg

PB(xA = 2XB) = 61,53 mm Hg; PT(xA = 2xB) = 90,40 mm Hg

Eta A-B disoluzioaren bapore-presio versus konposizio diagramatenperatura horretan errepresentatzeko, presio bakoitzean yA determinatu

behar da, eta taulan agertzen diren baloreak, irudian ( ) bezalaerrepresentatuta daude.

X A 0 0,5 0,667 1

YA 0 0,190 0,319 1

c.- emaitza, (xA = xB) PB = 92,3 mm Hg; PT = 113,95 mm Hg; yA = 0,190

(xA = 2xB) PB = 61,53 mm Hg; PT = 90,40 mm Hg; y A = 0,319

158

200

P/mm Hg

160

- 200

- 160

120 P- 120

80 - 80

40 40

0 x A --111n 0,5

C.- PROBLEMAK

VII.C.1.- Gutxi gorabehera 0,1 M den azido klorhidrikozko ur-disoluzio batprestatzen da 12 M diren 8,5 ml, 1 litrotaraino diluituz; lorturikodisoluzioa baloratu egiten da sodio karbonatozko muestra batekin,

Na2CO3 + HC1 NaC1 + H20 + CO2

Erabilitako karbonatoaren pisua, 0,275 g da eta erabilitako azidoarenbolumena, 48,5 ml.

a.- Determinatu azidoaren molaritatea.b.- Azido-disoluzioa, bario hidroxidozko disoluzio bat baloratzeko

erabiltzen da.

Ba(OH) 2 + HC1 --> BaC12 + H20

Eta bario hidroxidozko 37,6 ml-k 43,8 ml azido kontsumitzendituztela ikusten da. Zein da hidroxidoaren disoluzioarenmolaritatea?

VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 159

VII.C.2.- Azido sulfurikoaren ur-disoluzio baten kontzentrazioa %98,00 pisutanda, eta dentsitatea 1,836 g • m1- 1 (20°C) da. Determinatu azidosulfurikoaren molaritatea, molalitatea, eta frakzio molarra.

VII.C.3.- Amonio nitratozko ur-disoluzio bat prestatu nahi dugu, berekontzentrazioa 50 g • 1- 1 izanik. Kalkulatu disoluzio horren 700 cm3prestatzeko, ze bolumen azido nitriko (p = 1,375 g • m1- 1 eta purutasuna%61,79) eta zenbat amoniako (p = 0,918 g • m1- 1 eta purutasuna %21,5)behar diren.

VII.C.4.- Oxigenoaren disolbagarritasun-konstanteak uretan tenperaturadesberdinetan ondoko taulan agertzen dira,

11 e C 0 10 20 30 40 50

K -103 2,19 1,72 1,41 1,195 1,055 0,952

Determinatu

a.- Oxigenoaren disolbagarritasun-konstantea 48,5°C-tan, grafikoki.b.- Oxigenoaren kontzentrazioa uretan 1,35 • 10-4 mol • 1- 1 baino

txikiago denean, ur-espezie batek denbora luze batean ezin duelabizi jakinik, determinatu ur-espezie hau bizi daitekeen 48,5°C-tan,atmosferatako baldintzetan.

c.- Ze tenperaturataraino berotu daiteke ura, inguruko baldintzetanespezie hau uretan bizirik egoteko?

Datua. Oxigenoaren kontzentrazioa atmosferan, 20 parte ehuneko,bolumenean.

VII.C.5.- Determinatu nitrogenoaren eta helioaren disolbagarritasuna uretan, 20atm-tan eta 25°C-tan. Zergatik itsaspekariek (submarinistek) nitrogeno--oxigeno nahasturaren ordez, helio-oxigeno nahastura erabiltzen dute?

Datuak. Disolbagarritasun konstanteak (25°C).

N2 = 0,65 • 10-3He = 0,41 • 10-3

VII.C.6.- Bentzenoaren eta toluenoaren bapore-presioak tenperaturaren funtzioz,ondoko ekuazioen bidez adierazita datoz:

160

Bentzeno:

, •

ln P388 103

(atm) = + 11,0

Tolueno:

4,72 -103ln P(atm) = + 12,6

T, tenperatura K-etan delarik. Bentzenoz eta toluenoz osotutakonahasturak disoluzio ideala bezala konportatzen direla suposatuz,kalkulatu:

a.- Nahastura baten frakzio molarra bentzenotan, nahastura horrek1 atm-tako kanpo-presiotan 97°C-tan irakiten duela jakinik.

b.- Aurreko disoluzioarekin orekan dagoen baporearen frakzio molarrabentzenotan.

c.- Bentzenoaren eta toluenoaren baporizazioko entalpiak eta entropiak.

VII.C.7.- Raoult-en legea betetzen dela suposatuz, 245 cm 3 uretan 43,68 g azukre

(C i 214220 1), 25°C-tan, disolbatzen direnean bapore-presioaren aldaketa

azaltzen da. 25°C-tan uraren dentsitatea 0,9971 g • cm- 3 da eta bapore-presioa 25,756 mm Hg. Dentsitatea tenperaturarekin ez dela aldatzensuposatuz, determinatu,

a.- Disoluzioaren izozte-tenperatura.b.- Disoluzioaren irakite-puntua.c.- Disoluzioaren presio osmotikoa 20°C-tan (M m).d.- Disoluzioaren bapore-presioa 100°C-tan.

Datuak. urarentzat Ke (molal) = 0,52 kg • mo1- 1 • K

Kf (molal) = 1,86 kg • mo1- 1 • K

VII.C.8.- Azukrearen (C 12H22011 ) disoluzio baten presio osmotikoa 1000 mm Hgda, 20°C-tan. Disoluzioaren 100 g, -2,00°C-taraino hozten badira,kalkula izozten den ur-kantitatea. Disoluzioaren dentsitatea1,00 g • m1- 1 dela suposatu.

Datua: Kf (H20) = 1,86 K • kg • mol-i

VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 161

VII.C.9.- Kotxeko irradiagailuaren uraren bolumena 20 1 da. Kalkulatu

a.- —10 °C-tan ura izozteko zenbat glizerina bota behar diogun.b.- Eta zenbat etilenglikol?

Datuak: Glizerina = CH2OH—CHOH—CH2OHEtilenglikol = CH2OH—CH2OH

VII.C.10.- 100 g bentzenotan, hidrokarburo ez-hegazkor baten 2,0 g (berekonposizioa %93,5 C izanik) disolbatzatzen dira. 20°C-tan, lortzen dendisoluzioaren bapore-presioa 74,01 torr da. Kalkulatu hidrokarburoarenformula molekularra.

Datua: Pv (bentzeno, 20°C-tan) = 74,76 torr.

VII.C.11.- Bentzenoaren irakite-puntu normala 80°C da, eta toluenoaren bapore--presioa tenperatura berdinean 350 mm Hg. Bien arteko disoluzioakideala bezala konportatzen direla suposatuz, kalkulatu

a.- Disoluzioaren presio totala 80°C-tan, bentzenoaren frakzio molarra0,2 denean, eta osagaien presio partzialak.

b.- Aurreko disoluzioarekin orekan dagoen gasaren konposizioa.c.- 80°C-tan, eta kanpo-presioa 500 mm Hg denean, irakiten duen

disoluzioaren konposizioa.

VII.C.12.- 1 g katalasa (gibelean dagoen entzima bat) uretan disolbatua dago.Disoluzioaren bolumena 27°C-tan 100 ml bada eta bere presioosmotikoa 0,745 mm Hg izanez, determinatu katalasaren masa molarra.

VII.C.13.- 20°C-tan, eter etiliko puruaren bapore-presioa 440 mm Hg da, eta 5,42g anilina, 100 g eter etilikotan disolbatzen direnean 421,82 mm Hg.Kalkulatu

a.- Anilinaren masa molarra.b.- Disoluzioaren izozte-puntuaren beherapena disolbatzaile

puruarekiko.c.- Disoluzioaren irakite-puntuaren gorapena.

Datuak: eter etilikoarentzat. Ke (molal) = 1,79 kg • mo1- 1 • K

Kf (molal) = 1,84 kg • mo1- 1 • K

162

VII.C.14.- MX 2 konposatu molekular baten 20 g-rekin eta bentzenozko

100 g-rekin osotzen den disoluzio baten irakite-puntua 82,9°C da. MXbeste konposatu molekular baten 10 g-rekin eta bentzenozko100 g-rekin osotutako beste disoluzio batena 81,9°C. Determinatu M-eta X-aren masa molarrak.

Datuak: Te (bentzeno) = 80,1°C

Ke (molal, bentzeno) = 2,53 kg • mo1- 1 - K

VII.C.15.- a.- 25 g etilo bromuroz eta 78,4 g etilo ioduroz osotutako disoluzio ia--ideal batek 40°C-tako irakite-puntua du, 398,6 mm Hg-tako

presiopean. Kalkulatu disoluzio horrekin orekan dagoen baporearenkonposizioa.

b.- Osagai berdinez osotutako beste disoluzio batek, 50°C-tan,543,2 mm Hg-tako bapore-presioa du; eta, disoluzio honekinorekan dagoen baporeak osagai bien kantitate ekimolarrak ditu.Kalkulatu disoluzioaren konposizioa.

c.- Kalkulatu etilo ioduroaren baporatze-beroa (4H°v).

Datuak: P, (C2H5Br, 40°C) = 721 mm Hg

Hv (C2H5Br) = 28,62 kJ • mo1-1

VII.C.16.- Alkohol metiliko-alkohol etiliko disoluzioen bapore-presioak 40°C-tan,eta mm Hg-tan, honela espresa daitezke:

P = 119 • X CH 3OH + 135

Tenperatura honetan zeintzu dira osagai puruen bapore-presioak?

VII.C.17.- 328 K-etan, etanolaren bapore-presioa 168 mm Hg da, eta metilziklohexanoarena, 280 mm Hg. Etanolaren konposizioa 0,68 bada,disoluzioaren bapore-presioa 376 mm Hg da. Disoluzio hau idealabezala konportatzen da?

VII.C.18.- 273,2 K-etan tolueno puruaren bapore-presioa 111 mm Hg da, etahexaklorobentzenoarena 309 mm Hg. Bien disoluzioentzat bapore--presioa konposizioarekiko errepresentatu eta disoluzioarekin orekandagoen baporearen konposizioa ere. Suposatu disoluzioak ideala bezalakonportatzen direla.

VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 163

VII.C.19.- Etanolak eta metanolak, ia-ideala den disoluzio bat osotzen dute.Etanolaren bapore-presioa 20°C-tan 44,5 mm Hg da eta metanolarenatenperatura berdinean 88,7 mm Hg. Etanolaren frakzio molarra,disoluzioarekin orekan dagoen gas-fasean, 20°C-tan, 0,344 dela jakinik,determinatu:

a.- Disoluzioan dauden metanolaren gramoak, guztira 60 g etanoldaudelarik.

b.- Zer presio egin behar den disoluzioak 20°C-tan irakiteko.

VII.C.20.- A eta B likidoek nahastura ideal bat formatzen dute. Disoluzio batek A--aren %25 mol du, eta disoluzioarekin orekan dagoen baporeak, 25°C--tan, A-aren %50 du. A-aren baporatze-beroa 20,92 kJ • mol- i da, eta B--arena 29,29 kJ • mol-I.

a.- A puruaren bapore-presioaren eta B puruaren bapore-presioarenarteko erlazioa kalkulatu, 25°C-tan.

b.- Erlazio berdina 100°C-tan kalkulatu.

VIII. Elektrolitoen disoluzioak 165

VIII. ELEKTROLITOEN DISOLUZIOAK

A.- GALDERAK

VIII.A.1.- Elektrolito baten disoluzioa uretan, ondoko erreakzioaren bidez adierazdaiteke:

AB A- B-

Konduktibitate espezifikoak neurtzeko tresna guztiak daudela etazelularen konstantea (1 / s) ezaguna dela jakinik, ondoko galderakerantzun, zergatikoa azalduz

a.- Elektrolito hori ahula edo sendoa den jakiteko, zer neurketa eginbehar da? Zer lege bete behar da kasu bakoitzean?

b.- AB elektrolitoa uretan ahula dela suposatuz, nola determina daitekedisoziatuta dagoen kantitatea? Disoziatzen den kantitate erlatiboa,AB-aren hasierako kontzentrazioarekin aldatuko al da? Zergatik?Arrhenius-en teoria betetzen dela suposatu.

VIII.A.2.- AT = K•m ekuazioa erabiliz, A-B ± tipoko gatzen pisu molekularrakkrioskopiaz determinatzerakoan, lortutako pisu molekularrak egiazkobalore zuzenen erdiaren inguruan aurkitzen dira.

a.- Zergatikoa adierazi.b.- Honelako gatzentzat krioskopian erabiltzen den ekuazioa idatzi,

termino bakoitzaren esanahia adieraziz.c.- Gatz hauen konportamoldea adierazteko, Arrhenius-en teoria erabili

al daiteke? Teoria hori erabiliz, zein ondoriotara helduko zinateke?

VIII.A.3.- 25°C-tan eta 1 atm-tan, NaAc eta HCN direlakoen disoziazio--konstanteak, » 1 eta 7,94 • 10- 10 dira errespektiboki.

a.- Elektrolito hauek ahulak ala sendoak diren esan, arrazonatuz.b.- Kasu bakoitzean konduktibitate molar limitea (p,o) nola determina

daitekeen azaldu.

VIII.A.4.- NaAc-tan 0,1 M den ur-disoluzio baten konduktibitate molarra 25°C-tan72,76 52- 1 cm2 mol--- 1 dela jakinik, eta konduktibitate molar limitea ur-

166

-disoluziotan, NaAc delakoarentzat, 90,95 S2- 1 cm-2 moi-1 dela,

determinatu, arrazonatuz, elektrolito hau osorik disoziatuta egongo denala ez, Arrhenius-en teoria eta Debye-Hckel-en elektrolitoen teoriaerabiliz.

VIII.A.5.- Hiru solidoren disolbagarritasuna uretan, 25°C-tan eta 1 atm-tan, hauekdira:

1.- A2B solido ionikoa, disolbagarritasuna = 38 mol • 1-1

2.- CD solido molekularra, disolbagarritasuna = 40 mol • 1-13.- F3G solido ionikoa, disolbagarritasuna = 10- 21 mol • 1-1

a.- Solido hauekin disoluzio antiizoztaile bat prestatu nahi da, uretan.Zeintzu erabiliko zenituzke? Zein izango da hoberena? Zergatik?

b.- Aurreko disoluzioetatik zeinek edukiko du konduktibitatehandiena?

c.- disoluzio onenarentzako, izozte-tenperaturaren aldaketaren etakonposatuaren molalitate errealaren arteko erlazioa determinatu.

d.- Disoluzio antiizoztaileak beste disolbatzaile batean prestatzenbadira, disoluzioaren izozte-tenperatura eta izozte-puntuarenaldaketa desberdinak dira. Hauek determinatzeko, disolbatzailearenzeintzu propietate edo ezaugarri ezagutu behar dira?

VIII.A.6.- Elektrolito baten konduktibitate baliokidea (A) kontzentrazioarekikoirudian adierazten den bezala aldatzen da.

a.- Elektroliota sendoa ala ahula da?b.- Elektrolitro honentzat, nola determina daiteke Ao ?c.- Zergatik erabili behar da "konduktibitate-zelularen konstantea"

disoluzioaren konduktibitatea determinatzerakoan? Zein da berarenadierazpidea? Nola determina daiteke?

VIII. Elektrolitoen disoluzioA 167

VIII.A7.- Azpiko taulan, HA elektrolito baten ur-disoluzioen konduktibitatebaliokideen baloreak ematen dira, kontzentrazioaren funtzioz,

c / M 10-4 10-3 10-2 0,05 0,1 0,2

A/Q- I • cm2 • baliok-I 92,9 34,0 11,3 5,12 3,63 2,58

a.- Datu hauetatik, azaldu ea elektrolito hau, ahul edo sendo bezalakonportatzen den ur-disoluzioetan.

b.- Nola determinatuko zenuke elektrolito honen Ao ? Determinazio--bide konkretu bat adierazi.

c.- Zergatik elektrolito baten konduktibitatea neurtzeko zelularenkonstantea ezagutzea beharrezko da?

VIII.A.8.- Substantzia baten disoluzio diluitu batzu prestatzen dira. Disoluziohauetan konduktibitate baliokidearen gehikuntza ahul bat behatzen da,kontzentrazioa gutxitzen denean. Gertakizun honen arrazoia zera da:

a.- Disoluzioa diluitzerakoan erroreak egin direla.b.- Substantzia honen konduktibitatea elektrolito ahul batena dela.c.- Disoluzioko ioien artean elkarrakzio elektrostatikoak gertatzen direla.d.- Konportamolde hau elektrolito sendo batena dela.

VIII.A.9.- Ondoko substantzien konduktibitate-limiteak, uretan eta 25°C-tan,konparatu nahi dira.

CH3—CH2OHCH3COOHNa2SO4

Horretarako, beharrezko diren aparatuak eta beharrezko litzatekeenbeste edozein produktu kimiko eskuragarri direlarik,

a.- Zeintzu esperimentu egin beharko zenituzke?b.- Hiru substamzia hotlen ui-disoluzio oso dilÜltuak prestatzen dira,

25°C-tan. Hiru disoluzioen irakite-puntuak kualitatiboki konparatu.

VIII.A.10.- Disoluzio hauek ia idealak kontsideratuz, izozte-puntua, irakite--puntua, eta presio osmotikoa konparatu.

1 M azukre (s), uretan1 M gatz (NaCI, s), uretan1 M metanol (1), bentzenotan (1)

168

VIII.A.11.- Ondoko disoluzioak dauzkagu: KC1-a, 1,0 M uretan; azukrea, 1,0 Muretan; Na2SO4-a, 1,0 M uretan; azukrea, 1,0 M etanoletan.

a.- Zeintzuk edukiko dute1.- Izozte-puntu berdina?2.- Irakite-puntu berdina?3.- Bapore-presio berdina?4.- Presio osmotiko berdina?

b.- a atalean agertzen diren disoluzioen neurketak, bakoitzarendisolbatzaile puruarenekin konparatu.

VIII.A.12.- Nola azal daiteke

a.- Azukre-disoluzio baten irakite-puntua, ur puruarena bainoaltuagoa izatea?

b.- NaCl-tan 0,1 M den disoluzio baten izozte-tenperatura,kontzentrazio berdineko azukre-disoluzio batena baino baxuagoaizatea?

c.- Mendi baten gailurrean ur-kantinplora ireki batean gas-burbuilakformatzea?

d.- Ur-disoluzio diluitu baten molaritatea (M) eta molalitatea (m) iaberdinak izatea?

VIII.A.13.- Ur-disoluzio bi daude, bata 0,1 M azukretan, eta bestea 0,1 M NaC1--tan.

a.- Disoluzio biak kimikoki berdinak dira?b.- Disoluzio biak dastatu gabe bereizteko, zeintzu esperimentu egin

behar dira? Esperimentuak egiteko modua zehazki azal ezazu.c.- Disoluzio biak presio- eta tenperatura-baldintza berdinetan

badaude, esan, arrazonatuz, disoluzio bien bapore-presioa berdinaizango den ala ez.

d.- Disoluzio bien ura baporatu egiten bada, azukrearen eta gatzarenkristalak agertzen dira. Solido-mota bien artean zeintzudesberdintasun egongo dira? Egoera solidoan daudenean,elektrizitate-eroaleak izango dira ala ez? Eta disoluziotandaudenean?

VIII.A.14.- Ondoko esaldia eztabaidatu:

- Elektrolito sendoen konduktibitate espezifiko molarra ez daaldatzen, ez kontzentrazioarekin, ez tenperaturarekin.

VIII. Elektrolitoen disoluzioak

169

B.- PROBLEMA EBATZIAK

VIII.B.1.- HC1, FeC13 eta BaC1 2 direlakoen ur-disoluzioetatik 1 amperetakokorronte elektrikoa bi ordutan zehar pasa erazten da. Kasu bakoitzean,anodoan askatzen den kloro-bolumena, baldintza normaletan neurtuz,determina ezazu. Kasu guztietan, anodoan eta katodoan gertatzen direnerreakzioak idatzi.

Ebazpena

HC1-a, FeC1 3 -a eta BaC1 2 -a elektrolikoak dira, eta uretan

disolbatzen direnean ioiak agertzen dira, eta hauek urarekin solbatatzendira:

HC1 + aq 1-1± (aq) + Cl- (aq)

FeC1 3 + aq Fe3+(aq) + 3 Cl- (aq)

BaC1 2 + aqBa2+ (aq) + 2 Cl- (aq)<--

Ikus dezagun 1 mol C1 2 askatzeko zenbat elektroi-mole behardiren. Anodoan, kloroaren oxidazioa gertatuko da:

2C1- (aq) —> C1 2 + 2 e -

Beraz, edozein kasutan, 1 mol C1 2 askatzeko 2 mol elektroi behar

dira. 1 mol elektroi garraiatzen duen elektrizitate-kantitatea Faraday-renkonstanteak adierazten duena da: 96485,6 coulomb. Ikus dezagun orain1 amperetako korronte elektrikoaren elektrizitate-kantitatea, ordu bitan:

Q=I•t= 1 ampere •(2•60•60) s = 7200 A • s = 7200 coulomb

eta 1 mol C12 askatzeko — 2 x 96485,3 coulomb behar dirax— 7200 coulomb

x = 0,0373 mol kloro askatuko dira

eta koroa gas ideala bezala konportatzen bada,

1 mol C12 22,4 1 baldintza normaletan

0,037 mol C12 — x

x = 0,8361 C12 askatuko dira, kasu guztietan

170

Katodoan eta anodoan gertatuko diren erreakzioak idazterakoan,katodoan erredukzioa gertatuko dela eta anodoan oxidazioa gertatukodela kontutan hartu behar da, horrela,

Katodoetan Anodoetan TotalaH+ + 2 e--->H2(g); 2 C1-C1 2 (g)+ 2 e-;2 CI-+ 2 H + —> C12+H2

Fe3+ + 3 e- Fe (s); 2 Cl- --> C1 2 (g) + 2 e-; 6 Cl- + 2 Fe2+ --->2 Fe + 3 C12

Ba2+ + 2 e- --> Ba (s); 2 Cl- C12 (g) + 2 e-; 2 Cl- + Ba2+ --> C12 + Ba

emaitza.- 0,836 1 C1 2 askatuko dira kasu guztietan

VIII.B.2.- Azido bentzoikotan 0,01 M den disoluzio baten konduktibitateespezifikoa 2,99 • 10-4 S2- 1 • cm- 1 da, eta urarena 8,6 • 10-7 S2- 1 • cm-1.Azido bentzoikoaren disoziazio-konstantea kalkulatu.

Datuak: Ao (NaC1) = 126,39; A 0(HC1) = 425,95;

A0 (C6H5COONa) = 82,41 S2- 1 cm2 • baliok-1

Ebazpena

Azido bentzoikoa (C 6H 5COOH) uretan disolbatzen denean

partzialki disoziatzen da, zeren elektrolito ahula baita, bere disoziazio--prozesua hau delarik:

C6H5COOH + aq *-2 C6H5C00- (aq) + H+(aq)

eta disoziazio-konstantea, azido ahula denez, (Ka):

[C6H5C00-1[H1K a =

[C6H5COOH]

Disoziazio-konstantea, a, disoziazio-graduaren fuotzioz jartiL,azido bentzoikoaren hasierako kontzentrazioa c baldin bada:

C6H5COOH aq C6H5C00-(aq) + H+(aq)t = 0t = (orekan)

c 0 0

c(1-a) coc ca

VIII. Elektrolitoen disoluzioak 171

(ca) (ca) ca2 K -

a c(1-a) 1-a

Elektrolitoa ahula denez, Arrhenius-en teoria beteko da,disoziazio-gradua honela adierazi ahal izango delarik:

a = —A0

non A azido bentzoikoaren konduktibitate espezifiko baliokidea baita, etaAo konduktibitate espezifiko baliokide limitea. Orduan, K a

determinatzeko, a determinatu behar da, eta oc determinatzeko A eta Ao

X • 1000 2 –1A = S2 • cm • baliokN

non x, azido bentzoikoaren konduktibitate espezifikoa baita, eta Nnormalitatea.

Xbentzoikoa = Xdisoluzioa Xdisolbatzailea (1-12°)

Xbentzoikoa 2,99 • 10-4 52- 1 • cm-1 - 8,6 • 10-7 Q- 1 • cm- 1 =

= 2,981 • 10-4S2- 1 • cm-1

Ikusten denez, disoluzioaren konduktibitatea eta azidobentzoikoarena ia berdinak dira, zeren urarena ia arbuiagarri baita.

–2 981 •• 10 -4 S� -1 • cm-1 • 1000 cm-3 • 1 1

A = '

= 29,81 W -1 • cm 2 • baliok-10,01 N

zeren azido bentzoikoarentzat, pisu baliokidea eta pisu molekularraberdinak direnez, N = M gertatzen baita. Ao-a determinatzeko,Kohlrausch-en lege esperimentala aplikatuz,

Ao(C6H5COOH)

Ao(C6H5COOH)

= X 0 (C 6H 5C001 + (C 6H 5COONa) -

-A0 (NaC1) = (425,95 + 82,41 - 126,39)2 • –1• cm 2 • baliok

= 382,97 S2-1 • cm2 • baliok-1

172

Honela,

A 29,81 L2-1 •• cm 2 baliok-1= =

-1 2 - = 0 ' 078

Ao 382,97 S� • cm • baliok 1

eta

K, = 0

'01 • (0,078)2

= 6,61 • 10-5

(1-0,078)

Emaitza: 6,61 • 10-5

VIII.B.3.- 291 K-etan berun sufatoaren disoluzio saturatu baten erresistibitatea3,10 • 104 • cm da, eta erabili den urarena 7,14 • 105 • cm. Determinaberun sulfatoaren disolbagarritasuna eta disolbagarritasun-konstantea(Ks) 291 K-etan.

Datuak 2L 0 (Pb2± ) =122 S2- 1 • cm 2 mo1- 1 ; Xo (SO42-)= 136 Š2- 1 • cm 2 mo1-1;

PbSO4 -a, gatz disolbagaitza da.

Ebazpena:

Berun sulfatoa elektrolito bat denez, uretan disolbatzen denadisoziatu egingo da, eta disoluzioa saturatuta dagoenean, solidoa etadisolbatuta dagoena orekan egongo dira:

PbSO 4 (s) + aq Pb2+ (aq) + SO4 (aq)

eta disolgabarritasuna [Pb2+1 =rSO4 1 izango da. Disoluzioa idealabezala konportatuko da solutu gutxi daukanean, eta hau egia da berunsulfatoaren kasuan, hau gatz disolbagaitza baita. Disolbagarritasun--konstantea honela espresa daiteke:

K s (PbSO4 ) = [Pb2+][S0 - 1

Ikusten denez, [Pb2+ 1 = [50 24- ] determinatu behar da. Hau,konduktibitate espezifikoa, x, eta konduktibitate espezifiko molarra,ezagutuz determina dezakegu:

VIII. Elektrolitoen disoluzioak 173

x (PbSO4 ) • 1000 X (PbSO 4 ) • 10001.1(PbSO 4 ) = MPbSO -

1\4 PbSO 4 4 j.,t (PbSO4)

Orain Xpbso 4 eta gpbso 4 determinatu behar dira:

1 1XPbSO 4 Xdisoluzio Xura

zeren konduktibitate espezifikoa erresistibitatearen inbertsua baita.

determinatzeko, PbSO4 gatz disolbagaitza dela kontutan hartubehar da, eta horregatik disoluzioan ioi gutxi egongo dira, eta:

P- = X0 (50 - ) + ko(Pb21 = (136 + 122)52-1 cm 2 mor i =

• mol= 258 Q-I • C 2 —1

Beraz,

3,10 • 10-5 S2 -1 • CM -1 • 1000cm 3 • 1 -1M = = 1,20 • 1 0 -4 M

258 S2 -1 • cm 2 • mol -1

eta disoluzioan dagoen PbSO 4 guztia disoziatuta dagoenez,

M (PbSO 4 (aq)) = M(SO 4. ± (aq)) = M(Pb2+ (aq))

Disolbagarritasuna honela geratzen da:.

1,20 • 10-4 mol • 1- 1 • 303,26 g • mo1- 1 = 3,639 • 10-2 g•1-1

eta disolbagarritasuna, solutuaren kantitatea 100 g disolbatzailetanbezala adierazten denez, eta disoluzioa oso diluitua bada, dentsitatea1 g • m1- 1 dela suposatuz,

Pdisoluzio Pura

• cm= (3,24 • 10 -5 - 1,40 • 10 -6 )Q -1 I=

= 3,10 • 10 -5 Q-I cm-I

disolbagarritasuna = 3,639 • 10- 2 g, 1000 g uretan = 3,639 • 10-3 g,100 g uretan

174

Disolbagarritasun-konstantea, kontzentrazioa molaritatetanadierazi behar dela kontutan hartuz, zera izango da:

K s = (1,20 10 -4 ) • (1,20•10 -4 ) =- 1,44 -10-8

Emaitzak: Disolgagarritasuna: 3,639 • 10- 3 g, 100 g disolbatzailetan;K s = 1,44 • 10-8

VIII.B.4.- 20,0 g hidrogeno fluoruro 1,00 kg uretan disolbatu ondoren, lortzen dendisoluzioaren izozte-puntua -1,92°C da. Arrhenius-en teoria aplikatuz,hidrogeno fluoruroaren disoziazio-gradua eta molekula disoziatuenportzentaia determina itzazu.

Datua: (urarentzat) Kf (molal) = 1,86 K • kg • mol-1

Ebazpena

Arrhenius-en teoria aplikatuz, elektrolitoen izozte-tenperaturarenbeherapena honela adieraz daiteke:

ATf = K rf • mT

non mT , espezie guztien molalitatea baita, eta hidrogeno fluoruroarenkasuan:

HF + aq --> H + (aq) + F- (aq)t = 0 m 0 0t = C.) (orekan) m(1-a) ma ma

non oc disoziazio-gradua baita, eta mole-kopuru osoa, mT = m (l+oc)izango da.

Honela,

Tf = K f• • MT - Kf M (1 + a)

Tf = 0°C - (-1,92°C) = 1,92°C edo 1,92 K

mole - kopurua 20, 0 g/20, 0 g • mo1-1m - = 1,00m

1 kg disolbatzaile 1 kg disolbatzaile

VIII. Elektrolitoen disoluzioak 175

Beraz,

1,92 K = 1,86 K • kg • mo1- 1 • 1 mol • kg- 1 • (1+a)

a = 0,0323

eta disoziatzen diren molekulen portzentaia %3,23 da, zeren disoziazio--gradua, bateko hainbestekoa baita.

Emaitzak.- a = 0,0323 eta %3,23

C.- PROBLEMAK

VIII.C.1.- Nikel dikloruroaren ur-disoluzio bat 1,480 amperetako korronteelektrikoa erabiliz elektrolisatzen da. Katodoan 2,035 g ezartzen direlajakinik, determina itzazu

a.- Zein denbora-tartean egiten den elektrolisia.b.- Anodoan askatzen den kloroaren bolumena 18°C-tan eta 738 mm

Hg-tan neurtua.

VIII.C.2.- HCOOH (azido formiko) delakoaren konduktibitate espezifiko molarlimitea determina ezazu, zerak jakinik, g 0(HC1) = 426,1; lao (NaC1) =

126,4; 11 0 (HCOONa) = 105,6 Q- 1 • cm 2 • mol- 1 , 25°C-tan; eta

HCOOH-tan 1,40 • 10-2 M den disoluzio baten erresistibitatea 25°C-tan6,40 • 102 S2 • cm dela jakinik, azido formikoaren disoziazio-graduadetermina ezazu.

Datua: Ur puruaren erresistibitatea, 25 °C-tan, 2,33 106 S2 • cm da.

VIII.C.3.- Sodio hidrogenokarbonatotan eta azido fluorhidrikotan 0,010 m diren ur--disoluzioen izozte-puntuak —0,038°C eta —0,024°C dira hurrenez hurren.

a.- Nola disoziatuko da gehiago sodio hidrogenokarbonato delakoa,

(I) NaHCO 3 (s) —> Na + (aq) + HCO5(aq), ala

(II) NaHCO 3 (s) Na+ (aq) + 1-1 ± (aq) + CO-(aq)

b.- Zein da azido fluorhidrikoaren disoziazio-gradua?

Datua: Kc = 1,86 kg • mo1- 1 • K

176

VIII.C.4.- 298 K-etan zilar kloruroaren disoluzio saturatu baten erresistibitatea

3,6 • 105 SZ • cm da eta ur puruarena, tenperatura berdinean, 2,33 • 106SZ • cm. Determina itzazu zilar kloruroaren disolbagarritasuna etadisolbagarritasun-konstantea (Ks).

Datuak: 11 0 (Ag + ) = 61,69; 1,1 0 (C1- = 76,35 Q- 1 • cm2 • mo1-1

Zilarkloruroa gatz disolbagaitza da.

VIII.C.5.- Litio klorurozko zenbait disoluzioen konduktibitateak 298 K-etanneurtuz, erresultatu hauek lortzen dira:

[LiC1Vmol • 1-1

0,5 •lo-3 1,0 • 10 -35,0 • 10-3 10 • 10-3 2,0 • 10-2

cm 2 mori 113,1 112,4 109,4 107,3 104,7

Errepresentazio grafiko baten bidez, determinatu litio kloruroarenkonduktibitate espezifiko molar limitea 298 K-etan.

VIII.C.6.- Azido formikozko disoluzio baten 250 cc-tan 1,037 g azido daude.Disoluzio horren konduktibitate espezifikoa 25°C-tan 1,57 • 10-3S2- 1 • cm- 1 da. Azido formikoaren konduktibitate espezifiko molarlimitea 401,1 Q- 1 • cm2 • mo1- 1 dela jakinez, determina ezazu azidoformikoaren disoziazio-konstantea. Ur puruaren konduktibitateespezifikoa, 25°C-tan, 4,29 • 10- 7 Q- 1 • cm da.

VIII.C.7.- Aluminio sulfatozko ur-disoluzio bat -0,911°C-tan izozten da. Berekontzentrazioa %7,430 pisutan dela jakinik, determina ezazu,Arrhenius-en teoria erabiliz, disoziazio-gradua eta disolbatua dagoenkantitatea.

Datuak: Ke = 1,86 K•mo1- 1 • kg

VIII.C.8.- Potasio nitratoaren ur-disoluzio bat -3,58°C-tan izozten da. %100disoziatzen dela suposatuz, disoluzioaren molalitatea eta irakite--tenperatura determina.

Datuak: Ke(ura) = 1,86 K • mo1- 1 • kg

Ke(ura) = 0,512 K•mo1- 1 • kg

VIII.C.9.- 10 g zilar nitrato 1 1 uretan disolbatu ondoren lortzen den disoluzioarenerresistentzia 25°C-tan 330 S2-takoa da. Elektrodo bien arteko distantzia

VIII. Elektrolitoen disoluzioak 177

5,30 cm dela eta azalera 2,40 cm 2 dela jakinik, eta Arrhenius-en teoriaaplikatuz, zilar nitratoaren disoziazio-gradua determina ezazu.

Datuak: Xo (NO-3-) = 71,46; 2Lo(Ag + )= 61,90 Q- 1 cm2 baliok-1

VIII.C.10.- Nikel sulfatotan 0,05 molal den ur-disoluzio bat –0,118°C-tan izoztenda. Arrhenius-en teoria aplikatuz, determina ezazu disoziazio-gradua

a.- Propietate koligatiboen bidez.b.- Konduktibitateen bidez.

Datuak: Disoluzioaren molaritatea molalitatea.Disoluzioaren konduktibitate espezifikoa 25°C-tan, 0,0050852- I cm- 1 • Ao(NiSO 4) = 133,4 52- I • cm 2 baliok-I

(25°C-tan) Kc(ura) = 1,86 K • mo1- 1 • kg

VIII.C.11.- Denak elektrolito sendoak kontsideratuz, ondoko disoluzioen indarionikoak determina itzazu:NaC1 0,001 M; NaOH 0,01 M; CaC1 2 0,05 M; H2SO4 0,01 M; ZnSO40,005 M; Mg(OH) 2 0,001 M. Urarentzat A(25°C) = 0,509 delajakinik, determina itzazu aurreko disoluzioen aktibitate-koefizientea.Noiz erabili behar da aktibitatea?

VIII.C.12.- K4 [Fe(CN)6] konposatuaren 102 mol, 1 m3 uretan disolbatu ondoren,

17°C-tan, 6,87 • 105 N • m -2-tako presio osmotikoa dagoela ikustenda. Determina ezazu disoziazio-gradua, honela disoziatzen deladakigularik:

K4 [Fe(CN) 6 1 4K+ + [Fe(CN)6r

Oharra: Arrhenius-en teoria aplikatu.

VIII.C.13.- 298 K-etan, konduktibitate-zelula batean potasio klorurotan 10-2 Mden disoluzio batek 1748,6 Q-tako erresistentzia du. Zelula berdinean,zilar nitratotan 10-3 M den disoluzio baten erresistentzia 1,89 • 10 4 S2-etakoa da. Potasio klorurotan 10-2 M den disoluzioaren konduktibitateespezifikoa 1,41 • 10-3 S2- 1 cm- 1 dela jakinik, determina ezazu

a.- Zelularen konstantea.b.- Zilar nitratoaren eta potasio kloruroaren konduktibitate espezifiko

molarra eta baliokidea, disoluzioetan.

Potasio klorurotan 2 • 10-2 N den disoluzio bat konduktibitate-zelulabatean sartuta dago. Erresistentzia, 25°C-tan, 312 S2-takoa da, etakonduktibitate espezifikoa, 2,768 • 10- 3 Q- 1 • cm- I . Konduktibitate--zelula azido kloroazetikotan 0,05 N den disoluzio batez betetzendenean lortzen den konduktibitatearen balorea 3,34 • 10-3 S2- 1 • cm-1da. Kalkulatu

a.- Konduktibitate-zelularen konstantea.b.- Azido kloroazetikoaren disoziazio-konstantea kontzentrazio

horretan.

Datuak: Uraren konduktibitatea 4,96 • 10- 7 S2- 1 • cm-1Ao (NaBr) = 128,41 S2- 1 • cm-2 • baliok-1

Ao (HBr) = 428,12 Q- 1 • cm-2 • baliok-1Ao (C1CH2COONa) = 89,91 S�- I • cm-2 baliok-1

178

IX. Oreka kimikoa 179

IX. OREKA KIMIKOA

A.- GALDERAK

IX.A.1.- 80 2 (g) + 1/2 02 (g) # S03 (g) AH° = —23 kcal • morl

Oreka, ikuspuntu termodinamikotik nola aldatuko den azaldu (LeChatelier-en printzipioa erabili gabe)

a.- Presioa handiagotzen denean.b.- Bolumena gehitzen denean.c.- Tenperatura gehitzen denean.d.- [S03] gehitzen denean.

IX.A.2.- 300 K-etan ondoko erreakzioa gertatzen da:

3 A (g) + B(g) # 3C (s) + D(g) 3,1-1 = 30 kcal

Orekara heldu ondoren, esan, azalduz, ondoko baieztapenak zuzenakdiren ala ez.

a.- Bolumena gutxituz, oreka ez da aldatukob.- Tenperatura gehituz, erreakzioaren etekina handiagoa izango dac.- Presioa gutxituz, oreka-konstantea gehitu egingo dad.- C produktua kentzen badugu, oreka produktu gehiago emateko

zentzuan aldatuko dae.- N2(g)-a sartzen badugu, oreka eskuinerantz desplazatuko da.f.- B-aren kantitate bat gehitzen bada, oreka ezkerretara desplazatuko

da

IX.A.3.- A + 3B 2C + D delako erreakzioaren osagaiak, 283°C-tan gas faseanaurkitzen direla jakinik, eta oreka-konstantearen aldaketatenperaturarekin ondoko irudian errepresentatzen delarik,

a.- Ondoko espresioetatik zeintzu betetzen diren adierazi:1.- AS > 02.- AS = 0

180

3.- Erreakzioa endotermikoa da.4.- Erreakzioa exotermikoa da.

b.- Zein eragin edukiko du orekaren gainean1.- Tenperaturaren gutxipenak?2.- Bolumenaren gehipenak?

1/T -->

IX.A.4.- Sistema itxi batean, ondoko erreakzioaren bidez errepresentatzen denfase-aldaketa orekara heldu da:

H 20 (1) + beroa H20(g)

a.- Zein izango da presio-gehikuntzarekin bolumen gutxitzearenefektua?

b.- Zein izango da tenperaturaren gehikuntzaten efektua?c.- Sistemari ur-baporea gehitzen badiogu, eta horrela presioa gehitzen

badugu, zein izango da efektua?

IX.A.5.- 2 Al(s) + 3/2 02(g) Al203 (s) erreakzioarentzat, T tenperatura batean,

AH° = - 400 kcal • mol-1 , AG° = - 2 kcal • mo1-1 eta AG°= -2kcal • mo1-1 eta AG = 0 dira.

a.- Esan ondoko baieztapenetatik zeintzu diren zuzenak, erantzunakjustifikatuz1.- K = 12.- K < 03.- K > 14.- Ez dago orekarik.5.- Erreakzioa orekan dago.

b.- Zer eragin edukiko du erreakzioaren zentzuan:1.- Tenperaturaren altxapen batek?2.- 02(g)-aren kantitatearen gehikuntza batek?

In K

IX. Oreka kimikoa 181

IX.A.6.- 375 K-etan sO 2 C12 (g) -# SO2 (g) + C12 (g) sistemaren oreka--konstantea 2,4 da . Sistemak S02-aren zentzuan eboluzionatuko al du

PSO 2 C12 = 760 mm Hg, P- C12 = 1140 mm Hg eta Ps02 =760 mm Hgdenean? Zergatik?

Produktuen entalpia, erreakzionatzaileena baino txikiago bada zenbateta tenperatura txikiagoa izan, orduan, SO 2 C1 2 -aren proportzioa

txikiagoa izango da? Zergatik? Erreakzioaren K, = Kp izango al da

a.- T > 273 K denean?b.- An > 0 denean?c.- An = 0 denean?Zergatik?

182

B.- PROBLEMA EBATZIAK

IX.B.1.- 27°C-tan eta 1 atm-tan, dinitrogeno tetraoxidoa nitrogeno dioxidotan%20ean disoziatzen da. Determinatu

a.- Prozesuaren oreka-konstantea.b.- 27°C-tan eta 0,10 atm-tan disoziaturiko %-a.d.- Disoziatzen den %-a, 20 litrotako ontzi batetan 69 g dinitrogeno

tetraoxido sartzen direnean, 27°C-tan.

Ebazpena:

27°C-tan eta 1 atm-tan, disoziazioa, batekobeste, 0,2 izango da.

N 204 2 NO2

Prozesuaren oreka-konstantea, K p , hau izango da:

,2ANO2

= PT X N 2 04 1- xNn. - 2

Presio totala ezaguna da, 1 atm, eta x N0 2 determinatzeko, orekakomole-kopurua determinatu behar da. Horretarako, hasieran N 204-zko n

mole zeudela suposatuz,

N204 —> 2 NO2

K =„Y2 „2 ,2

NO 2 PT • ANO2

PN204

t = 0

t = (oreka)

n

n (1 - a)

0

2 na

a, batekobeste disoziatzen dena delarik, hots, 0,2. Orduan,

II NO 2 2 na 2a = 0,333

2 na + n (1— a) 1 + aX NO 2 =n NO 2 + nN204

IX. Oreka kimikoa 183

Honela

(0,333)2K, = 1 = 0,167

(1 - 0,333)

K, determinatzeko, gasak gas ideala bezala konportatzen direla

suposatuz,

[NO 2 f 1 K, K, 0,167 = 6,78 10--

[N 2 0 4 ] R • T 0,082 • (273,15 + 27)

a.- Emaitzak: Kp = 0,167; K, = 6,78 • 10-3

b.- Presio totala 0,1 atm bada, eta tenperatura 27°C denez, Kp = 0,167

izango da, zeren Kp soilik tenperaturarekiko aldatzen baita. Horrela,

2 2XNO,

Kp = PT -- x No 2 = 0,167

1 - x NO 2 ) (1-xNoj 0,1

Ekuazio hau ebatziz, x N0, -arentzat bi erresultatu desberdinlortzen dira, xN0, = 0, 704, eta xN0, = -2, 37. Bigarren emaitzakez du zentzurik, -zeren frakzio molarra beti positiboa baita, eta 0 - 1tartean aurkitzen baita. Emaitza, beraz, lehena izango da, etadisoziatzen dena determinatzeko,

XN02a = 0,704

2 1+a

Eta disoziatzen den batekobestea, 0,543 da, eta disoziatzen dena%54,3.

b.- Ematiza: %54,3a

c.- Kasu honetan, erreakzio-ganbara 20 1-takoa bada, hasierako presioaeta bukaerako presioa desberdinak izango dira, bukaerako presioaoreka-presioa izanik. Tenperatura 27°C denez, K p berdina izango

da, eta

184

2XNO2

1 - XNO2

K = P p T

Gasak idealak badira, eta mole-kopuru totala n T = nNO2 + nN204

izango dela jakinik,

nT • R•T n (1 + oc) • R • T

rT = vV

non n, N204-zko hasierako mole-kopurua baita:

69 gn = = 0,750 mole

92g • mo1-1

beraz,

0,75 (1 + a) mol • 0,082 atm • 1 • mor l K-I (273,15 + 27) KPT 20 1

=0,923 (1 + a)2a \ 2

K =Pp T

2xNO2 \l+a

2a ; 0 , 167 = 0,923-- rn

T1-xNO 2 1

1+ a

4a21+ a

Ekuazioa ebatziz, a-aren bi balore ateratzen dira, oc = 0,191 etaa = -0,263. Bigarren balore hau absurdua da, a positiboa izan beharbaita. Beraz, oc = 0,191, eta disoziatzen den %-a, 19,1 izango da.

c.- Emaitza: %19,1

IX.B.2.- CuSO 4 • 5 H 20 (s) CuSO4 • 3 H20 (s) + 2 H 20 (g) delako proze-suan, Kp = 1,086 • 10-4 da. Noiz galduko du CuSO4 • 5 H20(s) delakoak

bere kristalizazio-ura? CuSO4 • 5 H20(s) delakoa, sikatzaile ona izangoal da?

Datua: p, (H20, 25°C) = 23,8 mm Hg

IX. Oreka kimikoa 185

Ebazpena:

Kristalizazio-ura noiz galduko den jakiteko, uraren oreka-presioajakin behar da, eta CuSO 4 • 5H 2 0 (s) CuSO 4 • 3H 20 (s) + 2H 20 (g)delako prozesuaren oreka-konstantea,

K 2= p1120

eta orekan egoteko, pH zo=K =1,086 • 10-4 atm, edo pH20 =7,92 mm Hg

Beraz, pH20 > 7,92 mm Hg bada, sistema ez da orekan egongo,eta orekara heltzeko, sistema ezkerretarantz desplazatuko da, hots,erreakzionatzaileetarantz, eta ez da kristalizazio-urik galduko.Alderantziz, p < 7,92 mm Hg bada, orekara heltzeko sistemaproduktuetarantz desplazatuko da, eta CuSO 4 • 5H 20 delakoak

kristalizazio-ura galduko du.

a.- Emaitza: p < 7, 92 mm Hg denean.

Eta CuSO4 • 3H20 delakoa sikatzaile izateko, prozesua erreak-

zionatzaileetarantz desplazatu beharko da, hots, pH 2o > 7,92 denean,sikatzaile izango da, eta pH o < 7,92 mm Hg denean ez da izango.Orduan, sikatzaile ona izang6 da zeren p v-a, 25°C-tan, 23,8 mm Hg

baita.

b.- Emaitza: 25 °C-tan, sikatzaile ona izango da.

IX.B.3.- Ondoko prozesuaren K = 1,0 • 10- 10 da, eta 0 H =15,7 kcal:

AgC1 (s) + aq # Ag + (aq) + C1 - (aq)

Zer gertatuko da

a.- Ag+ (aq) -gehitzen denean.b.- C1- (aq) kentzen denean.c.- Tenperatura altxatzen denean.d.- Ura gehitzen denean.

Ebazpena

AgC1 (s) + aq Ag+ (aq) + (aq) prozesuaren oreka-konstanteahau izango da:

K = [Ag+ (aq)] • [ Cl - (aq)1

eta oreka-konstantea bakarrik tenperaturarekin aldatuko da.

a.- Ag+(aq) gehituz, oreka apurtu egiten da, eta berriz orekara heltzekosistema erreakzionatzaileetarantz desplazatu egin beharko da, zeren[Ag+ (aq)] • [C1- (aq)] > K baita.

a.- Emaitza: Erreakzioa ezkerretara desplazatuko da.

b.- Arrazonamendu berdina eginez, C1- (aq) kenduz, geratzen direnkontzentrazioekin K > [Ag+ (aq) ] • [C1- (aq)]. Beraz, orekaraheltzeko prozesua produktuetarantz desplazatuko da.

b.- emaitza: Erreakzioa eskuinetara desplazatuko da.

c.- Tenperaturara altxatu egiten bada, oreka-konstantea aldatu egingoda; nola aldatzen den jakiteko, erreakzioaren AH-a jakin behardugu; kasu honetan, AH = 15,7 kcal denez, erreakzioaendotermikoa da, eta zenbat eta tenperatura altuagoa izan, Khandiagoa izango da zeren

ln K

2 = AH

K1 T2

Beraz, Tretik T 2-ra pasatuz, T2 > T i izanik, K2 > K i izango da

AH > 0 denean, eta

1(2 > [C1- (aq)] • [Ag+ (aq)] = K1

Orduan, T2-tan orekara berriz heltzeko gehiago disolbatu beharko

da, prozesua eskuinetara desplazatuko da.

c.- Emaitza: Prozesua eskuinetara desplazatuko da.

186

IX. Oreka kimikoa 187

d.- Ura gehituz, [C1- (aq)] eta [Ag+ (aq)] gutxitu egingo dira, eta berrizoreka lortzeko substantzia gehiago disolbatu beharko da, hots,

K > [C1- (aq)] • [Ag+ (aq)]

diluitu ondoren, eta orekara berriz heltzeko, erreakzioa eskuinetaradesplazatuko da.

d.- Emaitza: Prozesua eskuinetara desplazatuko da.

IX.B.4.- Etenoaren hidrogenazioaren Kp-a, 298 K-etan, 3,289 da. 1 mol eteno eta1 mol hidrogeno nahastatzen dira, orekako presio totala 1 atm izanik.Kalkulatu

a.- Zein izango den bakoitzaren presio partziala eta etenoarenportzentaia orekan.

b.- Oreka lortu eta gero, etanozko 0,2 mol kentzen dira, eta orekangeratzen diren presio partzialak kalkulatu.

c.- Erreakzioaren AH° determinatu, baldin S°(C 2 H 6) = 54,8,

S°(C2H4) = 52,54, eta S°(H 2) = 31,21 cal • mo1- 1 • K- 1 badira.

Ebazpena:

a.- Etenoaren hidrogenazioan gastatzen diren eteno-moleak x badira,zera edukiko dugu:

C2H4 (g) + H2 (g) <-2 C 2 H6 (g)

t =0 1 mol 1 mol 0

t=.(oreka) 1-x 1-x x

eta oreka-konstantea ezagutzen dugunez,

PC 2 H 6 PT • X C 2 H 6 1K = =

PH 2 ' PC 2 H 4 PT • X H 2 ' PT • X C 2 H4 PT

XC2H6

XC2H4

PT ezaguna da, 1 atm, eta frakzio molarrak molen funtzioz jarriz,

XC2H6 =

xr = XH2 2 – x

Oreka-konstantean ordezkatuz,

1 x 1 x (2 – x)K=

PT (1 x) (1 x) PT (1 – x)22 – x

Eta geratzen den ekuazioa:

3,289 = 1(1 – x)2

Ekuazio honen emaitzak bi dira: x = 1,483 eta x = 0,517, etanahiz eta biak positiboak izan, lehen baloreak ez du zentzurik,zeren hasieran bakarrik 1 mol baitzegoen, eta zegoena bainogehiago ezin daiteke gastatu, beraz, x = 0,517.

-PC 2 H4 = PT •XC 2 H 4 = 1 atm•

1•

X =1 atm • 0,326 = 0,326 atm

2 - x

Era berdinean, p H2 = 0,326 atm, zeren xc 2H4 = xH2 baita, eta

Pc 206 = latm — (p H2 + pc 2H4 ) = 0,348 atm

atm; Pa iT.- emaitza: p .. 2 = PC2H4 = 0,326 atmc2H, = 0,348 atm

b.- Orekako etanotik 0,2 mole kentzen badira, geratzen den mole--kopurua hau izango da:

nc2H6 x — 0,2 = 0,317 mol; nc 2H4 =1 — x = 0,483 mol =nH2

oreka berria lortzen denean:

188

nC2H6 x x

n T(1 – x) + (1 – x) + x 2 – x

1 – x

(2 – x) x

IX. Oreka kimikoa 189

C2H4 (g) + H2 (g) ‹.-› C 2 H 6 (g)

oreka zaharrean 0,483 0,483 0,517

ken 0,2 mole etano 0,483 0,483 0,317

oreka berria 0,483–x 0,483–x 0,317 + x

zeren etanoa kentzen badugu, oreka berria lortzeko errakzioaproduktuetarantz desplazatu beharko da, eta oreka berrian daudenpresio partzialak determinatzeko, lehendabizi x-ak determinatubeharko dira, horrela,eta

1 xc,H6K =

PT XH 2 " XC 2 H 4

0,483 – xXH 2 - Xc2H4

(0,483 –x) + (0,483 – x) + (0,317 + x)

0,483 – x1,283 — x

0,317 + xxC2H6 = 1,283 – x

Orain presio totala ez da jakina, baina bolumena berdina denez,aurreko orekako mole-kopuruarekin p T berria determina daiteke:

}Lehen oreka: PT • V ---- n T • R • T pT nT=

Oreka berria: P' T •V = n' T • R • T P'T n'T

non PT, nT, P'T, n'T lehen orekaren eta oreka berriaren presioa eta

mole-kopurua diren, hurrenez hurren.

PT • n T 1 atm • (1,283 - x) mol 1,283 – xPT =

nT 1,483 mol = 1,483

1 xc2H6 1,483K=

PT x H2 •xc 2H41,283 - x

1,283 - x2

=3 ' 289-\

0,483 - x

Balore guztiak oreka-konstantean ordezkatuz,

0,317 + x

190

1,283 - x

1,483 (0,317 + x)0,389=

(0,483 - x)2

Ekuazio hau ebazterakoan, x-aren bi balore lortzen dira, x =1,350 eta x = 0,067, eta lehen ebatzia ez da zuzena, zeren etenoareneta hidrogenoaren hasierako kontzentrazioen baino handiagoa baita;x = 0,067, eta beraz,

1,283-x 0,483-x 0,281atmPH 2 Pc 2 H 4 PT XH2 1,483 1,283-x

1,283 - x 0,317 + x= 0,259 atmPC 2 H6 PT XC2H6 1,483 1,283 -x

b.- Emaitza:

PczH4 = 0,281 atm; pc 2H6 = 0,259 atm=

c.- Erreakzioaren AH°-a, AS° eta AG° determinatuz determina daiteke,eta AG° = -RT1n K = -1,987 cal • mo1- 1 • K- 1 . 298 K • ln 3,289 =

= -704,97 cal • mo1- 1 eta

AS° = S°C 2 H 6 S° H 2 S°c 2 H 4 =

=( 54,8 - 52,45 - 31,21) cal • mor l •

= -28,86 cal • mo1 -1 • K-1

Honela,

AG° = AH° - TAS°

AH° = AG° + TAS° =

= -704,98 cal • mol- 1 + 298 K • (-28,86) cal • mo1- 1 K-1== -9,3 kcal • .mo1-1

c.- Emaitza: AH° = -9,3 kcal • mo1-1

IX. Oreka kimikoa 191

IX.B.5.- Atmosferan, ondoko erreakzioa gertatzen da:

NO (g) + 03 (g) -2 NO2 (g) + 0 2 (g)

Tenperatura 25°C bada, determinatua.- Erreakzioaren AG°, Kp eta Kc-a

b.- Ozonoaren oreka-kontzentrazioa, hasieran NO, 0 3 eta 02

badaude, eta berauen kontzentrazioak 2 • 10- 9 M, 10-9 M eta2 • 10-3 M badira, hurrenez hurren.

c.- Aurreko emaitzak ikusiz, zenbat ozono desagertzen da?

Datuak: AG'f (NO 2 ) = 12,39 kcal • mo1 -1 ; AG'f (03 ) = 39,1 kcal • morl

AG'f (NO) = 20,72 kcal • mo1-1

Ebazpena:

a.- Erreakzioaren AG°-a berehala determina daiteke, zeren produktueta erreakzionatzaile guztien AG; -ak jakinak baitira:

NO(g) + 0 3 (g) NO2 (g) + 02 (g)

.AG° = AG'f (NO 2 ) + AG c:f (0 2 ) — AG'f (NO) — AG'f (03)

02-aren AG'f -a 0 da, zeren oxigenoaren egoera standarda 02 baita;

beraz,

AG° = (12,39 – 20,72 –39,1) kcal • mo1- 1 = –47,43 kcal • mo1-1

Kp , oreka-konstantea, AG°-arekin honela erlazionaturik dago:

AG° = –RT1n KpK = e-AG7RT = 6,13 . 1034

eta Kc, gas guztiak gas ideala bezala konportatzen direla suposatuz,

[NO2] • 10 2 1 (PNO 2 /RT) • (po 2 /RT)= K,K =

[NO] • [03]

(PNO/RT) • (p03 /RT) '

Beraz, Kp = K, = 6,13 . 1034

a.- Emaitza: Kp = Ke = 6,13 034

b.- Kontzentrazioak ezagutzen direnez, eta ez presioak, errazagoizango da oreka-kontzentrazioak determinatzeko K, erabiltzea

K -aren ordez; beraz,

NO (g) + 03 (g) # NO2 (g) + 02 (g)

t = 0

t=.0 (oreka)

2 •

2 •

10-9 M

10-9 -x

10-9 M

10-9 -x

-

x

2

2

- 10 -3 M

3• 10- +3

x, kontsumitzen den NO-aren kontzentrazioa izanik

[NO2 1 • 10 2 1 x • (2 • 10-3+x)K = ,13 10 34 = , 6

1NO] • [0 3 1 (2 • 10-9 -x) (10 -9 -x)

Kalkulak eginez, x-aren bi balore ateratzen dira, bata x _=L • 10-9 , etabalore negatibo bat bestea, eta hau arbuiatu egiten da; beraz,

x = 10-9 M, [03] = 10-9 — 10-9 0

Kalkuluak egin gabe aurresan zitekeen ebatzi hau, zeren, oreka--konstantea K >> 1 denez, oreka produktuetarantz oso desplazatutaegongo baita, eta erreakzioa osoa edo ia osoa izango baita.

b.- Emaitza: [03] 0

c.- Ondorioa zera da, ia ozono guztia desagertzen dela.

c.- Emaitza: ozono guztia desagertzen da

192

IX. Oreka kimikoa 193

C.- PROBLEMAK

IX.C.1.- N 2 (g) + 02 (g) 2 NO(g) erreakzioaren oreka-konstantea, Kc,2130°C-tan, 2,5 • 10-3 da. Determinatu NO(g ) 1/2 02 (g) + 1/2 N 2 (g )erreakzioaren Kp-a, tenperatura berdinean.

IX.C.2.-Dinitrogeno tetraoxido delakoaren baporearen dentsitatea, 333 K-etan eta101325 N • m-2 -tan, 2,080 g • 1- 1 da. Determinatu dinitrogenotetraoxidoaren deskonposaketaren disoziazio-gradua eta oreka-konstanteabaldintza horietan, nitrogeno dioxidotan deskonposatzen dela jakinik.

IX.C.3.-Mole bat alkohol etiliko eta mole bat azido azetiko nahastatzen direnean,inguruko tenperaturan, eta oreka lortzen denean, 2/3 mole ur eta 2/3 moleester daudela aurkitzen da. Kalkulatu

a.- Kc-a.b.- 3 mole alkohol eta 1 mol azido nahastatzen direnean, zenbat mol

azido eta zenbat mol ester aurkituko dira orekan?

IX.C.4.- 2 CO ( g ) C(s) + CO 2 ( g ) erreakzioan, orekan, 850°C-tan eta 1 atm--tan, karbono monoxidoaren ehunekobestea, %93,77 da, bolumenean.Determinatu orekako konposizioa presio totala 5 atm denean.

IX.C.5.-Dinitrogeno tetraoxidoa, 50°C-tan eta 760 mm Hg-tan, %53-tan disoziatuadago. Determinatu

a.- Disoziazio-portzentaia, 50°C-tan eta 2000 mm Hg-tan.b.- N204-a %67-tan disoziatuta egoteko, 50°C-tan, behar den presioa.

IX.C.6.-Hemoglobina oxigenoarekin konbinatzen da, erreakzioa hau delarik:

Hb (aq) + 3 02 (g) # Hb (02)3 (aq)

Nola interpretatzen da mendi garaietako zorabioa?

IX.C.7.- 2 N0( g ) + 02 (g) 2 NO 2 ( g ) erreakzioaren oreka-konstantea, Kp-a,

500 K-etan, 6,45.10 5 da. 300 K-etan, oreka mantentzeko behar den0 2-aren kontzentrazioa determinatu, NO 2-aren eta NO-aren

kontzentrazioak berdinak direnean. Erreakzioaren beroa 2,99 kcal mo1-1da.

194

IX.C.8.-Zilar karbonatoa 110°C-tan sikatzen denean, airearen CO2-aren

portzentaia %1 izatea nahikoa al da Ag2CO3-a ez deskonposatzeko?

Ag2 CO3Ag20 + CO2Kp (110°C)= 0,0095

IX.C.9.-19 1-tako ontzi batean nitrogeno eta hidrogeno nahastura bat jartzen da,1:3 moletako proportzioan, eta gero 350°C-tara berotzen da, presioa10 atm delarik.Amoniakoa formatzen dela jakinik, determinatu osagai bakoitzarenfrakzio molarra orekan, K, eta Kp.

IX.C.10.- Ontzi batean, 20°C-tan eta 750 mm Hg-tan fosgenoa (C1 2C0) dago.

450°C-taraino berotuz, presioa 1874 torr-etara altxatzen da. Fosgenoakarbono monoxidotan eta klorotan deskonposatzen dela jakinik,determinatu K 450°C-tan.

IX.C.11.- PC1 5 ( g ) PC1 3 ( g ) + C12 ( g ) erreakzioa kontutan edukiz, oreka etaoreka-konstantea nola aldatuko diren determinatu

a.- Tenperatura gehitzen denean, AH° (PC1 5) = –95,4 kcal • mo1- 1 eta

AH° (PC1 3) = –73,2 kcal • mo1- 1 direla jakinik.b.- Bolumena gehitzen denean.c.- Kloroaren kontzentrazioa gehitzen denean.d.- Katalisatzaile bat erabiltzen denean.

Erreakzioaren oreka-konstantea, K p, 298 K-etan, 1,78 da.

IX.C.12.- 1 litrotako matraze batean 2,0 • 10-2 mol fosforo pentakloruro solidojartzen dira, eta 473 K-etara heldu arte berotu egiten da. Fosforopentakloruroa baporizatu egiten da, %46,2-tan disoziatzen delarik,fosforo trikloruroa eta kloroa emanik. Determinatu orekaren aldaketamatrazean, tenperatura berdinean 1,0 • 10 2 mole kloro jartzen badira.

IX.C.13.- H 2 + 1 2 2 HI erreakzioaren Kp-a, 355°C-tan, 54,4 da. DeterminatuHI-tan bihurtzen den I 2-aren portzentaia, 0,2 mol hidrogeno eta iodonahastatzen direnean eta orekara heltzen uzten denean, 355°C-tan eta0,5 atm-tan.

IX.C.14.- NO 2 delakoa (gorrixka) dimeritzatzen da N 204-a formatzeko (kolorgea).Nahastura bat 0°C-tan kolorgea da orekan, eta 100°C-tan, gorrixka.

IX. Oreka kimikoa 195

N2O4 2 NO2 delako erreakzioa endotermikoa ala exotermikoaizango da?

IX.C.15.- Ondoko erreakzioak kontutan edukiz, zein izango da sufre dioxidoarenkutsadura kentzeko prozesurik hoberena?Erreakzio biak bizkorrak dira, labeetako tenperaturetan behintzat.

1.- Ca CO 3 • MgO(s) + 1/20 2 + SO 2 (g)

CaSO4 • MgO(s) + CO2 (g),

Kc = 5,4 . 105°

2.- SO2 (g) <72 S(s) + 02 (g), K, =1,3 • 10-65

IX.C.16.- PC1 5 delakoa erreakzio-ganbara batera sartzen da, eta 250°C-tara eta

2 atm-tara eramaten da. Orekako gasak %40,7 PC1 3 du, bolumenetan:

a.- Zeintzu dira PC13-aren eta PC1 5-aren presioak'?

b.- Determinatu K -a

c.- Nahastura 0,2 atm-tara hedatzen bada, determinatu disoziatuko denPC15-a.

d.- Kloroaren bolumen-portzentaia, determinatu.e.- Kloroaren presio partziala, determinatu.

IX.C.17.- Ganbara itxi batean ondoko erreakzioa gertatzen da:

Erreakzioa COBr2-zko 0,075 molerekin hasten bada, eta orekako presiototala 1,18 atm bada, kalkulatu

COBr2 (g) CO(g) + Br2 (g), Kc (454K) = 0,569

a.- Zenbat COBr2(g) geldituko den erreakzionatu gabe.

b.- Orekara heldu eta gero, 0,075 mole bromo gehitzen dira. Lortzen denorekan, zein izango da CO(g)-aren portzentaia?

IX.C.18.- 2 litrotako ganbara bat, 20°C-tan eta 745 mm Hg-tan, oxigenoz etanitrogeno dioxidoz betetzen da, beraien bolumenak berdinak direlarik.327°C-tara berotu ondoren, orekan 0,00298 mole oxido nitriko daudelaaurkitzen da. Kalkulatu ondoko prozesuaren oreka-konstantea, eta orekakopresio totala.

2 NO2 2 NO + 02

196

IX.C.19.- 10 dm 3-tako ganbara batean, amonio karbonatozko 10 g dauzkagu,393,2 K-etan. Disoziatu ondoren, orekako presio totala 1 atm da.Amonio karbonatoa, uretan, amoniakotan eta karbono dioxidotandisoziatzen bada, kalkula ezazu disoziazio-konstantea. Determinatu,halaber, gehiago ala gutxiago disoziatuko den, orekako presio totala2 atm denean.

IX.C.20.- 1 litrotako ganbara batean, eta 500 K-etan, ondoko erreakzioa gertatzenda:

SO2 (g) + NO 2 (g) S03 (g) + NO(g)

a.- Ganbara horretan, 3 mol SO2, 2 mol NO 2, eta 0,1 mol NO sartzen

badira, determinatu orekan dagoen S0 3-aren kontzentrazioa.

b.- Oreka lortu eta gero, 0,5 mol SO 2 ateratzen badira, kalkulatu orekaberrian dauden kontzentrazio guztiak.

Datuak:

AH; (SO 2 ) = –70,96 kcal • mo1 -1 S°(S0 2 ) = 59,10 cal • mol -i • K-I

AH°; (S0 3 ) = –94,45 kcal • mo1 -1 S°(S03 ) = 61,24 cal • mo1 -1 - K-1

AH; (NO 2 ) 8,091 kcal • mo1 -1S°

AH; (NO) -= 21,6 kcal • mo1 -1S°

(NO2 ) = 57,47 cal • mol -l • K-I

(NO) = 50,34 cal • mol-l • K-1

IX.C.21.-Ondoko erreakzioaren K c-a, 690 K-etan, 10 da, eta AH = –42,68

kJ • mo1-1

CO(g) + H 20(g) CO2 (g) + H2(g)

Kalkulatu

a.- 500 K-etan, orekan dauden gas bakoitzaren presio partziala, hasieran0,4 mol CO, eta 0,2 mol H20 badaude, eta bolumen totala 5 1 bada.

b.- K -aP '

IX. Oreka kimikoa 197

IX.C.22.- Nitrosilo bromuroa honela disoziatzen da:

NOBr(g) NO(g) + 1/2Br2(g)

1 litrotako ganbara batean, 1,75 g NOBr sartzen direnean, orekakopresioa 0,657 atm dela aurkitzen da 100°C-tan, Kalkulatu

a.- Gas bakoitzak daukan oreka-presioa.b.- Kp-aren balorea.c.- NOBr-aren disoziazio-gradua.d.- Oreka lortu ondoren, 0,025 mol bromo sartzen dira. Oreka berriaren

NO-kontzentrazioa 0,0070 dela jakinik, determinatu oreka-presiopartzial berriak.

IX.C.23.- 500°C-tan, karbono dioxido puruaren eta karbono (grafito)-aren artekoerreakzioaren K -aren balorea, karbono monoxidoa lortzeko, 4 • 10- 3 da.

a.- Zein da orekako gasen konposizioa, 817 °C-tan eta 4 atm-tako presiototalean?

b.- Zein izan beharko zitekeen CO2-aren presio partziala, nahasturarenCO2-aren konposizioa bolumentan %6 bazen, 817°C-tan?

Datuak: PH; (CO) = –26,416 kcal mo1-1

AH; (CO 2 )= – 94 , 052 kcal • mori

IX.C.24.- Ondoko erreakzioak kontutan edukiz,

H 2 (g) + S(s)<H 2 S(g) Kp = 10-3

S(s) + 0 2 (g)#S02 (g)

K = 5 • 106

a.- Azpiko erreakzioaren Kp-a kalkulatu.

H2 (g) + S02 (g)<«H 2S(g) + 02(g)

b.- a ataleko erreakzioaren norantza aurresean, baldintzak hauekdirenean:

198

P(H2S,g) = P(H2,g) = P(S02 ,g) = 120 mm Hg;

P(02,g) = 10-7 mm Hg

c.- Hasierako baldintzak b atalekoak direnean, orekako presioakdeterminatu. Tenperatura 300 K da.

IX.C.25.- 2 litrotako ganbara batean HI(g) sartzen da, 233 K-etan, eta H2(g)-tan

eta I2(g)-tan partzialki disoziatzen da: Kalkulatu,

2 HI (g) H2 (g) + I 2 (g)

a.- Erreakzioaren AG°, AS°, eta AH°-a.b.- 233 K-etan, 't' denbora pasatu ondoren, erreakzioaren AG = -3 kcal

da. 0,5 mole HI(g)-tik hasita, determinatu t denbora horretan agertudiren I2 moleak.

c.- Orekan dagoen nahasturaren konposizioa

Datuak: K (233) =3,8 -10-2 ; Alrf (HI) = 6,33 kcal • morl

AFrf (1 2 , g) = 14,923 kcal morl

IX.C.26.- 600°C-tan, ondoko erreakzioari dagokion oreka-konstantea 1,15 da.

Fe0 4 (s) + CO(g) <-_-> 3 Fe0(s) + CO 2 (g)

Hasieran honela osotuta dagoen nahaste bat, 1 mol Fe 304, 2 mol CO, 0,5

mol FeO eta 0,3 mol CO 2 , 5,00 atmosferetako presioa konstante

mantenduz, 600°C-taraino berotzen da.

a.- Zein izango litzateke substantzia bakoitzaren kantitatea orekan?b.- Oreka lortu ondoren, 2 mol FeO(s) ateratzen badira, zeintzu izango

lirateke oreka berriari dagozkion substantzien kontzentrazioak?c.- Eta 2 mol FeO(s) atera beharrean, 0,1 mole CO 2(g) ateratzen badira,

zeintzu izango lirateke oreka berriko substantzien kantitateak?

IX.C.27.- Ondoko erreakzioarentzat, K p-a 0,05 da, 20°C-tan:

NH4 HS (s) NH 3 (g) + H2 S (g)

2,4 litrotako matraze batean, 20°C-tan, 0,06 mol NH4HS solido sartzen

dira.

IX. Oreka kimikoa 199

a.- Orekan, zein izango da NH3-tan eta H2S-tan deskonposatuko den

solidoaren portzentaia?b.- Kalkulatu matrazera sartu beharko litzatekeen amoniakozko mole-

-kopurua solidoaren deskonposizioa %1-ra gutxitzeko.c.- b atalean azaldutako oreka-egoera lortu ondoren, azaldu ea

NH4HS(s) gehiagoren gehiketak amoniakoren presioa handiagotuko,

gutxiagotuko ala berdin utziko duen.

IX.C.28.- Ondoko erreakzio biak batera gertatzen dira:

CO 2 (g) <— C(s)+02(g)

CO2(g)+C(s) —><— 2 CO(g)

Erreakzioen oreka-konstanteak 1200 K-etan, 1,187 • 10- 17 eta 52,683hurrenez hurren direla jakinik, determinatu orekako gas-nahastearenkonposizioa, 1000 K-tan eta 1 atm-tan, bolumenetan.

Datuak: AH°f (CO 2 , g) = — 94,052 kcal mo1-1

OHf (CO, g) = — 26,41 kcal mo1-1

X.Azido-base oreka 201

X. AZIDO-BASE OREKA

A.- GALDERAK

X.A.1.- Kalkuluak egin gabe, eta beraien artean konparazioak eginez, esan gutxigorabehera ondoko ur-disoluzioek zein pH-tartea edukiko duten:

a.- 0,1 M NaCN (Ka (HCN)) = 3,98 • 10-10)b.- 0,1 HC1c.- 0,1 M HAc gehi 0,1 NaAc (Ka (HAc) = 1,8 • 10-5)

cl•- 0,1 M NaHCO 3 (Ka (H2CO3 ) = 4, 2 • 10-7; K2a (HCO3- ) = 4,8 - 10-11

X.A.2.- Base ahul baten (Kb = 10-5) c 1 M den ur-disoluzioaren balorazioan azidosendo monoprotiko batean c 2 M den disoluzio bat erabiliz, adierazi:

a.- Balorazio-kurbaren forma.b.- Balorazio-kurbaren zona bakoitzean, kontzentrazio handienetan

agertzen diren espezieak, pH-a adieraziz, gutxi gorabehera.c.- Balorazioaren bukaera determinatzeko zein metodo erabiliko

zenukeen.

X.A.3.- 25°C-tan eta 1 atm-tan, ur-disoluzio bi dauzkagu:

a.- HC104 0,1 M Ka >>1

b.- HAc 0,1 M Ka = 1,8 • 10-5

1.- Disoluzio bien arteko aziditatea konparatu, arrazonatuz.2.- Azido bien indarra konparatu, arrazonatuz.3.- Disolbatzaile desberdina erabiltzen bada, azido hauen indarra

aldatuko al da? Arrazonatu.

X.A.4.- Disoluzio baten pH-a 9-tik hurbil mantentzeko, disoluzio indargetzaile batprestatu nahi da. Arrazonatuz, esan ondoko substantzia-bikoteetatik zeinerabiliko zenukeen, substantzia bakoitzaren kontzentrazioa gutxigorabehera adieraziz:

a.- HAc/NaAcb.- NaOH/NH3Ka (HAc) = Kb(NH3 ) ---. 1,8 • 10-5

202

c.- HC1/NH4C1

d.- NaOH/NH4C1

e.- Na0H/NaAc

X.A.5.- Demagun hiru indikatzaile azido-base daudela: metil-gorria (kolore--aldaketa, pH = 4) bromotimol-urdina (kolore-aldaketa, pH = 7) etafenolftaleina (kolore-aldaketa, pH = 9). Zein erabiliko zenuke ondokoazido-base balorazioak egiteko?

a.- HC1-a baloratzeko, NaOH delakoarekinb.- HAc-a baloratzeko, KOH delakoarekinc.- NH3-a baloratzeko, HNO 3 delakoarekin

Kasu bakoitza zehazki arrazonatu

X.A.6.-a.- Ondoko substantzien ur-disoluzioak, azidoak, basikoak ala neutroakdiren esan, justifikatuz,

1.- NH4C1 Kb (NH3) = 1,8 • 10 —5

2.- H 3PO4Kal (H3PO4) = 7,5 • 10-3 ; K = 6,2.10-8;—a2

Ka3 = 10-12

3.- KC14 - Na2CO3 Kai (H2CO3) = 4,2 • 10-7; Ka2 = 4,8 • 10-11

5.- HC1

b.- Goiko ataleko disoluzioak 0,1 M badira, pH-arekiko klasifikatu,txikienetik handieneraino.

X.A.7.- Ondoko ur-disoluzioak erabiliz, esan posible den ala ez disoluzioindargetzaileak prestatzea:

a.- NaOH eta HC1b.- NH4C1 eta NaOHc.- NH3 eta HC1

d.- HAc eta NaAc

Erantzuna "bai" denean, esan nola egin daitekeen.

X.A.8.- Garapen matematikorik egin gabe, ondoko ur-disoluzioak, pH-arekikoordena hazkorrean jarri (disoluzio guztiak erreaktibo bakoitzarekiko 0,1 Mdira):

X.Azido-base oreka 203

a.- Na2CO3b.- HAc eta NaAcc.- KC1d.- NH3e.- NH4C1f.- H3PO4g.- Na2CO3 eta HC1

Datuak: H2CO3 (K i = 4,3 • 10-7 ; K2 = 4,8 • 10-11)K(NH3 ) = 1,8 • 10- 5 ; K(HAc) = 1,8 • 10-5H3PO4 (K i = 7,5 • 10-3; K2 = 6,2 • 10-8; K3 = 4,8 • 10-13)

X.A.9.- Ondoko azido-base indikatzaileen artetik, metilo-gorria (aldaketarenbukaera-puntua, pH=4), bromotimol-urdina (aldaketaren bukaera-puntua,pH = 7) eta fenolftaleina (aldaketaren bukaera-puntua, pH = 9), zeinerabiliko zenuke ondoko balorazioetarako? Zergatik?

a.- KCN-a, HC1-arekinb.- NH3-a, HNO3-arekinc.- HF-a, NaOH-arekind.- H2SO4-a, KOH-arekine.- HBr-a, NaOH-arekin

Datuak: pKa (HCN) = 9,14; pK a (NHij = 9,26; pK a (H2SO4 ) =

= 1,99; pK a (HF) = 3,17

B.- PROBLEMA EBATZIAK

X.B.1.- Disoluzio baten pH-a determinatu, baldin disoluzio hori azido formikotan0,1 M eta azido zianikotan 0,2 M bada.

Datuak: Ka (HCOOH) = 1,8 • 10-4; Ka(HCNO) = 2,2 • 10-4

Ebazpena:

Disoluzioan dauden substantziak, eta beraien kontzentrazioak hauekdira:

[HC001-1]0 0,1 M

[HCNO]0 = 0,2 M

Azidoak gehitzen dira, beraz, pH < 7 izanez, gertatzen direnprozesuak (erreakzioak) hauek dira:

1.- HCOOH + H 20 HC00- + H30+

2.–HCNO + H20 CNO- + H30+

3.–H20 + H20 -4 011 - + H30+

Erreakzio bakoitzari dagokion oreka-konstantea:

K a (HCOOH) =[HC00-1[H30+].

[HCOOH] '

a[HC00-][H30+

K (HCNO) = [HCNO]

Kw (H20) = [H 30+ ][0H1

Masa-balantzeak:

I.— [HCOOH]o = [11C00- 1 + [HCOOH]

II.–[HCNO]0 = [CNO- 1 + [HCNO]

eta karga-balantzea:

III.–[HC001+ [CNO - ] + [011- 1= [H301

Ikusten denez, 6 ekuazioz osotutako sistema bat daukagu; bainamasa-balantzeetan edo/eta karga-balantzean hurbilketa batzu egindaitezke.

204

X.Azido-base oreka 205

1.hurbilketa: (I. masa-balantzean):

HCOOH-a, kontzentrazio honetan, azido ahul bezala konportatukoda, zeren bere Ka << [HCOOH]o baita, eta, beraz, gutxi disoziatuko da:

[HC00-] << [HCOOH]

[HC00-] + [HCOOH] [HCOOH]

eta lehen masa-balantzea honela geratuko da:

[HC0011] 0 = [HCOOH]

2. hurbilketa: (II. masa-balantzean):

HCNO-arentzat, HCOOH-arentzat egindako arrazonamendu berdinaeginez, azido ahul bezala konportatuko da, eta oso gutxi disoziatuko da:

[CNO-] << [HCNO]

[HCNO] + [CNO-] [HCNO]

eta bigarren masa-balantzea honela geratuko da:

[HCNO]o = [HCNO]

3. hurbilketa: (karga-balantzean)

Nahiz eta [CNO-] eta [HC00-] txikiak izan, disoluzioa azidoadenez, [OH-]-a besteak baino askoz txikiago izango da, beraz:

[CNO- ] + [HC001 » [OH-

[CNO1 + [HCOO - ] + [OH - ] [CNO1 + [HCOO-]

Karga-balantzea honela geratuko da:

[CNO- ] + [HC001= [H301

Hurbilketak egin ondoren, geratzen diren ekuazioak hauek dira:

[HCOO1H 301 C[ NO-][H3011,8 10—A = • 2 2 10— =

[HCOOH] [HCNO]

10-14 = [H30+][OH-] ; 0,1 = [HCOOH]

0,2 = [HCNO] ; [CNO- ] + [FIC00- ]= [H301

Ordezkatuz, [HC00-]-aren eta [H 301-aren funtzioz jarriz,

A [HC00-][H3011,8 • 10 — [HC00-][H301 = 1,8 10-5

0,1

,([H301—[HC00-]) [H30+]22 • 10-4

—>0,2

[H 30+ ] 2 — [HC00- ] • [H 30+ ] = 4,4 • 10-5

Beraz, [H 30+ ] — 1,8 10 -5 = 4,4 •10-5

[H 301 = 7,87 • 10-3M

Eta balore hau ordezkatuz, beste balore guztiak determina daitezke,oreka-kozentrazioak hauek direlarik:

[H 301 = 7,87 . 10-3 M; [HC001-1]= 0,1 M

[HC00- ]= 2,29 • 10-3 M; [HCNO] = 0,2 M

[CNO- ] = 5,58 • 10 -3 M; [OH- ] = 1,27 • 10-12M

Orain, hurbilketak egiterakoan egin den errorea %5a baino txikiagodela egiaztatu egin behar da; ez balitz, problemaren ebazpena berreginbeharko litzateke, hurbilketak egin gabe.

1. hurbilketa:

[HC00- ] + [HCOOH] = [HCOOH]

206

X.Azido-base oreka 207

egokia izateko, 5/100 . [HC0011]> [HC00 - 1 bete behar da.

5

0,1 . > 2,29 ••10 -3 betetzen denez, hurbilketa hau egiterakoan egiten100

den errorea %5-a baino txikiago da, beraz, hurbilketa hau egokia da.

2. hurbilketa:

[CNO- ] + [HCNO] = [HCNO]

egokia izateko, 5/100 • [HCNOI > {CNO-1

0,2 • —5

> 5,58 • 10 -3 betetzen denez, hurbilketa egokia da.100

3. hurbilketa:

[CNO- 1 + EFIC00 - ] + [011- 1 = [CNO- 1 + [HCOO1

egokia izateko; 5/100 • ([CNO- } + [HC00- 1) > [OH- ] izan behar da.

7,87 .10-3 —5 >1,27 • 10-12 betetzen denez, hurbilketa egokia da. • 100

Honela, emaitzen errorea %5a baino txikiagoa denez, erresultatuakonak dira, beraz,

[H 301 = 7,87 • 10 -3 M pH = - 1og[H 301 = 2,1

Emaitza: pH = 2,1

0,02 mol anhidrido karboniko uretan disolbatzen dira, disoluzioarenbolumena 1 1 izan arte. Determinatu orekako espezie guztienkontzentrazioak eta dioluzioaren pH-a.

Datuak: K i (H2CO 3 ) = 4,2• 10-7 ; K2 = 4,8 • 10-11

bete behar da.

Ebazpena:

Anhidrido karbonikoak uretan disolbatzerakoan azido karbonikoaformatzen du:

CO 2 + H20 H2 CO3

0,02 mol H 2CO 3 geratuko dira disolbatuta, beraz, hasierako

kontzentrazioa hau izango da:

,[H 2CO 3 io 0 02 mol = 0,02 M

11

eta uretan dagoenean, azido diprotiko bezala konportatzen delarik (pH <7),gertatzen diren prozesuak hauek izango dira:

H 2CO 3 + H 20 -4 HCO3 + H30+

HCO 3 + H20 + H30+

H 20 + H20 OH- + H30+

eta plantea daitezkeen ekuazioak hauek dira:

[HCOAH30+1K 1 (H 2CO 3 –

[H2CO3]

[C0 - ][H301K 2 (HCO 3 =

[HCO

K, (H 20) = [H 30+ 1[011-1

– masa-balantzea:

[H2CO 3 i o – [H 2CO3 1 + [HCO 3 + [CO

– karga-balantzea:

[HCO3 1 + 2 [C01 + [OH- 1 = [H301

208

Xi

X.Azido-base oreka 209

Beraz, 5 ekuazioz osotutako sistema bat daukagu, baina posible dazenbait hurbilketa egitea masa-balantzean edo/eta karga-balantzean.

1.hurbilketa (masa-balantzean):

Azido karbonikoaren lehen disoziazio-konstantea, K 1 , berekontzentrazioa baino txikiagoa da, K 1 < [H2CO3 ] 0, beraz, gutxi disoziatutaegongo da HCO3 bezala, eta are gutxiago co32 - bezala.

Orduan,

[C0 - ] + [HC01 « [H2CO3]

[CO + [HCO3 I+ [H 2CO3 ] H2CO3

Masa-balantzea honela geratuko da:

[H2CO3 ] 0 [H2CO3]

2. hurbilketa (karga-balantzean):

Nahiz eta [HCO-3 -a txikia izan [HiCO3 -arekin konparatuz, bai[CO 32- 1 eta bai [OH- txikiak dira HCO3 -arekin konparatzendirenean, zeren disoziazio-kontanteak txikiagoak baitira, eta OH--arenkasuan, uraren autoprotolisisa ezkerretarantz desplazatuta egongo da,disoluzioa azidoa baita, beraz, [OH-] < 10-7 . Honela

2[0:*1 + [OH - } << [HC01

2 [C0 - + [OH- + [HCO3 [HCO3 ]

Karga-balaritzea honela geratuko da:

[HCO3] = [H301

Hurbilketok eginik, geratzen diren ekuazioak hauek dira:

, H[ CO-3 1[H 301 [OC*1[H30+14,2 • 10 — = ; 48 • 10- =

[H2CO3 1 [HCO3 1

10-14 = [H 30+ 1[OH- 1; 0,02 = {H 2CO3 1; [HCO31 = [H301

Ordezkaketa eginez, 1H 30 + 1 -aren funtzioz jan-iz,

14,2 • 10-1 =

H 30[

0, 02 '[H 304 1 = 9,17 • 10 -5 M

[C01 [H 30+„4,8 . 10 -11 = = [C0 - ] = 4,8 •. 10 M

[H3041

-1410-14 = {11 304 1 [OH- ], [011- 1 = 10 = 1,09 • 1 0-1 ° M9,17 • 10-5

Beraz, orekan dauden espezien kontzentrazioak hauek dira:

[H 301 = 9,17 • 10 -5 M; [H 2 CO 3 ] = 0,02 M

[HC01 = 9,17 • 10 -5 M; [C01 = 4,8 • 10-11 M

[OH- 1 = 1,09 • 10 -1 ° M

Orain, hurbilketak egiterakoan egin den errorea %5a bainotxikiago dela egiaztatu behar da:

1. hurbilketa:

[HCO3 << [H2CO3]

egia izateko, 5/100 •[H 2 CO 3 [ > [CO 32- 1 + [HCO-3 bete behar da.

0,02 • > 9,17 • 10 -5 betetzen da, beraz, hurbilketa egokia da.100

Erraz ikusten da 2. hurbilketa ere egokia dela. Beraz emaitzenerroreak %5a baino txikiagoak direnez, orekako espezienkontzentrazioak kalkulatuta daude, eta pH-a:

pH = log [H 301 = 4,04

Emaitzak: [H 301 = [HC01 = 9,17 • 10 -5 M; [H 2 CO 3 ] = 0,02 M

= 4,8 • 10-11 M; [OH- = 1,09 10-1 ° MpH = 4,04

210

X.Azido-base oreka 211

X.B.3.- NaHCO3 -tan 0,1 M den disoluzio baten pH-a determinatu.

Datuak: K i (H2CO3) = 4,2 • 10-7 ; K2 = 4,8 • 10-11

Ebazpena:

Disoluzioan, hasieran agertzen dena zera da:

[NaHCO3 1 0 = 0,1 M

eta pH-a, > 7 izango da, zeren HCO3 -aren basikotasuna (K b (HCO3»azidotasuna(K a (HCO-3 )) baino handiago baita, eta gertatzen direnerreakzioak hauek izango dira:

I. – NaHCO 3 ---> Na+ + HCO-3-

HCO + H 20 H2CO 3 + OH-

HCO -3- + H 20 H2 CO3 + OH-

IV. – H20 + H 20 011- + H30+

zeren, Na+-a base sendo baten konjokatua denez, bere aziditatea(Ka < 10- 14) arbuiagarria izango baita, eta HCO3 azido bezala eta basebezala konportatuko da.

Ekuazio hauek plantea daitezke:

Prozesu bakoitzari dagokion oreka-konstantea

I. erreakzioa osorik dago eskuinetara desplazatuta, zeren gatzdisolbagarria baita, eta, gatza denez, guztiz disoziatuta egongo da.

II. erreakzioarena:

_ K (H20) [H2CO31 [OH-1Kb 1-1CO 3 ) = w

K 1 (H 2CO 3 ) [HCO

III. eta IV. ekuazioenak hauek dira:

1.K a (11C0) = K2 (H 2 CO3

) = [C0 ] [H30

'

K m, (H 20) = [H30+ 1 [OH-]

Masa-balantzeak:

1.- [NaHCO3 ] 0 = [Na+]

2.– [NaHCO3 1 0 = [HC01 + [C01 + [H2CO31

Karga-balantzea:

[HCO1 + 2 [C0 - 1 + [011- ] = [H30+ ] + [Nal

Azken ekuazio honetako [1\Ta +]-aren eta [HCO3 -arenkontzentrazioak kentzeko, eta kontzentrazio baxuenean agertzen direnespezien funtzioz ekuazioa jartzeko, aldaketa bat egin behar da.Horretarako, masa-balantzeetatiko [Na+]-aren eta [HCO3 -arenbaloreak ordezkatzen dira:

[NaHCO 3 1 0 – [H2CO31+ 2 [C0 - 1+ [011-1=

= [H 301+ [NaHCO310

Lortzen den ekuazioa, balantze protononiko deitua, hau da

[C0 - 1 + [OH- = [H2CO 3 1 + [H30+1

Ikus dezagun hurbilketak egitea posible den ala ez.

1. masa-balantzean ez da posible hurbilketarik egitea.

1. hurbilketa:

[HCO3- delakoa base ahul bezala eta azido ahul bezala konportatuko da,

zeren [NaHCO 3 ] 0 [HCO3] , disoziazio-konstanteak baino handiago,2

baitira: Kb (HCO3 --- 10-8 eta K b (HCO3) 10-1 ! Beraz, [H2CO3

eta [C0 - ] oso gutxi formatuko dira [HCO3- -arekin konparatuz :

212

X.Azido-base oreka 213

[H 2CO 3 1 + [C01« [HCO1

[H 2CO 3 ] + [C0 – ] + [HC0HHCO1

Bigarren masa-balantzea honela geratzen da:

[NaHCO 3 ] 0 = [HCO31

2. hurbilketa: (karga-balantzean)

Kb > Ka denez, disoluzioa basikoa izango da, beraz, uraren

autoprotolisisa ezkerretarantz desplazatuta egongo da; orduan [H30+]oso txikia izango da, eta [H 2CO3]-arekiko arbuia daiteke:

Karga-balantzea honela geratzen da:

[C0 - + [OH-[H2CO3

Hurbilketa hauek kontutan hartuz, geratzen diren ekuazioakhauek dira:

2,38 •n

10-8 4,8=[HCO-3-1

=[HCO1

10-14 = [H30+ 1 [01-1-]; 0,1 [Nal

0,1 = [HC01;

[C0 - ] + [OH- 1 = [H2CO3]

Ordezkatuz, [OH-]-aren eta[CO 32- -aren funtzioz jarriz:

[OH-1 2 10-144,8 • 10-8 = ; 4,8 • 10- 9 = [CO3-1

0,1 [011-1

[H 2CO3 ] [OH [COUH301

([C01 + [OH- 1) [OH-12,38 • 10 8 = -->

0,1

2,38 • 10-9 = [OH- 12 + [011- 1 [C01

[0:* 10-14-1

Ekuazio hauek ebatziz, [OH-] = 2,26 • 10- 6 M, eta balore haubeste ekuazioetan ordezkatuz, beste espezie guztien oreka--kontzentrazioak determina daitezke:

[OH- 1 = 2, 26 • 10 -6 M; [C01 = 1, 07 • 10 -3 M; [H 30+ 1 = 4,5 • 10-9M

[H 2 CO 3 1= 1,05 • 10 -3 M; [HCO31= 0,1 M ; [Nal = 0,1 M

Hurbilketak egiterakoan egin den errorea %5a baino txikiago delaegiaztatu behar da.

1. hurbilketa:

[H 2CO 3 ] + [C01 + [HCO:1 [HC0-3-1

egokia izateko, 5/100 •{FICO3- 1> [H2CO3[+[C01 bete behar da

0,1 • 100 > 2,12 • 10 -3 betetzen da, beraz, hurbilketa egokia da.

2. hurbilketa:

[H30+ + [H2CO 3 [ [ H2CO 3 [

egokia izateko, 5/100 [H2 CO3] > [H3 0+] bete behar du

1,05 • 10 -3 > 4,5 • 10-9 betetzen da, beraz, hurbilketa egokia da. • 100

Espezieen oreka-kontzentrazioak lortutakoak dira, errorea %5abaino baxuagoa izanik, eta pH-a:

pH = –log [H 30+ I = 8,35

214

Emaitza: pH = 8,35

X.Azido-base oreka 215

X.B.4.- 0,2 mol amoniako eta 0,06 mol fenol uretan disolbatzen dira,nahasturaren bolumena 1 dm 3 -takoa izanik. Fenolaren eta ioifenolatoaren kontzentrazioak orekan kalkulatu.

Datuak: K b (NH 3 = 1,8 • 10-5 ; K a (C 6 H 5 OH) = 3, 16 • 10-10

Ebazpena:

Amoniakoak (basikoa) eta fenolak (azidoa) uretandisolbatzerakoan elkarrekin erreakzionatuko dute, eta neutralizatuegingo dira, gatza formatuz:

NH 3 + C6 H 5 OH ---> NH4C6H5O

hasieran 0,2 + 0,06

bukaeran 0,14 0,06

Beraz, erreakzioaren ondoren, 0,14 mol NH 3 eta 0,06 molNH4C6HSO daude; disoluzioan espezie baten forma azidoa (NH 4+ etaforma basikoa (NH 3) daude. Hasierako kontzentrazioak hauek izanik:

[NH 3 ] 0 = 0,14 mo1/11= 0,14 M

[NH 4C 6 H 5 Cij o = 0,06 mo1/1 1 = 0,06 M

Azido-base bikotearen, NH4/NH 3 , forma basikoaren (NH3) etaazidoaren (NH +4 ) hasierako kontzentrazioak handiak nahikoak direnez,

[disoluzioa indargetzaile bezala kon ortatuko da, eta pH-a formaazidoaren pKa-aren heinekoa. [NH 3 1 0 > NHijdenez, pH-a, pK a-a bainobasikoago izango da, pH > pK a (NFI'L-1 ) = 9,26

Ebazpenaren zehar, C 6HSO erradikala, R baten bidez adierazikoda. Gertatzen diren ekuazioak hauek dira, bikotearen forma azidoarenerreakzioa soilik jarriz,

NH4R + R-

1. – R- + H 20 HR + OH-

2. – NI-14 + H 20 -# NH 3 + H30+

3. – H20 + H20 H30+ + OH-

Prozesu horiek kontutan edukiz, ekuazio hauek idatz daitezke:

* prozesu bakoitzari dagokion oreka-konstantea:

K (H9 0) [HR][0H-1K(1) = K b (R — = w

Ka (HR) [R-1

K (H20) [NH3 ][H301K(2) = Ka (NHn = w

Kb (NH 3 ) [NWEI

K(3) = K w (H 20) = [H 30+ ] [OH-]

* erradikal edo elementu bakoitzaren masa-balantzea

I.– [NH3 ]0 + [NH4 R]0 = [NHij + [NH3]

11.– [NH 4 R]0 = [HR] + [12- ]

* kargen balantzea:

[NHij + [H 30+ ]] = [R-] + [ oir

Karga-balantzea disoluzioan kantitate txikienean agertzen direnespezien funtzioz jarriz,

[NH 3 i0 + [NH 4R]0 – [NH 3 ] + [H 301 =

= [NH 4Rjo – [HR] + [OH-]

216

X.Azido-base oreka 217

Karga-balantzea (K.B.) (III):

[NH3 ] 0 + [HR] + [H 30+] = [NH3] + [0H-]

Zer hurbilketa egin daitekeen ikus dezagun orain. I. masa-balantzean ez da posible hurbilketarik egitea zeren disoluzioan bai NH+4,bai NH3 biak baitaude, eta biak kantitate handitan egongo baitira.

II. masa-balantzean, 1. hurbilketa bat egin dezakegu. Fenolatoabase ahul bezala konportatuko da zeren Kb (R-) 10-5 , hasierakofenolatoaren kontzentrazioa baino txikiagoa, beraz,

[HR] « [R- ] [HR] + [R- ] [R-]

eta II. masa-balantzea honela geratuko da:

[NH 4Rio = [R1

Karga-balantzean, IIIan, 2. hurbilketa bat egin dezakegu:disoluzioan dauden [H30+]-a eta [OH-]-a txikiak dira besteekin

konparatuz, disoluziora azidoa eta basea botatzen direnez, hots, OH-eta H 3 0+, beraien artean erreakzionatuko dute. Halaber [HR]-a,[NH 3 ] 0-arekin konparatuz, txikia izango da, zeren fenolatoa ahulkikonportatuko baita eta

[NH 3 ]0 » [HR] + [H 301 —> [NH 3 ] 0 + [HR ] + [H 30+ ] [NH3]0

[NH 3 ]o » [OH– ] —> [NH 3 ] + [OFF] [NH3]

Hurbilketa hauek eginez, karga-balantzea honela geratzen da:

[NH 3 ] 0 = [NH3]

Eginiko hurbilketa guztiak kontsideratuz, geratzen direnekuazioak hauek dira:

3,16•10 -5 .

=[R-1

5,56 [HR][0H- [NH3]- [H301

-10-1 ° =

218

10-4 = [H 30+ 1 [0111

0,14 + 0,06 = [NHij + [NH3]

0,06 = [R-]

0,14 = [I\IF13]

Ordezkatuz, eta [OH-]-aren funtzioz jarriz,

3,16 •

5,56

10-5 =

•10-1 "

[HR][011- ] 11,9 • 10-6

= 2,38 • 10-10

0,06

,A 0 14[H301

[HR] =[011-]

[H301=

0,06-->

Honela, orekan agertzen diren espezie guztien kontzentrazioak:

[OH- = 4,2 • 10 -5 M; [HR] = 4,25 • 10 -2 M; [H30+ ] = 2,38 • 10-10M

[NH = 0,06 M; [R - ] = 0,06 M; [N1H 3 ] = 0,14 M

Orain hurbilketetan errorea %5a baino txikiago dela egiaztatuegin behar da.

1. hurbilketa:

[HR] + [R-] [R-]

egokia izateko, 5/100 • [R-] > [HR] bete behar da.

5 0,06 > 4,52 • 10-2 hurbilketa egiterakoan egiten den errorea

100 %5a baino handiagoa da; beraz ez daegokia.

2. hurbilketa:

[NH3 ] 0 + [HR] + [H 30+ ] [NH3i0

X.Azido-base oreka 219

egokia izateko, 5/100 • [NH3] 0 > [HR] + [H30+] bete behar da.

50,14 > 4,52 10 -2

+ 2,38 • 10- hurbilketa hau egiterakoan10

3. hurbilketa:

[NH3] + [NH3]

egokia izateko, 5/100 • [NH 3] > [OH-]bete behar

50, 14 > 4, 2 • 10-5 hurbilketa hau egokia da.

Orekako kontzentrazioak birkalkulatu behar dira, [HR]-a arbuiatugabe, geratzen diren ekuazioak hauek direlarik:

3,1[HR] [01-1-

•10-5 = 5,56A

• 10-/u[ H31[H301

[R-]=

[NHij

10-1 [=11130+][0H-] 0,14 + 0,06 = [N11:1 + [NH3]

0,06 = [HR] + [R-]

0,14 + [HR] = [NH3]

Ordezkatuz eta [OH-] -aren funtzioz jarriz:

[HR] • [011-]3,16 • 10-516= • 10-5 (0,06 — [H R]) = [HR] [OH-]

0,06 — [HR] '

(0,14 + [HR]) [H30+]5,56 • 10-10 = —> 5,56 10-10 (0,06 — [HR]) =

0,06 — [HR]

= (0,14 + [HR]) [H30+]

Eta bi ekuazio horiek erabiliz, [HR]-arekiko 2. ordenako ekuaziobat lortzen da, emaitzak 1,877 • 10- 2 eta 0,445 direlarik; bigarrenemaitza absurdua da, ez baitago horrenbeste HR-rik; beraz,

100 egiten den errorea %5a bainohandiagoa da; beraz ez daegokia.

100

[HR] = 1,877 • 10-2 M. Emaitza hau erabiliz, orekan dauden espezieguztien kontzentrazioak determina daitezke:

[HR] = 1,877 10-2 M; [R- = 4,123 • 10-2 M [OH- = 6, 94 • 10-5M

[N114] = 4,123 • 10-2 M; [NH3 ]= 0,159 M; [H 301 = 1,44 • 10-10M

Orain, hurbilketak egiterakoan egin dean errorea %5a bainotxikiago dela egiaztatu behar da:

[NH 3 ] 0 + [HR] + [H 301 = [NH 3 ] 0 + [HR]

egokia izateko, 5/100 • ([NH 3] 0 + [HR]) > [H30+], hots

5 (0,159 + 1,877 • 10 -2 ) > 1,44 • 10-10 beraz, hurbilketa egokia da.100

Beste hurbilketa, hau da:

[NH 3 ] + [OH- ] = [NH3]

egokia izateko, 5/100 • [NH 3] > [OH-]bete behar da.

5/100 • 0,159 > 6,94 10 -5 ; beraz, hurbilketa egokia da

Oreka-kontzentrazioak hauek dira:

[R- ] = [C 6H SO1 = 4,123 • 10-2 M

[HR] = [C 6H S O1-1] = 1,877 • 10 -2 M

220

Emaitza: [c 6 HS O- ] = 4,123 • 10-2 M; [C6H S O1-1] = 1,877 • 10 -2 M

X.Azido-base oreka 221

X.B.5.- Disoluzio indargetzaile bat 30,0 g Na2CO3, 350 ml uretan disolbatuz etaHC1-tan 1,00 M den 150 ml-tako disoluzio bat gehituz formatzen da.Determinatu disoluzioaren pH-a.

Datuak: pKi (H2CO3) = 6,38; pK2 (H2CO3) = 10,32

Ebazpena:

Disoluzioan dauden moleak hauek dira:

30,0 g 0,283 mol Na2CO3

106,0 g • mo1-1

1 M • 0,150 1 = 0,150 mol HC1

Na2CO3-ak (base) eta HC1-ak (azido) elkarrekin errakzionatukodute, baina bi pausotan, zeren Na2CO3-a, azido diprotiko baten gatzabaita.

Na2CO3 + HC1 NaHCO3 + NaC1

t = 0

0,283 0,150t = oo 0,133

0,150 0,150

Ez dago HC1 gehiagorik, beraz, bigarren prozesua ez da gertatuo,eta NaC1-a gatz neutro bat denez, pH-a determinatzeko kontutan hartubehar diren espezieak hauek dira:

0,133 mol [Na2CO3 1 0 = 0,266 M

(0,350 + 0,150)1

[NaHCO 3 1 = 0

'150 mol

= 0,3 M° (0,350 + 0,150)1

Disoluzioan, azido-base bikote baten forma biak daudenez, HCO3eta c032 - , eta berauen kontzentrazioak handiak nahikoak direnez,disoluzioa ingargetzaile bezala konportatuko da, eta bere pH-a, forma

azidoaren, HCO 3- , pK-aren heinekoa. Baina forma basikoaren, c()hasierako kontzentrazioa, HCO3 -arena baino zerbait txikiagoa da,beraz, pH < pKa ( HCO3 ) = 10, 32 izango da.

Gertatzen diren prozesuak hauek izango dira:

(1) Na2CO3 ---> 2 Na + +

(2) NaHCO3 Na + + HCO

(3) HCO + H20 CC* + H30+

(4) HCO3 + H 20 H2CO 3 + OH-

(5) H20 + H20 H30+ + OH-

(1) eta (2), gatzen disoziazio osoak dira; disoluzioa indargetzailea denez,(3) azidoaren, HCO3 , erreakzioa da; (4), HCO3 -aren erreakzioa basebezala da, zeren anfolitoa baita, eta (5), uraren autoprotolisia.

Plantea daitezkeen ekuazioak hauek dira:

— erreakzioei dagozkien oreka-konstanteak:

[CO] {11301K(3) = Ka (HCO) = K 2 (H 2 CO 3 ) =

[HC01

K (H20) [H2CO31[OH-]K(4) = Kb (HCO) = w—

KI(H2CO3)

K(5) = K w (H 20) = [H30+ ] [OH-]

— elementu edo erradikalen masa-balantzeak:

I.—Na-arena:

2[Na2 CO 3 ] 0 + [NaHCO 310 = [Nal

II.— - arena:

[Na 2CO 3 1 0 + [NaHCO 3 1 0 =

= [C0-1 + [HCOA + {1-12CO31

— disoluzioaren karga-balantzea:

[H301 = [HC01 + 2 [C0 - ] + [011-]

222

X.Azido-base oreka 223

Ekuazio hau, disoluziora gehitzen diren espezieen funtzioanagertzen da, eta kontzentrazio txikienetan agertzen diren espezieenfuntzioan jarri behar da, horretarako, [Na+] eta [HCO3 direlakoakordezkatuz,

2 [Na2 CO3 ] 0 + [NaHCO 3 ]0 + [H301

= [Na 2CO3 ]0 + [NaHCO3 ] 0 – [C0-]

– [1-1 2CO3 1 + 2 [C0 - ] + [011-1

Ordenatuz, balantze protonikoa lortzen da:

[Na 2 CO3 ] 0 + [H 2CO 3 ] + [H 301 = [C01 + [OH -

Ikus dezagun orain ea hurbilketarik egin daitekeen.

I. Masa-balantzean ezin daiteke hurbilketarik egin, zeren espezieguztien kontzentrazioak handiak eta antzerakoak baitira.

II. Masa-balantzean, CO 32- eta HCO3 disoluziora gehitzendiren espezieak dira, eta gutxi disoziatzen direnez, berauenkontzentrazioak handiak dira. Baina H 2CO 3 -a eratzen den espeziebat da (4. erreakzioa), baina bere oreka-konstantea txikia denez,(K (4) = K b (HCO3) = 2,4 • 10 -8 ) gutxi eratuko da, eta bere kontzen-

trazioa arbuiagarri izango da.

II. masa-balantzean,

[1-1 2CO3 1 << [C01 + [HC01, beraz,

[C01 + [HC01 + [H 2CO3 ] [C01 + [HC01

eta

II.– [Na2CO3 ] 0 + [NaHCO3 1 0 = [0:*1 + [HC01

Balantze protonikoan ere, [H2CO 3 ]-a arbuiagarri izango da,

aurreko arrazoi berdinagatik. [OH-] eta [H 3 0 +] espezieen

kontzentrazioak ere txikiak izano dira, zeren disoluziora espezie basiko(C0 - )bat eta espezie azido HCO3 bat gehitzen baitira, eta eratzen

diren OH- eta H 30+-ak beraien artean neutralizatuko dira, ura eratuz.

Honela, [H 2CO 3], [OH-] eta [H30-1-] direlakoak arbuiagarriak izango

dira, eta balantze protonikoa honela geratzen da:

[H2CO 3 ] + [H 301 « [Na2CO3]0

[H 2CO3 + [H30+ ] + [Na 2CO 3 10 [Na2CO310

[oH-] « [col [oH-] + [col [c(*]

eta ekuazioa honela geratzen da:

[Na 2CO 3 ] 0 = [C0-]

Balioak ordezkatuz, ekuazioak honela geratzen dira:

, 11 [CO1[H30±1.479 •• 10— =

[HCO1

M.-B: 2 • 0,266 + 0,3 = [Nal

Q [H2CO3][01-11.=

[1-1C0]

IL M.-B: 0,266 + 0,3 = [C0 - ] + [HC01

10-14 = [H 301 [011-];

B.P.: 0,266 = [C01

224

X.Azido-base oreka 225

Ebazpena eginez, lortzen diren balioak hauek dira:

[Nal = 0,832 M; [C01 = 0,266 M; [HC01 = 0,3 M

[H301 = 5,42 • 10-11 M; [OH- ]= 1,84 • 10-4 M;

[H2CO3 ]= 3,87 • 10 -5 M

Orain, egin diren hurbilketetan egindako errorea %5a bainotxikiagoa den ala ez ikusi behar da.

1. hurbilketa:

[C0 - ] + [HC01 + [H 2CO 3 ] [C0 - ] + [HC01

5gokia izateko, ([C01 + EFIC01) > [H 2CO 3 1 bete behar da:e

100

(O, 266 + 0, 3) > 3, 87 • 10-5

beraz hurbilketa egokia da.

2. hurbilketa:

[Na2CO3]0 + [H2CO3] + [H30+ ] [Na2CO3]0

5egokia izateko, — [Na2CO3 ] > [H2CO3 ]+ [H 301 bete behar da:100 0

50, 266 > 3, 87 • 10-5 + 5, 42 • 10-11

beraz, hurbilkea egokia da.

3. hurbilketa:

[oH- + [co-

5

100

100

226

—egokia izateko, [C0- > [OH- bete behar da.100

50, 266 > 1, 84 • 10-4

beraz, hurbilketa egokia da.

Emaitzen errorea, %5a baino txikiagoa denez, pH = - log [1130+]=

= - log 5,42 10- 11 = 10,27

Aurresan den bezala, 10,32 baino zerbait azidoago.

Emaitza: pH = 10,28

C.- PROBLEMAK

X.C.1.- Azido zianhidrikotan 1 M den disoluzio baten pH-a eta orekakokontzentrazioak determina itzazu

Datua: Ka (HCN, 25°C) = 4,8 • 10-10.

X.C. 2.- Azido klorhidrikotan 5 • 10-8 M den disoluzio baten pH-a determinatu.Berdin, 10- 10 M den disoluzio batena.

X.C.3.- pH berdin 5,33 duen 10 1 disoluzio behar dira. Laborategian azidozianhidrikoa dago. Nola prestatuko zenuke disoluzio hori? Zenbatgramo beharko lirateke?

Datua: Ka (HCN, 25°C) = 7,2 • 10-10.

X.C.4.- Disoluzio baten [H301-a determinatu, disoluzio hori azido formikotan0,015 M dela eta azido klorhidrikotan 0,02 M dela jakinik.

Datua: Ka(HCOOH) = 1,8 • 10 4.

100

X.Azido-base oreka 227

X.C.5.- Disoluzio baten [OH-]-a determinatu, disoluzio horren 200 cm3-tan0,005 mol amoniako eta 0,005 mol piridina daudela jakinik.

Datua: Kb(NH3) = 1,8 • 10-5 ; Kb(C5H5N) = 1,5 • 10-9.

X.C.6.- 0,2 mol azido klorhidriko eta 0,10 mol azido sulfhidriko 1 litro ur--disoluziotan daude. Determinatu disoluzioaren pH-a.

Datua: K i (H2S) = 1,1 • 10-7 ; K2 (HS-) = 10-14.

X.C.7.- Azido oxalikotan (H2C204) 0,1 M den disoluzio baten pH-a determinatu

Datua: Ka (H 2C 204 = 5,0 • 10-2 ; Ka (HC 204 = 5,2 • 10-5

X.C.8.- pH berdin 1,00 duen disoluzio bat prestatu behar da, azido sulfurikoz.Zein da disoluzioaren molaritatea?

Datua: Ka (H 2SO4 >> 1; Ka (HSO4 = 1,26 • 10-2

X.C.9.- Bi disoluzio daude: A disoluzioa, 400 ml azido hipobromosoz osotutadago, dentsitatea, 1,020 g • cm-3 eta aberastasuna, pisutan, %0,380direlarik; eta B disoluzioa, 500 ml amoniakoz osotuta dago, dentsitatea0,960 g • cm-3 eta aberastasuna %0,177 direlarik. A disoluziotik 125cm3 hartzen dira, B disoluziotik 50 cm 3 , eta 500 ml-tako matraze aforatubatetara eramaten dira, ur distilatuz parekatzen delarik. Lortzen dendisoluzioaren pH-a determinatu.

Datuak: Kb (NH3) = 1,8 • 10-5; Ka (HBrO) = 2,5 • 10-9

X.C.10.- Amoniakotan 0,250 M diren 10 ml, eta amonio nitratotan 0,1 M diren 30ml elkarrekin nahastatzen dira. Kalkulatu lortzen den disoluzioaren pH-a.

Datua: Kb (NH3) = 1,8 • 10-5.

X.C.11.- Aurreko problemako disoluzioari zenbat ml amoniako 0,250 M gehitubeharko zaizkio pH-a 9,38 izateko?

X.C.12.- Azido zianhidrikotan 1 M den 500 cm 3-tako disoluzio batetik, 200 cm3hartzen dira eta 500 cm 3-tako matraze aforatu batera eramaten dira.Ontzi honetan aurretik sodio hidroxidozko 4 g zeuden jarriak. Gero urdistilatuz parekatzen da.

228

a.- Lortzen den disoluzioaren pH-a kalkulatu. OH- ioien kontzen-trazioa disoluzioan kalkulatu.

b.- Zenbat mole sodio hidroxido solido bota behar dira pH-a unitatebatean gehitzeko? (disoluzioaren bolumen-gehiketa arbuiatu).

Datua: pKa (HCN) = 9,14.

X.C.13.- Amoniakoa erabiliz, pH = 11,11 duen disoluzio bat prestatu nahi da.Determinatu amoniakoaren kontzentrazioa disoluzio horretan.

Datua: Kb (NH3) = 1,81 • 10-5.

X.C.14.- Hipobromito ioia azido hipobromosoaren base konjokatua dela jakinik,eta sodio hipobromitotan 0,1 M den disoluzio baten pH-a 10,85 delajakinik, determinatu sodio hipobromitoaren eta azido hipobromosoarendisoziazio-konstanteak.

X.C.15.- 25°C-tan, amoniakotan 0,01 M den disoluzio batean, amoniakoa %4,3-tan disoziatuta dago. Determinatu

a.- Orekako OH--aren kontzentrazioab.- Amoniakoaren disoziazio-konstanteac.- [01-1]-a, aurreko 1 1 disoluziori 0,0090 mol amonio kloruro gehitzen

zaizkionean.

X.C.16.- pH = 8,50 duen 1 1 disoluzio indargetzaile prestatu nahi da.

a.- Potasio zianurozko 0,01 molerekin eta laborategian aurkitzen direnerreaktibo arruntekin, nola prestatuko zenuke disoluzio hori?

b.- Disoluzio horren 100 ml-ri, 0,5 • 10-4 mol azido perklorikogehitzen zaizkionean, nola aldatuko da pH-a?

c.- Hasierako disoluzioaren 100 ml-ri 0,05 • 10- 4 mol sodio hidroxidogehitzen zaizkionean, nola aldatuko da pH-a?

Datua: Ka (HCN) = 4,8 • 10-1°.

X.C.17.- a.- 0,010 mol azido klorhidriko gasa, 1 litro uretan disolbatzen dira.Disoluzioaren bolumena 1 1 dela suposatuz, zein da disoluzioarenpH-a?

b.- Azido klorhidrikozko kantitate berdina 1 litro disoluzioindargetzaile bati gehitzen zaio. Zein da pH-aren aldaketa gehiketahorren ondoren? Disoluzio indargetzailea sodio zianuro 0,30 Mgehi azido zianhidriko 0,30 M da.

X.Azido-base oreka 229

X.C.18.- Azido zianhidrikozko 0,1 mol eta sodio zianurozko 0,1 mol dituen0,5 1-tako disoluzio bat prestatu da. Azido zianhidrikoaren pKa 9,4 delajakinik, kalkulatu

a.- Disoluzioaren pH-ab.- Zein da [OH ]-a disoluzioan?c.- Disoluzioaren pH-aren balorea unitate batean gehitzeko, zenbat

gramo sodio hidroxido bota beharko diogu? (Disoluzioarenbolumen-inkrementua arbuiatu).

X.C.19.- pH = 5,1 duen disoluzio indargetzaile bat prestatu nahi da. Horretarakosodio azetatozko 0,1 moleri zera botako zaio, edo sodio hidroxidotan 0,2M den disoluzioaren "V" bolumena edo azido klorhidrikotan 0,2 M dendisoluzioaren "V'" bolumen bat. Horrela lortutako disoluzioari uragehituko zaio bolumen totala 1 litro izan arte.

a.- Zein disoluzio gehituko zenioke?b.- Zein da behar den bolumena?

Datua: pKa (HAc) = 4,75

X.C.20.- 25°C-tan disodio hidrogenofosfatotan 2,5 M den ur-disoluzio baten100 cm3-tako disoluzio bat, 1 1-taraino diluitzen da. Determinatu lortzenden disoluzioaren pH-a.

Datuak: azido fosforikoarentzat, pKal = 2,12 ; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12.

X.C.21.- Sodio karbonatozko 2,12 g, 50 cm 3 uretan disolbatzen dira, eta gero 100cm3-taraino diluitzen. Zein da disoluzioaren pH-a?

Datuak: Azido karbonikoarentzat, pK i = 6,37 ; pK2 = 10,33

X.C.22.- 0,250 mol sodio karbonato eta 0,300 mol sodio hidrogenokarbonatouretan nahastatu ondoren, 250 cm 3-tako ur-disoluzio bat lortzen da.Determinatu disoluzioaren pH-a.

Datuak: Azido karbonikoaren pK i = 6,38 da, eta pK2 = 10,32

X.C.23.- Bi disoluzio, A eta B, daude. A-ak, azido nitrosotan 5•10-2 M diren300 ml ditu; eta B-ak, amoniakotan 10- 1 M den 1 litro.

230

a.- A disoluziotik 100 ml eta B-tik 50 ml hartzen dira, eta 500 ml-takomatraze aforatu batera eramaten dira, gero ur distilatuz parekatzendelarik. Kalkulatu lortzen den disoluzioaren pH-a.

b.- a.- ataleko disoluzioari azido klorhidrikoa gehitzen zaio, beronenkontzentrazioa 10-4 M izan arte. Kalkulatu disoluzioaren pH berria.

Datuak: K a (NICI ) = 5,75 • 10 -10 ; K a (HNO 2 ) = 5,13 • 10-4

X.C.24.- Bi disoluzio dauzkagu, A disoluzioa, 0,25 g sodio hidroxido500 cm 3 uretan disolbatuz prestatua, eta B disoluzioa azidohipoklorosotan 10-2 M den 300 ml-takoa dena.

Kalkulatua.- Era honetan prestaturiko disoluzioaren pH-a: A disoluziotik

40,0 ml gehi B disoluziotik 125 ml; eta, 250 ml-tarainokobolumena osotu arte, ura gehituz.

b.- pH-a, a ataleko disoluzioa bolumen bikoitza lortu arte diluitzenbada.

Datua: pK„(HC10) = 7,53

X.C.25.- Alde batetik, 0,91 g • cm-3-tako dentsitatea duen, eta pisutan %25ekoaberastasuna duen amoniakozko disoluzio baten 250 cm 3 ditugu; eta,bestetik, 1,67 g • cm- 3 -tako dentsitatea duen, eta pisutan %70ekoaberastasuna duen azido perklorikozko disoluzio baten 250 cm3.Lehen disoluziotik 7,5 cm3 hartzen dira, eta bigarrenetik 4,5 cm 3 , eta250 cm3-tako matraze batetara eramaten eta parekatzen. Horrela lortzenden disoluzioaren pH-a kalkulatu, eta halaber orekan dauden espezieguztien kontzentrazioak.

Datua: pKb(NH3) = 4,7

X.C.26.- Fenolftaleina, pH-a 8,0 denean, morexka kolorea hartzen hasten da, etapH-a 9,8 denean, zeharo morea da. Determinatu fenolftaleinakoloreztatuko dena.- 25 cm 3-tako disoluzio batean, zeinean amoniakotan 0,1 M den

1 cm 3 disolbatuta baitago.b.- Disoluzio berdinean, baina 0,1 g amonio kloruro gehituz.

X.C.27.- Azido-base indikatzaile bat azido ahula da, bere disoziazio-konstantea3,0 • 10-5 izanik. Indikatzailearen azido-forma gorria da, eta base-forma,urdina. Zenbat aldatu behar da pH-a %75 gorri izatetik %75 urdinaizatera pasatzeko?

X.Azido-base oreka 231

X.C.28.- Metilo-gorria delako indikatzailea azido ahula da, bere disoziazio--konstantea 7,93 • 10-6 izanik. Forma gorriaren (azido) %6-a eta formahoriaren (basea) % 12-a ezin daitezke bereiztu. Determinatu, kolore--aldaketa ongi bereizteko, zein den pH-aldaketa.

X.C.29.- 50 ml amoniako neutralizatzeko, azido klorhidrikotan 0,1 M dendisoluzio baten 12,50 ml behar dira. Kalkulatu:

a.- Amoniakoaren, hasierako disoluzioaren pH-a, eta NH4+ -arenkontzentrazioa.

b.- Azido klorhidrikotan 0,1 M den disoluzioaren 8 ml bota eta gerozeintzu diren pH-a eta NH 4+ -aren kontzentrazioa.

c.- pH-a eta NH: -a baliokidetza-puntuan.d.- Baliokidetza-puntua pasatu eta gero, 15 ml azido klorhidriko

gehiago botatzen dira. Zeintzu dira pH-a eta NI-1 44 -a.e.- Balorazio-kurbaren irudia.f.- Balorazio hau egiteko, ondoko indikatzaileen artean zein den

hoberena: fenolftaleina (pK = 8,9), bromotimol-urdina (pK = 7,5),metilo-gorria (pK = 5,1).

Datua: pKb (NH3) = 4,7

X.C.30.- Azido monoprotiko ahul (K a = 1,24 • 10-5 ) baten muestra bat, zeinak1,250 g pisatzen baitu, 50 cm 3 uretan disolbatzen da; lortzen dendisoluzioa baloratzerakoan sodio hidroxidotan 0,090 M den disoluziobaten 41,20 cm3 behar dira baliokidetza-puntura heltzeko. Determinatu:

a.- Azidoaren pisu molekularra.b.- Baliokidetza-puntuko pH-a.c.- Balorazio hau egiteko, ondoko indikatzaileetatik zein den hoberena:

fenolftaleina (pK = 9), fenol-gorria (pK = 7), metilo-gorria (pK =6), bromokresol-berdea (pK = 5), metilo-laranja (pK = 4),dimetilo-horia (pK = 3).

i N I

XI. Disolbagarritasuna 233

XI. DISOLBAGARRITASUNA

A.- GALDERAK

XI.A.1.- Azido nitriko, amoniako eta amonio kloruro direlako substantzien ur--disoluzioetatik, zein erabiliko zenuke

a.- Bario karbonatoa disolbatzeko.b.- Zilar kloruroa disolbatzeko.c.- Magnesio hidroxidoa disolbatzeko.d.- Kobre sulfuroa disolbatzeko.

Kasu bakoitzean gertatzen den prozesua azaldu.

XI.A.2.-Azaldu, arrazonatuz,

a.- Nola alda daitekeen kaltzio karbonatoaren disolbagarritasuna uretanondoko disoluzioak gehitzerakoan:

1.-Azido karboniko 1 M2.- Potasio nitrato 1 M3.- Azukre 1 M4.- Azido klorhidriko 1 M.

b.- Zergatik, uretan, sodio kloruroa, kaltzio karbonatoa bainodisolbagarriago den.

XI.A.3.-Disoluzio batek CO3 , Cl- eta anioiak ditu, denak kontzentrazioberdinean (10- 1 M). Astiroki, zilar nitratoa gehitzen da.

a.- Zein izango da ioien prezipitazio-ordena?b.- Lortutako erresultatua ikusiz, ioien prezipitazio-ordena kontrolatzen

duen faktorea disolbagarritasun-biderkadura al da? Ezetz bada, zeinda prezipitazio-ordena kontrolatzen duen aldagaia? Justifikatu.

Ks(Ag2CO3) = 10-11 ; Ks (AgC1) = 10- 10; Ks (AgI) = 10-16

234

XI.A.4.-Kualitatiboki, zilar kloruroaren disolbagarritasuna konparatu, ur purutan,azido klorhidrikotan 0,1 M den ur-disoluzio batean, eta amoniakotan0,1 M den disoluzio batean. Justifikatu.

XI.A.5.-Bi gatz ditugu, beraien formula molekularrak ezezagunak direlarik etadisolbagarritasun-biderkadura berdinekoak. Esan al duzu gatz biendisolbagarritasunak berdinak diren ala ez? Erantzuna arrazonatu, adibidebat jarriz.

XI.A.6.-Tenperatura konstante batean, gatz baten disolbagarritasuna,disolbagarritasun-biderkadurarekin zuzenki erlazionatuta dago. Zenbat etaKs txikiagoa izan, disolbagarritasuna txikiagoa izango al da? Zein kasutan

bai? Ondoko kasuei aplikatu:

a.- Ca3(PO4)2 Ks = 10-33 eta CaX Ks = j 0-20

b.- CaS 04 Ks = 10-4 eta CaCrO4 Ks = 10-2

XI.A.7.-Ondoko konposatuen ur-disoluzio saturatuak, prezipitatuarekin batera,ontzi desberdinetan dauzkagu: kaltzio oxalatoa, magnesio hidroxidoa,kaltzio fosfatoa, zilar kloruroa, kobre sulfuroa. Ontzi bakoitzean zergertatzen den azaldu, hau da, konposatuak gehiago prezipitatzen duen alagehiago disolbatzen den azaldu, disoluzioei ondoko disoluzioak gehitzenbazaizkie: azido klorhidrikoa, amoniakoa, sodio kloruroa, azidoklorhidriko gehi azido nitriko, magnesio kloruroa, kaltzio kloruroa,amonio kloruroa.

XI.A.8.-Eztabaidatu, arrazoiak adieraziz eta gertatzen diren erreakzio desberdinakidatziz, baieztapen hauek zuzenak diren ala ez:

a.- Bi 3+-, Ag +- eta Cu2+-tan ekimolekularra den disoluzio bati azidosulfhidrikoa gehitzen zaionean, ioiak sulfuro-eran prezipitatzeko,prezipitatze-ordena hau da: 1) Bismuto sulfuro, 2) Zilar sulfuro, 3)Kobre sulfuro.

b.- Ag+ , Pb2+ eta Fe3+ ioiak dituen disoluzio bati azido klorhidrikoagenitzen zaio, lortzen den prezipitatua iragazi egiten da berarengainean amoniakozko ur-disoluzio bat gehituz, honela hiru ioienbereizketa bat egiten delarik.

Datuak: Ks(Bi2 S 3) = 0-72 Ks(Ag2S) = 0-49 Ks(CuS) = 10-36

Ks(AgC1) = 1,6 • 10- 10 K,(PbC12) = 1,7 • 10-5

XI. Disolbagarritasuna 235

B.- PROBLEMA EBATZIAK

XI.B.1.- 1 1-tako disoluzio batean 2 • 10- 3 mol berun perklorato eta 2 10-3 molestrontzio perklorato daude. Disoluzio honi sodio sulfatoa gehitzen zaio,ioi sulfatoaren kontzentrazioa disoluzioan 5 • 10- 3 M izan arte.

a.- Zeintzu izango dira [Pb 2+ ] eta [Sr2+ ] orekan?b.- Zenbat gramo berun sulfato eta estrontzio sulfato prezipitatuko

dira?

Datuak: Ks (PbSO4) = 2 10-8 Ks(SrSO4) = 2,8 • 10-7

Ebazpena:

a.- Hasieran, SO42 -a gehitu baino lehen, disoluzioan dagoen [Sr2+] eta [Pb2+]hauek izango dira:

• -3 molPb C104 )2 i

o2

= 10

2 • 10 -3 M1 1

[2 • 10-3 mol

Sr(C104=11

= 2 • 10-3M

Beraz, gatz disolbagarriak direnez,

Pb C10 4 ]2 --> Pb 2+ + 2 C104 [Pb(C104 ) 2 ]0 = [Pb

Sr(C104 ) 2 Sr 2+ + 2 C104 [ Sr (C104 ) 2 ]0 = [Sr2+

Horrela,

[Pb2+] = 2 • 10-3 M eta [Sr2+] = 2 10-3 M

236

Disoluziora botatzen denean, disoluzioan dagoen[SQ4-] = 5 • 10-3izan arte, Pb 2+ eta Sr2+ prezipitatuta egon beharko dute parte batean, zeren

[Pb2+][S0-] = 2•10 -3 • 5 • 10-3 =10-5 > Ks (PbSO4 ) eta

[Sr2+][S024-]= 2 • 10-3 • 5 • 10-3 =10-5 > Ks (SrSO4 ) baitira.

Beraz, disoluzioa saturatuta egongo da PbSO 4-tan eta SrSO4-tan, eta

disoluzioan dagoen [S0 - ]= 5 • 10-3 da, eta disoluzioan egon daitekeen1Pb2+1--a eta 1Sr2+1--a disolbagarritasun-konstantearen bidez determinadaitezke.

Honela, disoluzioa PbSO 4-tan saturatuta badago eta [S0?.1 - ] = 5 10-3 M

bada,

PbSO4 (s) Pb2+ + SO-; K s (PbSO4 ) = [Pb2+][S0-]

K s (PbSO 4 ) 2-10-8 [Pb2+ 1= = 4 • 10-6M

[50-1 5 • 10-3

eta berdin SrSO4-tan saturatuta badago,

SrSO4 (s) # Sr2+ + S024-; Ks (SrSO4 ) = [Sr2+][SO4-]

K (SrSO 4 ) 2,8 • 10-8 [Sr2+ 1= = 5,6 • 10-6M

s[S0-] 5 • 10-3'

a.- Emaitza: 1Pb2+1 = 4 . 10-6; [Sr2+] = 5,6 • 10-6

b.- Hasieran, disoluzioaren bolumena 1 litro denez, disoluzioan daudenPb2+-aren eta Sr2+-aren moleak 2 10- 3 dira, eta prezipitatuz geroPb2+-aren moleak 4 • 10-6 eta Sr2+-arenak 5,6 • 10-6 dira. Orduan Pb2+--aren prezipitatu-moleen kopurua,

2 • 10-3 mol – 4 • 10-6 mol = 1,996 • 10-3 mol da

eta Sr2+-arena,

2 . 10-3 mol – 5,6 • 10-6 mol = 1,994 • 10-3 mol

XI. Disolbagarritasuna

237

Beraz, 1,996 • 10-3 PbSO4 eta 1,994 • 10-3 mol SrSO4 prezipitatzen dira,eta gramotan,

1,994 • 10-3 mol • 303,2 g•mol- 1 = 0,605 g PbSO41,994 • 10-3 mol • 183,62 g • mo1- 1 = 0,366 g SrSO4

b.- Emaitza: PbSO4 : 0,605 g; SrSO4 : 0,366 g

XI.B.2.- HC1-tan 0,75 M diren 200 ml eta NH 3-tan 0,70 M diren 300 ml, 20 mlurekin nahastatzen dira.

a.- Determinatu orekako NH3-aren kontzentrazioa eta pH-a, egiaztatuzemaitzen errorea %5a baino txikiago dela.

b.- 0,01 mol Mg2+ gehitzen direnean, kalkulatu, %-tan, prezipitatzenduen kantitatea.

Datuak: K a (NHij = 5,56•10 -10Ks (Mg(OH) 2 ) = 1,12 -10-11

Ebazpena:

a.- Nahastea egin ondoren, disoluzioan agertzen diren moleak hauek dira:

nHCI = 0,75 • 0,200 mol = 0,150 mol

= 0,70 0,300 mol = 0,210 mol

HC1-a azidoa denez eta NH 3 -a basea, beraien artean neutralizazio batgertatuko da:

HC1 + NH 3 —> NH 4C1

hasieran

bukaeran

0,150

—

0,210

0,06

—

0,150 mol

Disoluzioaren bolumena 20 ml + 200 ml + 300 ml = 520 ml denez,hasierako kontzentrazioak hauek dira:

[NH3]p = 0,06 mol / 520 ml = 0,115 M

[NH4C1] 0 = 0,150 mol / 520 ml = 0,288 M

Azido-base bikote baten, NH 4+ /NH3 , forma biak agertzen direnez, eta

kontzentrazio handitan, disoluzioa indargetzaile bezala konportatuko da;pH-a, forma azidoaren, NH 4 + , pK a-aren ingurukoa izanik. Baina

[NH4-1 0 > [NH 3 ] denez, pH-a, pK a-a baino azidoago izango da, pH

< pKa (NH4 +) = 9,25 eta orekako [NH 4 +] eta [NH 3 ] hasierakoen

ingurukoak izango dira. Ebazpena kuantitatiboki egiteko, zera egiten da:disoluzioan gertatzen diren prozesuak (erreakzioak) hauek dira, bikotearenforma azidoaren erreakzioa jarriz,

NH4 C1 NH: +C1

+ H20 NH3 + H30+

H 20 + H20 H30 + OH-

Prozesu bakoitzari dagokion oreka-konstantea:

[NH31[H301 Ka(NH44)

{NH-1

10-14 = {113010H-]

Masa balantzeak:

[NH4C1i0 = [C1-]

[NH4Cijo + [NH 3 ] o = [NHij + [NH3]

238

XI. Disolbagarritasuna 239

Karga-balantzea:

[C1 - ]+ [OH- ]= [NHij + [H30+]

Kontzentrazio handitan agertzen diren espezieak kenduz,

[NH3] + [OH-]= [H30+1+ [NH3]0

Hurbilketak, bakarrik karga-balantzean egin daitezke, zeren disoluzioraNH 3 (forma basikoa) eta NH4+ (forma azidoa) biak botatzen badira,formatzen diren [OH-] eta [H 30+] neutralizatu egingo baitira, eta beraienkontzentrazioak txikiak izango dira, beraz,

[OH-]<< [NH 3 ] eta [H30+] << [NH 3 ] 0 direnez,

[NH3] = [NH3 ] 0geratzen da.

Geratzen diren ekuazioak hauek dira:

= [NH31[H3015,56 • 10-1°

[NH4]

0,288 = [C1-]

0,288 + 0,115 = [NHij + [NH3]

[H 3010H- ]= 10-14

[NH 3 ]= 0,115

Ekuazioon ebazpena eginez, emaitza hauetara heltzen da:

[C1 - = [NHij = 0, 288M

[NH 3 ]= 0,115M

[H 301 = 1,39 • 10-9M

[011- ]= 7,18 • 10-6M

Hurbilketak egiaztatuz, egiten diren erroreak %5a baino txikiagoak direlaikusten da, beraz, emaitzak hauek berauek dira, etapH = –log [H30+]= 8,86

a.- Emaitza: [NE 3] = 0,115; pH = 8,86

240

b.- 0,01 mole Mg 2+ gehitu ondoren, disoluzioan,

[mg2+1 0, 01 mol= 1,92 • 10-2M

' 0,520 1

Disoluzioa Mg(OH) 2-az saturatuta dagoenean, prozesu hau betetzen da:

Mg(011) 2 (s) Mg2+ + 2 011-

eta Ks(Mg(OH) 2) = [Mg2+][0H-]2

Ikus dezagun ea Mg(OH) 2-rik prezipitatzen den:

Kasu honetan, l0H-1 = 7,18 • 10-6 M

[Mg2+] = 1,96 • 10-2 M

eta [Mg2+] [OH-]2 = 1,92 • 10-2 • (7,18 • 10-6) 2 = 99,1 • 10-13

Hau da, [Mg2+ ][0H-]2 < Ks(K, = 1,12 • 0-1 i)

Beraz, ez da Mg2+-rik prezipitatzen, eta %-tan, %Oak prezipitatzen du.

b.- Emaitza: %0

XI.B.3.- 18°C-tan eta 1 atm-tan, H2S-zko disoluzio saturatu batean hau betetzen da:[s2-][H30+]2 = 10-22. Mn 2+-tan 0,01 M, eta Zn2±-tan 0,01 M den disoluzio

bat H2S-rekin saturatzen denean, determinatu:

a.- pH-eskalaren balio-tartea prezipitaturik ez agertzekob.- pH-eskalaren balio-tartea bakarrik ioi batek prezipitatzeko. Zein

pH-tan bereizketa kuantitatiboa izango da?c.- Hasierako disoluzioari HAc eta NaAc gehitzen zaizkio, HAc-tan

0,1 M izan arte eta NaAc-tan 0,04 M izan arte. Gehiketa honetanbolumena ez dela aldatzen suposatuz, ze ioi prezipitatuko da? Ioihonen ze kantitate geratuko da disoluzioan, ehunekobestetan?

Datuak: Ks (MnS) = 7•10- 16Ks (ZnS) = 1,2 10-23

Ka(HAc) = 1,8 • 10-5

XI. Disolbagarritasuna

241

Ebazpena:

a.- Disoluzioan, [Zn2+] = 0,01 M bada eta [Mn 2] = 0,01 M, ZnS-arenprezipitaturik ez agertzeko, disoluzioan [S 2-]-a maximoa izango da, beraz

ZnS(s) Z112+ + S2- Ks = [Zn2+ ][S2- ]

Beraz, ZnS-rik ez prezipitatzeko,

rs2-1 < Ks (zns) _ 1,2-10-23

1- -I -- [Zn2+ 1 0,01= 1,2 • 10-21M

Era berdinean, MnS-aren prezipitaturik ez agertzeko,

# mn2+ + s2-MnS(s) Ks = [Mn2+][S2-]

[s2-]< K s (MnS) _7 • 10-16

[mn2+] 0,01= 7 • 10-14M

Inolako prezipitaturik ez agertzeko, ez MnS ez etaZnS, zera bete behar da [S 2-] � 1,2 • 10-21M

Disoluzioa H2S-az saturatura dagoenean, ekuazio hau betetzen da:

10-22

[S2- ]

=

�

[s2- 1[H30+ 12;

1,2 • 10 -21 M izateko,

[H,o+ 1 =

[H30+] �

f10-22

1/2

1/2= 0,289M

[S2- ] /

( 10-22

1,2 • 10-21 i

Beraz, pH � 0,54 denean prezipitaturik ez da agertuko.

a.- Emaitza: pH � 0,54

b.- Batek bakarrik prezipitatzerakoan, bakarrik ZnS-ak prezipitatuko du,zeren [S 21-aren kontzentrazio txikiena behar du prezipitatzeko:[S2-] > 1,2 • 10-21 , eta beraz, ZnS-ak prezipitatzeko pH > 0,54 izan behardu, eta MnS-a ez da hasiko prezipitatzen [S 2-] > 7 • 10- 14 M izan arte. Ikusdezagun, beraz, zein pH-tan gertatzen den hau.

1/2 -\ 1/2

[H301 <

10-22

[H 301 <10-22

= 3,78 • 10-5 M[S2-

—>7 .10-14

[11 30+ ] < 3,78 • 10-5 M; pH > 4,42. Balore honetan hasiko da MnS-aprezipitatzen.

Prezipitatu bakar bat lortzeko pH-tarteak zera izan behar du:

0,54 < pH < 4,42

Bereizketa kuantitatiboa zein pH-tan gertatuko den jakiteko, ikus dezagunpH = 4,42 denean, zenbat Zn 2+ geratzen den disoluzioan. Hasierakokantitatearen %0,1 baino gutxiago geratzen bada, bereizketa kuantitatiboaizango da.

pH = 4,42 [1130+] = 3,78 • 10-5IS2-1 = 7 • 10- 14 M

Disoluzioan dagoen IZn 2+1 determina daiteke, zeren disoluzioa ZnS-azsaturatuta egongo baita:

ZnS(s) Zn 2+ + S2-

Disoluzioan geratzen denda:

IS2-1 = 7 • 10- 14 denean, zera izango

K,(ZnS) 1,2= • 10231,71 • 10-1°M[Zn 2+ ] =

[S2- 7 • 10-14

Beraz,

1,71 • 10-10100 = 1,71 • 10-6

0,01

242

XI. Disolbagarritasuna 243

Hasierako Zn2+ -kantitatearen %1,71 • 10-6 geratuko da.

pH = 4,42 denean; Mn 2+-a oraindik prezipitatzen hasi ez denez, bereizketakuantitatiboa izango da.

Bereizketa zein pH-tan hasiko den kuantitatibo izaten, nahikoa izangoda determinatzea zein pH-tan geratzen den [Zn2+]-a hasierakoaren %0,1den, hots, zein pH-tan [Zn 2+] = 0,1/100 • 0,01 = 10-5 M

[Zn 2+ 1 = 10-5 izateko, [s2_

1 = K

s(ZnS) 1,2 • 10-23

[Zn 2+ ] 10-5

=1,2-10-18M

\ 1/2

[S 2- 1 = 1,2 • 10-18 M izateko, [11301 =10-22

{S21

/ 10-22 \ 1/2

1 2-10-18

[H 301=9,13 . 10-3pH = 2,04

Beraz, 4,42 > pH > 2,04 tartean, bereizketa kuantitatiboa izango da.

b.- emaitza: ioi batek bakarrik prezipitatzeko, 0,54 < pH < 4,42bereizketa kuantitatiboa izateko, 2,04 < pH < 4,42

c.- Ze ioi prezipitatuko den jakiteko, [S 2-]-a determinatu beharko da, eta[S21-a determinatzeko, [H30+ ] jakin behar da. Beraz, disoluzioan,

[HAc]o = 0,1 M [NaAc]o = 0,04 M

Disoluzioaren pH-a determinatu behar da. Azido-base bikote baten forma

biak daude disoluzioan, HAc/Ac- , beraz, pH pK a (HAc) eta[HAc]o > [Ac- ]o denez, pH < pK a(HAc) = 4,74, eta gertatzen direnprozesuak, forma azidoaren erreakzioa bakarrik jarriz,

244

NaAc --> Na+ + Ac-

HAc + H 20 <--2 Ac- + H30+

H 20 + H 20 # H30+ + OH-

Erreakzio bakoitzari dagokion oreka-konstantea:

a[Ac-][H30+]

K(HAc) =[HAc]

10-14 = [H 30+ 1[011- 1

Masa-balantzeak:

[NaAc]o = [Na+]

[NaAc]o + [HAc]o = [HAc] + [Ac-]

Karga-balantzea:

[H30+] + [Na+] = [Ac-] + [OH-]

Kontzentrazio handitan agertzen diren espezieak kenduz, karga-balantzeahonela geratzen da:

[H30+] + [HAc] = [HAc]o + [OH-]

Hurbilketak karga-balantzean egin ditzakegu, disoluzioari HAc eta Ac-,forma basiko eta azidoa, botatzen dizkiogulako, [H 30+] eta [OH-] txikiak

direlarik. Beraz,

}[H 30+ ] « [HAc] ---> [H30+ ] + [HAc] --• [HAc]

[HAc] •=-- [HAc]o

[OH- ] « [HAc]o -> [OH- ] + [HAc]o -. [HAc]o

[Ac-1[H3011,8 10-5 =

[HAc]

[H30+ ] = 4,5 • 10-5

10-22 10-22eta [S2- ] = 2 = 2 = 4,94 • 10-14M[H 30+ 1 (4,5 • 105)

XI. Disolbagarritasuna 245

Hurbilketa horiek eginez, geratzen diren ekuazioak hauek dira:

10-14 = [01-1-][H301

0,1 = [HAc]

Orekako kontzentrazioak hauek dira:

0,04 = [Nal

0,04 + 0,01 = [HAc] -1-[Ac-]

[H30+] = 4,5 . 10-5 M

[HAc] = 0,1 M

[Na+] = 0,04 M[OH-] = 2,22 • 10- 10 M

[Ac- ] = 0,04 M

Egin diren hurbilketak, %5a baino errore txikiagoko egiten duelaegiaztatzen da. Beraz, disoluzioan,

Ikusten denez, MnS-a ez da hasi prezipitatzen, zeren MnS-aprezipitatzeko [S2-] > 7 . 10-14 M, eta Zn2+-ak prezipitatu du. Disoluzioangeratzen den Zn2+-aren kantitatea, bere disolbagarritasun-konstanteakemango du:

[Zn2+ ] disoluzioan= Ks (ZnS) = 1,2 .10-23

[S 2-] 4,94 . 10-14 —

= 2,43 -10- 1 °M geratzen da.

Disoluzioan geratzen den Zn2+ -kantitatea, ehunekobestetan:

2,43 • 10-1°100 = %2,43 • 10-6

c: Emaitza: Zn2+; %2,43 10-6

0,01

246

XI.B.4.- Sodio klorurozko ur-disoluzio baten dentsitatea 1,008 g • cm- 3 da, eta1,195 g sodio kloruro, 100 g uretan disolbatuz lortzen da. Determinatu

a.- Disoluzioaren molaritatea.b.- Zilar nitratotan 10-5 M den disoluzio baten bolumena, hasierako

disoluzioan (5 litrotako matraze batean urez parekatu ondoren)dagoen kloruroa, zilar kloruro bezala prezipitatzen hasteko.

c.- 0,01 mol zilar kloruro daukan 0,5 1-tako disoluzioari, 5 g sodiozianuro gehituz, zer gertatuko da?

Datuak: K s (AgC1) = 1,8 • 10- 10 Kdis [Ag(CN)21 = 10-21

Ebazpena

a.- Disoluzioaren molaritatea hau izango da:

M = Solutuaren mole - kopurua

litro - disoluzio

,Solutuaren mole-kopurua

1,195 g NaC1kopurua = = 2 04 • 10-2 mol NaC1

58,5 g • mo1-1

100 g H 2 0 + 1,195 g NaC1 Litro - disoluzio 10-31 • cm-3 = 0,1004 1

1,008 g • cm-3

beraz, M = 2

'04 • 10-2 mol NaC1

= 0,2035 M0,1004 1 disoluzio

a.- Emaitza: Molaritatea: 0,2035 M

AgC1 prezipitatua eratzeko, [Agl-aren eta IC1-1-aren kontzentrazioek,disoluzioan, beren disolbagarritagun-biderkadurak adierazten duena bainohandiago izan behar dute. Orekan,

AgCl(s) Ag + + C1 Ks(AgC1) = [Ag + 1 • [C1-1

2,04 • 10 2\ / v5 1 + V 1 „5 1+V 1

1,8 • 10 -1 ° <

XI. Disolbagarritasuna 247

eta prezipitatuta agertzeko,

Ks (AgC1) < 1Ag+1 [C1-]

eta [C1-] = 11\TaC11 izango da, eta hasierako disoluzioan 5 1-taraino diluitudenez, AgNO3-aren disoluziotik gehitzen den bolumena V izanez,

[NaC1] = [C1 - ] = 2,04 .10-2 mol

5 1 + V 1

eta Ag+-aren kontzentrazioa, AgNO 3-arena izango da:

-[AgNO3 ] = [Ag + 1 = 10

5 M• V 1

Ordezkatuz,

51+V1

nondik V > 4,41 • 10-3 1 AgNO3 10-5 M gehitu behar diren, kloruroa

AgC1 bezala prezipitatzeko.

b.- Emaitza: V > 4,41 cm3

c.- 0,01 mole AgC1, 0,5 litrotako disoluzio batean badaude, AgCl-aprezipitatuta egongo da, zeren 1Ag+11C1-1 > K s (AgC1) izango baita.

NaCN-a botatzerakoan, behintzat partzialki disolbatu egingo da, zerenAg+-ak CN--arekin konplexua formatuko baitu. Determina dezagun 5 gNaCN botatzerakoan, 0,01 mole AgC1 disolbatuko diren ala ez. Seguraski

bai, zeren K s (AgC1) » K dis [Ag(CN)2 baita.

Horretarako, NaCN-aren eta AgCI-aren moleak eta kontzentrazioak hauekizango dira:

0,102moln NaCN — 5g/49g • mol-' = 0,102mol [NaCN]o = = 0,204M

0,5 1

nAgC1 = 0,01 mol

[AgC1] 0 = 0,01 mo1/0,5 1= 0,02 M

Dena disolbatuko den ala ez jakiteko, konplexua eratu ondoren, [Ag + ]-aeta [C1-]-a determinatu behar dira, horretarako, CN--aren basikotasunaarbuiatuz, gertatzen diren prozesuak hauek dira:

1.- NaCN --> Na + + CN-

2.- AgC1(s) Ag+ + C1-

3.- Ag+ + 2 CN- <_—> Ag(CN)2

1.a eta 2.a, gatzen disoziazio osoak dira, eta 3.a, Ag + -aren eta CN--arenarteko konplexuaren eraketa da. Eta plantea daitezkeen ekuazioak hauekdira:

- Erreakzioei dagozkien oreka-konstanteak

1 [Ag(CN)-21K(3) = -1021 =

K dis (Ag(CN) 21 [AgICN-12

- Masa-balantzeak:

I.- Na: [NaCN] 0 = [Nal

II.- C1: [AgC1]0 = [C1-]

III.- Ag: [AgC1]0 = [Agl + [Ag(CN)1

IV.- CN: [NaCN]o = [CN- ] + 2[Ag(CN)1

- Karga-balantzea:

[Agl + [Nal = [C1\1- ] + [Ag(CN)1 + [C1-]

eta kontzentrazio handitan agertzen diren espezieak ordezkatu beharkolirateke. Baina karga-balantzea ez da beharrezkoa problemaren ebazpenaegiteko.

248

XI. Disolbagarritasuna 249

Eta masa-balantzean hurbilketa hauek egin daitezke:

III. M.-B.an, Ag+ -aren kontzentrazioa, Ag(CN);-arenarekin konparatuz,txikia izango da, zeren 3. ekuazioaren oreka-konstantea oso handia baita,AgC1-aren hasierako kontzentrazioarekin konparatuz. Horrela,

[Ag+ ] << [Ag(CN)1 ---> [Ag + 1+ [Ag(CN)1-:-: [Ag(CN)}

eta

IV. M.-B.-an, CN--aren kontzentrazioa arbuiagarria izan daiteke, bainagehienetan estekatzaile bezala dagoen substantzia soberakinean egoten da,beraz, ez da arbuiatuko. Honela, geratzen diren ekuazioak hauek dira:

10 21 =[Ag+1[CN-12

0,204 = [Nal

0,02 = [C1-1

0,02 = [Ag(CN)1

0,204 = [CN-} + 2[Ag(CN)1

eta ebazpena eginez, espezie guztien kontzentrazioak hauek dira:

[CN-1= 0,164 M [Ag(CN)2]= 0,02 M

{Na+1= 0,204 M

[C11= 0,02 M [Ag+ = 7,436 . 10-22 M

Egin den hurbilketaren errorea %5a baino txikiago da, zeren

5 [Ag(CN)1 >> [Agl baita100

50, 02 » 7, 436 • 10-22

[Ag(CN).1

100

beraz, egokia da.

250

Eta bukaeran,

lAg+1 = 7,436 10-22 M [C1-] = 0,02 M

eta [Ag+] • [C1] = 1 ,49 • 10-23 < K s (AgC1 ) = 1,8 • 10-1°

Beraz, AgC1 guztia disolbatuta egongo da.

c.- Emaitza: AgC1 guztia disolbatuta egongo da.

C.- PROBLEMAK

XI.C.1.-Zenbat gramo berun(II) sulfato disolbatuko dira ondoko disoluzioen1 litrotan:

a.- Uretan.b.- Berun nitrato, 0,1 M.c.- Sodio sulfato, 0,1 M.d.- Sodio nitrato, 0,1 M.

Datuak: Ks (PbSO4) = 1,9 • 10-8

XI.C.2.- Zn2+, Mn2+ eta Bi3+ ioien disoluzio bat, bakoitzean, 10-2 M da, eta azidosulfhidrikoz saturatzen da. Azido sulfhidrikoaren disoziazio-orekarenekuazioa, disoluzio saturatutan, [S 2-] •[H30+] 2 = 10-22 dela kontutan harturik,

a.- Zein da hiru ioien prezipitazio-ordena?b.- Adierazi bat edo gehiago prezipitatzeko pH-tarteak.c.- Ioietatik bat ere ez prezipitatzeko pH-tarterik ba al dago?d.- Hiru ioi hauek kuantitatiboki bereiz daitezke?e.- Zeintzu pH-tartetan lortzen da bereizketa kuantitatiboa?

Datuak: Ks (ZnS) = 10-22 ; Ks (MnS) = 7 • 10-16

Ks (Bi2S 3) = 1,6 • 10-72

XI.C.3.-Berun nitratotan 0,1 M den 1 ml, estrontzio kromatotan saturatua den 100ml-tako disoluzio bati gehitzen zaio. Zenbat miligramo berun kromatoprezipitatuko dira?

Datuak: Ks (SrCrO4) = 3,6 • 10-5 ; Ks (PbCrO4) = 2 • 10-14

XI. Disolbagarritasuna 251

XI.C.4.-Zenbat gramo amonio kloruro gehitu behar zaizkio 500 ml-tako disoluziobati, zeinek 3 g magnesio nitrato eta 5 g amoniako baititu, magnesiohidroxidorik ez prezipitatzeko?

Datuak: Ks (Mg(OH)2) = 10- 11 ; Kb (NH3) = 1,8 • 10-5

XI.C.5.-Magnesio hidroxidoaren K s -a, 25°C-tan, 1,2 • 10- 11 dela jakinik,

determinatu amonio klorurotan 2 M den 1 1-tako disoluzio batean 0,1 moleMg2+ disolbatuko diren ala ez.

XI.C.6.-Berun iodatoa gatz disolbagaitza da, bere K s-a , 2,6 • 10-13 izanik. Berunnitratotan 0,150 M den 35 ml-tako disoluzioari potasio iodatotan 0,8 Mden 15 ml disoluzio gehitzen zaizkio, berun iodatozko prezipitatu batlortuz. Determinatu [Pb2+] eta [10 3 1 disoluzioan.

XI.C.7.-A1 3+-tan 0,1 M diren 10 ml, amonio klorurotan 6 M diren 20 ml etaamoniakotan 6 M diren 5 ml, 45 ml urekin nahastatzen dira. DeterminatuA13+-aren kontzentrazioa disoluzioan.

Datuak: Kb(NH3) = 1,8 • 10-5 ; Ks(Al(OH)3) = 2 10-33

XI.C.8.- 1 g zilar nitrato 50 ml-tako disoluzio bati gehitzen zaizkio, zeina azidoazetikotan 0,05 M baita. Prezipitaturik agertuko al da?

Datuak: Ka (HAc) = 1,8 • 10-5 Ks (AgAc) = 2 • 10-3

XI.C.9.-18°C-tan eta 1 atm-tan, azido sulfhidridoaren disoluzio saturatu bateanekuazio hau betetzen da:

1S 2-11H30+1 2 = 1,3 • 10-22

Determinatu

a.- 1S2-1-a ondoko kasuetan:

1.- 100 ml-tako disoluzio batean, zeinak 1 ml azido klorhidriko%40ko purutasunekoa (d = 1,20 g • cm-3) baitu

2.- 1 1-tako disoluzio batean, zeinak azido azetikozko eta sodioazetatozko kontzentrazio berdinak baititu.

b.- a.1 eta a.2 kasuetan, zink sulfuroak osorik prezipitatuko duen ala ez.

Datuak: Ka (HAc) = 1,8 • 10-5 ; Ks (ZnS) = 4,5 • 10-24

252

XI.C.10.- Determinatu zenbat amonio kloruro behar den ondoko disoluzioanmagnesio hidroxidorik ez prezipitatzeko: 1 litro disoluziotan, 0,01 molamoniako eta 0,01 mol Mg2+ daude.

Datuak: Kb (NH3) = 1,8 • 10-5 ; KS (Mg(OH)2) = 1,2 • 10-11

XI.C.11.- Determinatu zein izan daitekeen Fe 3+-aren kontzentrazio maximoa,honela osotuta dagoen disoluzio batean: 0,1 M amoniakotan eta 0,2 Mamonio klorurotan.

Datuak: Kb (NH3) = 1,75 • 10-5 ; Ks (Fe(OH)3) = 1,1• 10-36

XI.C.12.- Disoluzio bat honela prestatzen da: 0,01 mol Mg2+ , 0,10 mol amoniakoeta 1,0 amonio kloruro uretan disolbatzen dira, disoluzioaren bolumena1 litro izan arte. Prezipitaturik agertuko al da?

Datuak: Ks(Mg(OH)2) = 8,9 • 10- 12 ; Kb (NH 3) = 1,8 • 10-5

XI.C.13.- Nitrato kuprikozko 9,38 g, 500 ml uretan disolbatzen dira. Disoluziohorren 100 cm 3 -ri, 10-2 mol sodio hidroxido gehitzen bazaizkie,kalkulatu prezipitatzen duen ioi kuprikoaren ehunekobestea.

Datua: Ks Cu(OH)2 = 2,2 -10-20

XI.C.14.- Disoluzio batera, bertan 0,16 mol Pb2+ litroko egonik, C1--a botatzenda, C1--tan 0,1 M izan arte; momentu horretan, Pb 2+-aren %99aprezipitatzen da. Determina berun kloruroaren Ks-a.

XI.C.15.- Disoluzio bat honela osotuta dago: [Fe 2+] = 10-3 M eta [HAc] = 0,1 M

a.- Zein izan behar du amonio azetatoaren kontzentrazioa burdina(II)sulfurozko prezipitatuta agertzeko, disoluzioa azido sulfhidrikozsaturatzen bada? ([H 2S] = 0,1 M).

b.- Fe2+ guztia prezipitatzeko, zein izan behar du amonio azetatoarenkontzentrazioak?

Datuak: Ks(FeS) = 3,8 • 10- 19; Ka (HAc) = 1,75 • 10-5;Ka (H2S) = 10-7 ; Ka (HS- ) = 10-14

XI. Disolbagarritasuna 253

XI.C.16.- Disoluzio batek ioi C1--ak eta ioi Cr0 42--ak ditu, bien kontzentrazioak

0,050 M izanik. Disoluzioari zilar nitratozko disoluzio bat poliki polikibotatzen diogu. Determinatu

a.- Zeinek prezipitatuko duen lehenago, zilar kloruroak ala zilarkromatoak?

b.- Zilar kloruroa eta zilar kromatoa elkarrekin prezipitatzen hastendirenean, zeintzu dira C1--aren eta Ag +-aren kontzentrazioak?

Datuak: K s (AgC1) = 1,6 •10- 10 K s (Ag2Cr04) = 2,5 • 10-12

XI.C.17.- A+-tan 10-2 M; B+2 -tan 5 • 10-3 M eta C+3-tan 10-3 M den disoluziobatean, X- (s) gatz bat botatzen da. AX(Ks= 1 0-11) , BX2(1(s = 10-12) eta

CX 3 (K s = 10-20), direlako konposatuak formatzen direlarik.

Determinatu

a.- Zein izango den lehendabizi prezipitatzen hasten den ioia, eta zeinbigarren.

b.- Zein izango den ioien kontzentrazioa, azken ioia prezipitatzenhasten denean.

c.- X-(s) gatzaren bidez, egin al daiteke ioien bereizketa kuantitatiboa?

XI.C.18.- Determinatu zenbat zilar nitrato disolba daitekeen (1 1-tan), honelaosotuta dagoen disoluzio batean: 1 M amoniakotan eta 10- 3 M potasioiodurotan.

Datuak: K s (AgI) = 10 -16; Kdis(Ag(NH3 ) 2+ = 5, 9 • 10-8

XI.C.19.- Zein amoniako-kantitate gehitu behar da zilar kloruroaren prezipitatzeaekiditeko (ebitatzeko), baldin zilar kloruro hori, zilar nitratotan 0,01 Mden disoluzio bati potasio klorurozko 0,001 mole litroko gehitzenzaionean formatzen bada?

Datuak: K s (AgC1) = 1,5 10 -10 ; K dis (Ag(NH 3 )+2 = 7 • 10-8

XI.C.20.- Zilar bromuroa eta zilar ioduroa substantzia disolbagaitzak dira, bainaCN- -tan, behintzat partzialki, disolbatzen dira. Determinatu, zenbatgramo sodio zianuro behar diren 1 1-tako disoluzio batean prezipitaturikez eratzeko:

254

a.- Disoluzioa zilar nitratotan 10-2 M eta potasio bromurotan 10- 1 Mizanik

b.- Disoluzioa zilar nitratotan 10- 3 M eta potasio iodurotan 10- 2 Mizanik.

Datuak: pK, (AgBr) = 12,60; pK dis (Ag(CN)j = 21; pl( s (AgI) = 16

XI.C.21.- Berun nitratozko, Pb(NO 3 ) 2 , 33,1 g uretan disolbatuz, disoluzio bat

prestatzen da, gero disoluzioa 1,00 litrotaraino eramaten da, ura gehituz.Disoluzio horretatik,100 ml-tako hiru parte hartzen dira, eta bakoitzarisodio sulfatoa gehitzen zaio, ondoko kantitateetan:

a.- 5,0 • 10-3 molb.- 1,0 • 10-2 mol

Nahastura bakoitzarentzako, [Pb 2+]-a eta[S0 24- 1-a kalkulatu, etaprezipitatu ez duen berunaren protzentaia. Suposatu azido sulfurikoarengehiketak ez duela bolumen-aldaketa garrantzitsurik erakarri.

Datua: Ks (PbSO4) = 1,1 • 10-8

XI.C.22.- Zn2+ eta Ni2+ ioietan 10-2 M den disoluzio bati potasio zianuro gehitzenzaio CN- = 1,0 M izan arte, eta baita ere azido sulfhidriko nahikoa[S2-] = 0,5 M-etan konstante mantentzeko.

a.- Nikel sulfuroaren eta zink sulfuroaren prezipitaturik agertuko al da?b.- Zeintzuk izango dira Ni2+- eta Zn2+ -aren kontzentrazioak orekan?c.- Zeintzuk izango dira prezipitatu gabe geratzen diren Ni 2+- eta Zn2+-

-aren kantitateak?

Oharra: CN- ioiaren ezaugarri basikoa arbuiagarri dela kontsideratu.

Datuak: K s (NiS) = 10 -24 ; K s (ZnS) = 10-22 ; K dis (Ni(CN) 42- ) = 10-31;

K dis (Zn(CN)4) = 12 • 10-18

XI.C.23.- Disoluzio bat, ondoko biak nahastuz prestatzen da, bata %40kopurutasuneko eta 1,19 g • cm- 3 -tako dentsitateko 1,92 ml HC1, etabestea, 21,5 g sodio zianuro 500 cm 3-tako matraze batean disolbatuzprestatu izan den disoluzio batetiko 50 ml. Gero, ur distilatua gehitzenda, 250 ml-tako bolumena osotu arte.

XI. Disolbagarritasuna 255

a.- Lortzen den disoluzioaren pH-a kalkulatu.b.- Zein izan daiteke Fe 3±-aren kontzentrazio maximoa disoluzioan?

Datuak: Ks(Fe(OH)3) = 1,1 • 10-36 ; Ka(HCN) = 7,5 • 10-10

i N i

XII. Oxidazio-erredukzioa 257

XII. OXIDAZIO-ERREDUKZIO OREKA

A.- GALDERAK

XII.A.1.- Elektrodo bi hauek emanik,

Sn4+, Sn2+IPt

E° = 0,150 VAg+ I Ag E° = 0,799 V

a.- Baldintza standardetan osa daitekeen pila galvanikoa idatz, esanez1.- Zein den anodoa eta zein katodoa.2.- Pilan gertatzen diren erreakzioak.

b.- Pila galvaniko honi 0,800 V-tako voltaia bat emanez, esan,arrazonatuz1.- Gertatzen diren erreakzioak.2.- Zein den polo positiboa eta zein polo negatiboa.3.- Zein direkziotan zirkulatzen duten elektroiek.

XII.A.2.- Ondoko pilaren potentziala neurtuz, positiboa dela aurkitzen da,

PtlFe2+, Fe3+ 1 NH4NO3 1F-1 F2, Pt

Azaldu, arrazonatuz,

a.- Zein izango den elektrodo bakoitzean gertatzen den erreakzioa, etazein erreakzio totala.

b.- Zer esan daitekeen erreakzio totalaren propietate termodinamikoeiburuz.

c.- Zein den amonio nitrato delakoaren funtzioa pilan, eta beronenordez, burdina(III) nitratoa jar daiteke? Zergatik?

d.- Erreakzio totalaren abiadura-konstanteak (k, k_ i ) ezagutuz,

erreakzioa elementala ala konplexua den determina daiteke?

XII.A.3.- Ondoko erreakzioak gertatzen diren pila galvanikoak idatzi, kasubakoitzean zera adieraziz,

a.- Zein den agertzen den erreakzioa erdielementu anodikoan eta zeinkationikoan.

b.- Zein den oxidatzailea eta zein erreduzitzailea.

258

c.- Zein den polo positiboa eta zein negatiboa.d.- Zein den erreakzio bakoitzaren AG°-a.

1 - 2 Al(s) + 3 Cu2+ (aq) —> 2 A13+ (aq) + 3 Cu(s) E° = 1,999 V2.- C1 2 (g) + 2 Fe 2+ (aq) —> 2 Cl- (aq) + 2 Fe 3+ (aq) e° = 0,589 V

3 •- 3 Pb(s) + Cr2 0. -- (aq) + 14H + -->

3 Pb2+ (aq) + 2 Cr3+ (aq) + 7 H20(1)

E ° = 1,546 V

XII.A.4.- Ondoko pilak emanik

Zn I Zn 2+ (1M) I Zn (NO 3 ) 2 I Cu2+ (1M) I Cu E° (Zn2+ I Zn) = — 0,76 V

Cu I Cu2+ (1 M) I NH4NO3 I Ag+ (1M) I Ag E° (Cu 2+ I Cu ) = 0,34 V

Ag I Ag+ (0,01M) I NH4NO 3 I Ag+ (1M) I Ag (Ag+ I Ag) = 0,80 V

a.- Esan zeintzu diren posible eta zergatik.b.- Posible diren kasuetan, elektrodo bakoitzean eta pila osoan

gertatzen diren erreakzioak idatzi.

c.- Datu termodinamikoak ezagutu gabe, pila bakoitzean gertatzenden erreakzioaren espontaneitatea determinatzea posible al da?Nola? Arrazonatu.

XII.A.5.- Ondoko prozesua 25°C-tan eta 1 atm-tan gertatzen da, beraren= 5 cal mol- l • delarik.

Mn02(s) + 4 HBr ---> MnBr 2 + Br2(g) + H20

a.- Prozesu hau, red-ox prozesu bat al da? Zergatik?b.- Honela bada, ahalik eta zehazkien, erreakzio honetan oinarrituz lan

elektriko bat lortzeko eskema baten irudia egin. Halaber, parteguztietan gertatzen diren prozesuak eta erreakzioak oharterazi.

c.- Erreakzioan parte hartzen duten erreaktibo guztiak egoerastandardean aurkitzen badira, zein elektrodok edukiko du potentzialaltuena?

d.- Ezagutzen dituzun datuekin, esan dezakezu erreakzioa endotermikoala exotermiko izango den? Arrazonatu.

e.- Laborategian, elektrodo bietatik bat bakarrik badaukagu, lan elektrikobat lortzeko pila bat diseinatu al duzu?

XII.A.6.- Ondoko erredukzio-potentzialak emanik,

I- I Pt (I2), = 0,536 V; Ag+ I Ag, E° = 0,80 V;

Br- I Pt (Br2), e° = 1,06 V; Cl- I Pt (C12), co= 1,36 V.

XII. Oxidazio-erredukzioa 259

a.- Zein da oxidatzaile sendoena? eta erreduzitzaile sendoena?b.- Zilarra, halogeno baten bidez oxida daiteke?c.- Demagun pila bat honela osatzen dela: Zilar-elektrodo batekin eta

kloro-elektrodo batekin, biak beraien ioietan 1 M direndisoluzioetan sarturik. Honela osa daitekeen pilak nolafuntzionatuko du? Gertatzen den erreakzioaren zentzua, pilarenpotentziala eta anodo bezala funtzionatzen duen elektrodoaadierazi. Zein da elektrodo positiboa?

d.- c.- ataleko gatz-zubia prestazeko, ondoko substantzietatik zeinerabiliko zenuke: amonio kloruroa, amonio nitratoa, potasiokloruroa.

XII.A.7.- a.- Ondoko erreakzioak gertatzen diren pilak diseinatu, gatz-zubiajarriz. Kasu bakoitzean, anodoa, katodoa eta korrontearen zentzuaadierazi.

1.- Ni(s) + 2 Ag +Ni2+ + 2 Ag(s)

2.- H 2 (g) + 2 Fe 3+ --42 2 H+ + 2 Fe2+

b.- Ondoko bi elektrodoetatik, baldintza standardetan, zein erabilibeharko litzateke pila batean Mn04, Mn 2+ , H + I Pt (E° =1,507 V)elektrodoa anodoa izan dadin, disoluzioaren pH-a 3 bada?

1.- S 208- , 804- IPt E° =2,01 V

2. - Zn2+ I Zn(s) E° = –0,76 V

XII.A.8.- Laborategian, produktu hauek eta aparatu hauek ditugu,

Kobre(II) nitrato prezipitatu-ontziakur distilatua saio-hodiakzilar nitratoa Bunsen metxeroaamonio nitratoa beirazko tutuakkobrezko ziri bat kobre-alanbreazilarrezko ziri bat bonbila batbeira-artilea

a.- Gauza guztiokin, argirik lor dezakezu?b.- Egindako muntaia eta prozesua sakonki azaldu.c.- Aurreko pila, zelula elektrolitiko bihurtu nahi bada, zer aldaketa

(modifikazio) egin behar da, eta zein materialekin?

260

XII.A.9.- Glukosaren, (C 6H 1206), oxidazioak, CO2 eta H20 emateko, bi oxidazio-

-erredukziozko erdierreakzioen gehiketa bezala kontsidera daiteke,

02 H20

C6H 1206 --) CO2

Glukosaren, CO2-tik eta H 20-tik formazio-erreakzioak -hau da,

glukosaren oxidazio-erreakzioaren alderantzizkoa-, AG°= 2867,5kJ • mol- 1 daukala jakinik,

a.- Goiko bi erdierreakzioak doitu eta glukosaren oxidazio-erreakzioglobala idatz.

b.- Goiko erdierreakzioekin pila bat era daiteke? Baiezkoan, pilareneskema idatzi, eta azpiko galderei erantzun:

1.- Zein izango da anodoa eta zein katodoa?2.- Zein izango da pilaren potentzial normala?3.- II. erdierreakzioa gertatzen den erdipilaren potentzial normala

determinatu, co (H+, H20 I Pt (02)) = 1,23 V dela jakinik.

XII.A.10.- Zelula galvaniar batean gertatzen den erreakzioa hau da,

4 Pb0 2 (s) + Cl - OH- > C1O- + 4 Pb(01-)3

eta bere oreka-konstantea 1 baino askoz ere handiagoa da.

a.- Pila idatzi.b.- Pilaren parte guztietan gertatzen diren prozesuak eta erreakzioak

idatzi, eta erreakzio totala doitu.c.- Zer esan daiteke pilaren potentzialari buruz? Zeintzu modu

desberdin daude determinatzeko?

XII.A.11.- Ondoko oxidazio-erreduziozko bikoteei dagozkien erdipilak osotzekobeharrezko den guztia eskuragarri da:

12 / (E°= 0,536 V); Ag+ / Ag (E°= 0,800 V); Cu2+/ Cu (E°= 0,34 V)C12 / Cl- (E°= 1,36 V); Br2 / Br (E°= 1,06 V); Zn2+/ Zn (E°= -0,76V)

a.- Zein da oxidatzaile sendoena? Eta erreduktore sendoena?b.- Erdipila horiek erabiliz, zelula galvanikoak osotzeko posible diren

konbinazio posible desberdin guztietatik, zeintzu izango lirateke

XII. Oxidazio-erredukzioa 261

potentzial normal handien daukaten laurak? Hauek eskematikokierrepresentatu, erabiliko zenukeen gatz-zubia adieraziz, eta kasubakoitzean gertatzen diren erreakzioak idatziz.

c.- Posible diren zelula galvaniko guztietatik, zein edo zeintzu erabiliahal izango lirateke goilaratxo bat zilarreraztatzeko? Zeinekemango luke etekin handiena zilarreztapenean?

d.- Zer egin beharko litzateke b ataleko lau pilek zelula elektrolitikobezala lan egin dezaten? Zeintzu izango lirateke erreakzioak kasuhonetan?

XII.A.12.-Laborategi batean, zelula galvaniko bat muntatzeko beharrezko direnelementu fisikoez gain (beira-hodiak, prezipitatu-ontziak, eta abar),zilarrezko ziri luze bat, zilar nitrato (s), amonio nitrato (s), azidoklorhidriko eta ur distilatua dauzkagu.

a.- Elementu horiekin, elektrizitate-kantitate maximoa lortu nahi da.Zer egin beharko litzateke hori egiteko? Nola konbinatu beharkolirateke elementu desberdinak? Zertzu metodo erabili behar dirahura neurtzeko?

b.- Dauzkazun elementu horiekin, posible al da zilar kloruroarendisolbagarritasun-konstantea determinatzea?1.- Erantzuna ezezkoa bada, adierazi zeintzu elementu gehiago

erabiliko zenituzkeen.2.- Erantzuna baiezkoa bada, adierazi nola egingo zenukeen

beraren kalkulua.

XII.A.13.- Ondoko baieztapenak kritikatu

a.- Erreakzio kimiko bat, zelula galvaniko batean erabiltzeko, sistemakimikoaren entropian handiagotze bat egon behar du.

b.- Objektu baten gainean kromoa ezartzeko, beharrezkoa da objektuhori, Cr3+ (aq) delakoaren disoluzio kontzentratu batean anodoaizatea.

c.- Elektrodo batean gertatzen den erdierreakzioa faktore batekinbiderkatzen bada, elektrodo horren potentzial standarda ere moduberdinean aldatuko da.

XII.A.14.-Ondoko pila galvanikoa eraikitzen da, elektrodo biak egoerastandardean egonik,

Al I Al (OH)4, OH- II H 2P02, HP0-, OH- I Pt

262

Korronte elektrikoa aske pasatzen uzten da, elektrodo bien artekopotentzial-diferentzia zero izan arte.

a.- Nola determina daitezke eta zeintzu faktore determinatzen dituzte

1.- Zelula galvanikoak ematen duen elektrizitate-kantitatea?2.- Bukaerako kontzentrazioak?

b.- Nola aldatuko litzateke elektrodo baten potentzial standarda, bertangertatzen den erdierrakzioa 2z biderkatzen denean?

E° (A1(OH)4 I Al) = – 2,33 V; E°(HP03i I H 2 P0-2 ) = –1,57 V

XII.A.15.- Pila galvaniko bat ondoko bi elektrodoez osotuta dago:

CuSO4 (10-2 M) I Cu (E° = 0,34 V);

KNO 3 (1 M), HC1(10-3 ) I NO 2 (g) (P = 540 mm Hg) – Pt (E° = 0,96 V)

a.- Pilaren eskema irudikatu, gatz-zubia prestatzeko erabili denkonposatua adieraziz.

b.- Pila osotzen duten elektrodoetan parte hartzen duten substantzienbaldintzak (kontzentrazioa, presioa) aldatuz, alanbre bat kobrezestal daiteke?

c.- Pilari, a ataleko baldintzetan aurkitzen denean, eta elektrodo bienartean, 0,6 V-tako korrontea ematen duen bateria bat jartzen zaio.Honela posible al da kobre metala lortzea?

XII. Oxidazio-erredukzioa 263

B.- PROBLEMA EBATZIAK

Kasu guztietan kontzentrazioak 1 M direla suposatuz eta taulak erabiliz,determina itzazua.- Al3+ -aren bidez, Fe 2+-a, Fe3+-ra oxida daitekeen ala ez.b.- I--a oxida daitekeen ala ez Fe 3+-a erabilizc.- Cr2027- ioiaren bidez, Fe 2+-a oxida daitekeen ala ez.

Ebazpena:

a.- Aluminioak, Fe2+-a, Fe3+-ra oxidatzeko, Fe3+ -ak erreduzitzeko duenahalmena baino ahalmen gehiago eduki behar du; horretarako, bereerredukzio-potentzialak Fe2+ I Fe3+ bikotearena baino handiago izan behardu.

Tauletan begiratuz, A1 3+ I Al bikotearen erredukzio-potentzial normala–1,622 Volta-takoa da, eta Fe 2+ I Fe3+-arena, 0,778 Volta-takoa, beraz,Fe3+-ak, A13+-ak baino ahalmen gehiago dauka erreduzitzeko; ondorioz,A1 3+-a erabiliz, ezin da Fe2+-a, Fe3+-ra oxidatu.

a.- Emaitza: ezin da

b.- Berdin, I--a oxidatzeko Fe 3+-aren bidez, Fe 3+ I Fe2+ bikotearen erredukzio--potentzialak, I- I 12 bikotearena baino handiago izan behar du. Tauletan

begiratuz, Fe3+ I Fe2+ bikotearen E°= 0,778 V da, eta I- I 12 bikotearena,

E° = 0,5355 V. Beraz, Fe 3+-a, Fe 2+-ra erreduzitzen bada. posible da I--aI2-ra oxidatzea.

b.- Emaitza: bai, oxida daiteke

2— —+ 3+c.- Tauletan begiratuz, Cr207 , , I Pt E° = 1,333 V eta,

Fe 3+ , Fe 2+ I Pt E° = 0,778 V

Beraz, Cr2072--ak ahalmen gehiago dauka Cr3+-ra erreduzitzeko, eta beraz,Cr2027 - -ak Fe2+-a oxidatuko du Fe3+-ra pasa eraziz.

c.- Emaitza: bai, oxida daiteke.

264

XII.B.2.- Taulak erabiliz, esan ondoko erreakzioak espontaneoak diren ala ez, etapila espontaneoa idatzi, potentziala normala determinatuz.

a.- Ca(s) + 2 H + (aq) Ca2+ (aq) + H2 (g)

b.- BaI2 (aq)+C1 2 (g) BaCl2(aq)+ I2(g)

c.- CaF2 (aq) + C1 2 (g) CaC12(aq) + F2 (g)

Ebazpena:

Erreakzioak espontaneoak izateko AG < 0 erlazioa bete behar da, edo etaosotzen den pilaren potentzialaren E > 0. Ikus dezagun, bada, osotzen diren pilenpotentzialak zero baino handiago diren ala ez.

a.- Ca (s) + 2H + (aq) Ca2+ (aq) + H2(g)

Erreakzio hau espontaneoa izateko, H + I H2 bikotearen erredukzio-

potentzialak, Ca 2+ I Ca bikotearena baino handiago izan behar du.Tauletan begiratuz, zera ikus dezakegu,

H+ I H2 (Pt)

E° = ± 0,000 V

Ca2+ I Ca

E° = – 2,866 V

Beraz, H+-aren erreduzitzeko ahalmena, Ca 2+-arena baino handiagoa da,eta erreakzioa espontaneoa da. Pilan gertatzen diren erreakzioak hauekizan dira:

Anodoan (oxidazioa)

Ca (s) --> Ca2+ + 2 e-Katodoan (erredukzioa) 2 H+ + 2 e- --> H2

Osoa

2 H+ + Ca (s) --> Ca2+ + H2

Beraz, pila hau da,

Ca I Ca2+ I I H+ I H2 (Pt)

XII. Oxidazio-erredukzioa 265

E° = E;atodo (erredukziozkoa) - E:nodo (erredukziozkoa)

E° = 0, 000 - (-2,866 V) = 2,866 V

Pila bat espontaneoa izateko, beti bere E-ak zero baino handiago izanbehar du.

a.- Emaitza: E = 2,866 V

b.- a ataleko era berdinez egiten da atal hau.

BaI2 (aq) + C1 2 (g) --2 BaC1 2 (aq) + 1 2 (g)

Erreakzio honetan, I--a I 2 -ra oxidatu egiten da, eta C1 2 -a, C1--ra

erreduzitu; erreakzioa espontaneoa izateko, C1 2-aren ahalmena C1--raerreduzitzeko, I2-arena baino handiago izan behar da. Tauletan begiratuz,

E°(I- I I2(Pt)) = 0,5355 V eta E°(C1- I C12(Pt)) = 1,3593 V

Ikusten denez, C12-aren erreduzitzeko ahalmena 1 2-arena baino handiagoada eta erreakzio hau espontaneoa izango da. Pilan gertatzen direnerreakzioak hauek izango dira:

Anodoan (oxidazioa)

2 I- 12 + 2 e-

Katodoan (erredukzioa) C12 + 2 e- 2 Cl-

Osoa

C12 + 2 I- --> 12 + 2 Cl-

Beraz, pila, hau izango da,

I2(Pt) I I- I I Cl- I C12(Pt)

eta beraren potentziala,

E° = E°kat - E°an = 1,3593 - 0,5355 = 0,8238 V

b.- Emaitza: espontaneoa da, E° = 0,8238 V

c•- CaF2 (aq)+C12 (g) # CaC1 2 (g)+ F2 (g)

266

Erreakzio honetan, F--a F 2 -ra oxidatu egiten da, eta C1 2 -a C1--ra

erreduzitu. Espontaneoa izateko, C1 2-aren erreduzitzeko ahalmena, F2-

-arena baino handiagoa izan behar da. Tauletan begiratuz,

E°(F- I F2(Pt)) = 2,865 V eta E°(C1- I C1 2(Pt)) = 1,3593 V

Ikusten denez, F 2-aren erreduzitzeko ahalmena, C1 2-arena baino handiago

da, eta erreakzio hori ez da espontaneoa izango, eta bai alderantzizkozentzuan:

CaC1 2 (aq)+F2 (g) CaF2 (aq)+ C12(g)

Pila espontaneoa izateko gertatu behar diren erreakzioak hauek dira,

Anodoan (oxidazioa) 2 Cl- --> C12 + 2 e-

Katodoan (erredukzioa) F2 + 2 e- F2

Osoa F2 + 2 C12 --> C12 + F-

eta pila espontaneoaren eskema:

C12(Pt) I C1- I I F- I F2(Pt)

E° = E°kat E°an = 2,865 – 1,3593 = 1,5057 V

c.- Emaitza: ez da espontaneoa: E° (pila espontaneoarena) = 1,507 V

XII.B.3 - Ioi permanganato-ioi manganoso disoluzio batean sartuta dagoen Pt--elektrodoaren potentzial normala, 1,51 V da, disoluzioa azido denean.

a.- Jakinik elektrodo honen potentziala, [ Mn04 = 5 • 10 -5 eta[Mn041 = 5 • 10-5 M direnean, 1,361 V dela, kalkulatudisoluzioaren pH-a.

b.- Kalkulatu gertatzen den erreakzioaren oreka-konstantea, pila, aataleko elektrodoarekin eta Cu 2+ (1 M), Cu + (1 M) I Pt(E°= 0,153V) elektrodoarekin osotuta badago.

XII. Oxidazio-erredukzioa

267

Ebazpena:

a.- Potentzial normala 1,51 V izateak zera esan nahi du, elektrodoa osatzenduten espezie guztien kontzentrazioa 1 M dela. Beraz,

Mn04, Mn2+ I Pt elektrodoaren E° = 1,51 V da

eta Mn04 (5 • 10-5 M), H + (x), Mn 2+ (10-2 M) IPt E =1,361 V

Nernst-en ekuazioak adierazten du elektrodo edo pila baten potentzialazein den, espezieak baldintza standardetan ez daudenean. Aplikatzeko,elektrodoan edo pilan gertatzen den erreakzioa jakin behar da. Elektrodohonetan gertatzen den erredukziozko erdierreakzioa hau da:

Mn0:4 + 8 H + + 5 e- --> Mn 2+ + 4 H20

Beraz,

0, 059Fmn2+1

E E° log 1-=n [Mn0:41 • [H18

0, 059 (V) log 10-21,361 V = 1,51 V

5 (5 • 10 -5 ) • [H18

2 012, 63

20 4, 328 • 1012lognondik, =

H0+ 1 8=

[ 11+ 18

[H+] 8 = 4,72 • 10- 11eta [H+] = 5,12 10-2

Beraz, pH-apH = –log [H+] 1,29

a.- Emaitza: pH = 1,29

b.- Pila espontaneoa izateko, katodo bezala jartzen den elektrodoarenerredukziozko potentziala, anodo bezala jartzen denarena baino handiagoaizan behar da. Beraz,

E (Mn0:4 (5 • 10-5 M), H+ , Mn2+ (10-2 M) IPt) = 1,361 V

E (Cu2+ (1 M), Cu + (1 M) I Pt) = 0,153 V

direnez, katodo bezala, Mn04, H + , Mn2+ I Pt delako elektrodoa egonbeharko da, eta bestea anodo bezala, osatzen duten pilaren eskema haudelarik,

Pt ICu2+ , Cu+ IlMnWI , H+ , Mn2+ IPt

eta gertatzen diren erreakzioak,

Anodoan (oxidazioa) (Cu +Cu2+ +1 el• 5

Katodoan (erredukzioa) MnO4 +8 H' +5 e-Mn2+ + 4 H20

Osoa 5 Cu + + Mn0-4 +8 H+ 5 Cu2+ + Mn 2+ + 4H 2 O

Oreka-konstantea hau izanik:

0590, E°(pila) = log K E° = E'kat – Uan denez, eta n = 5

n

1,357 V = 0

'059

log K log K =115 K =10115

b.- Emaitza: K = 10115

XII.B.4.- 25°C-tan, pila bat 1. eta 2. elektrodoez osotuta da:

1. Elektrodoa, zilar nitratotan 0,1 M den 50 ml-takodisoluzio batean zilar-ziri bat sartuz osotzen da.

2. Elektrodoa, kobre(II) nitratotan 0,2 M den disoluziobatean kobre-ziri bat sartuz osotzen da.

a.- Elektrodo bakoitzean gertatzen den erreakzioa eta erreakziototala idatzi.

b.- Pilaren potentziala determinatu.c.- Zilar nitratoa dagoen ontzira azido klorhidrikotan 0,2 M

den 50 ml-tako disoluzio bat botatzen da. Determinatupilaren potentzial berria eta gertatzen diren erreakzioakazaldu.

Datuak: E°(Ag+ I Ag) = 0,799 V; E°(Cu2+ I Cu) = 0,3367 V;K (AgC1) = 10-10

268

XII. Oxidazio-erredukzioa 269

Ebazpena:

a.- Erreakzioak idatzi baino lehenago, jakin egin behar da zein izango denanodoa eta zein katodoa. Katodo bezala erreduziozko ahalmen handienadaukan espeziea egongo da, beraz, erreduziozko potentzialak ikusiz,erreduziozko ahalmen handiena zilarrak dauka, beraz, katodo bezalazilarra egongo da, eta anodo bezala, kobrea. Kontutan eduki behar dapotentziala kontzentrazioarekin aldatu egiten dela, eta batzutanerreakzioen zentzua aldatu egin daitekeela. Determina dezagun osotzenden pilaren potentziala. Horretarako erreakzioak idatziz,

Anodoan (oxidazioa)

Cu(s) Cu2+ + 2 e-Katodoan (erredukzioa) (Ag+ + 1 e- —> Ag(s)) • 2

Osoa Cu(s) + 2 Ag+ —> Cu2+ + 2 Ag(s)

Disoluzioan AgNO3 delakoa guztiz disoziatuta egongo denez, disoluzioan

[Ag+ = lAgNO3 1 = 0,01 M; berdinki [Cu 2+] = [Cu(NO3 ) 2] = 0,2 M;beraz, pilaren eskema, kontzentrazioak adieraziz, hau izango da

Cu I Cu2+ (0,2 M) II Ag+ (0,1 M) I Ag

Baina pila eta erreakzio osoa espontaneoa den egiaztatu behar da, etahorretarako potentziala positiboa dela egiaztatu behar da. Espezieakbaldintza standardetan ez daudenez, Nernst-en ekuazioa aplikatu behar da,

[CulE =

0'059

logn[Ag+]2

E° = Ekat — Ea„

,E =

0 059 0, 2(0,799 — 0,3367) log

(o3)2 = 0,424 V

2

Beraz, potentziala positiboa denez, erreakzioa espontaneoa da direkziohorretan.

a.- Emaitza: Erreakzio osoa: Cu(s) + 2Ag +Cu2+ + 2Ag(s)b.- Emaitza: E = 0,424 V

c.- AgNO3 -a dagoen ontzira HC1-a botatzen bada, AgC1-a prezipitatuko da:

Beraz, disoluzioan geratzen den Ag +-a aldatuko da. Honela potentziala etaerreakzioak idatzi baino lehenago, disoluzioan geratzen den [Ag+]-adeterminatu beharko da.50 ml AgNO3 0,1 M eta 50 ml HC1 0,2 M

100 ml-tako disoluzio batean mole hauek daude:

nAgNO3 0,1 M • 50 • 10 -3 1 = 5 • 10-3 mol

nxci = 50 • 10 -3 1 • 0,2 M = 10 -2 mol

Gertatuko den prezipitaziozko erreakzioa honela geratuko da:

AgNO 3 + HC1 AgC1

5 • 10-3 10-2

5 -10 -3 5 • 10-3

Beraz, 5 • 10-3 mol AgC1 eratuko dira; hauetarik disoluzioan zenbatdauden jakiteko, AgC1-aren disolbagarritasuna determinatu behar da,disoluzioan dagoen HC1-aren kontzentrazioa hau denean,

5 -10 3 mol [HC1]0 = = 5 • 1 0-2 M

0,1 1

[AgC1 (aq)] = S (AgC1-aren disolgabarritasunari S deituz)

Gertatzen diren erreakzioak hauek dira,

HCI + H 20 Cl- + H30+

AgCl(s) Ag+ + Cl -

H 20 + H 20 OH- + H30+

Erreakzio bakoitzari dagokion oreka-konstantea:

Ks (AgC1) = [Ag+] • [C1-] eta 10- 14 = [OH-] • [H30+]

270

XII. Oxidazio-erredukzioa 271

Masa-balantzea,

[HC1] 0 + S = [C1-]

S = [Ag+]

Karga-balantzea

[Ag-1-] + [1130-1 = [C1-] + [OH-]

Hurbilketak:

AgCl-aren disolbagarritasuna txikia da ur purutan (10- 5 M), beraz, HC1--tan 5 • 10-2 M den disoluzio batean txikiago, eta beraz, S arbuiagarriizango da.

[HC1] 0 » S ; [HC1]0 + S [HC1] 0; [HC1] 0 = [C1-]

Disoluziora azido bat botatzen denez, [OH-]-a txikia izango da, eta berdinzeren berdin solugarritasuna baita; beraz,

}[Ag 1 << [H 301; [Agl + [H 30+ HH301

K.-B.:[H301= [C1-]

[OH- ] « [C1- 1; [C1- ] + [011- 1 •---- [C1-}

Hurbilketa hauekin, geratzen diren ekuazioak hauek dira,

1: 10- 10 = [Ag+] • [C1-]; 2: 10-14 = [11301 [OH-]; 3: 5 • 10-2 = [C1-]

4: S = [Ag+1; 5: [H30+] = [C1-]

Ebatziz, orekako kontzentrazioak hauek dira,

[C1- ] = [H 30+ ] = 5 • 10 -2 M; [OH- I = 2 • 10-13 M;

S = [Agl = 2 • 10-9 M

Hurbilketen errorea egiaztatuz,

[HC1]0 + S ,---- [HC1]0; 1050 5 • 10-2 > 2 • 10-9 beraz, egokia da

5[Ag+ 1 + [H 30+ ] ----, [H 30+ I; 5 - 10-2 > 2 - 10-9 beraz, egokia da

100

[OH-1 + [C1-] [C1- ]; —5

5 • 10-2 > 2 • 10-9 beraz, egokia da100

Disoluzioan dagoen [Ag +] = 2 • 10-9 M da; beraz, pila a ataleko direkzioberdinean doala suposatuz, pilaren eskema hau izango da;

Cu I Cu 2+ (0,2 M) IlAg12 • 10 -9 M) I Ag

Potentziala,

lE =

0'059

log [Cu

2 -n [Ag+1

= (0,799 - 0,3367) 0'059102 g (2 - 0,10

2

-9)2= 0,030 V

Beraz, pila (erreakzioa) ez da zentzu honetan espontaneoa izango, eta baibeste zentzuan; horregatik, gertatzen diren erreakzioak eta pilaren eskemahauek dira,

erreakzioa: Cu2+ + 2 Ag Cu + 2 Ag+

Pila Ag I Ag+ (2 • 10-9 M) I I Cu2+ (0,2 M) I Cu

Potentziala, balio absolutuan, 0,030 V da, beraz, E = 0,030 V

c.- Emaitza: E = 0,030 V; erreakzioa: Cu2+ + 2 Ag Cu + 2 Ag+

272

XII. Oxidazio-erredukzioa

273

XII.B.5.- Ag+ I Ag erdielementua edukiz, zeinaren E° = 0,80 V baita,

a.- Ag+-aren disoluzioari HC1 gehitzen zaio [C1-] = 1 M izan arte;orduan Ag+ I Ag elektrodoaren potentziala 0,222 V da. DeterminatuAgC1-aren Ks-a

b.- Eztabaida ezazu termodinamikoki ea C1 2 (g)-ak zilarra oxida

dezakeen ala ez.

Datua: C12(g) + 2 e- 2 Cl- (aq) E° = 1,36 V

Ebazpena:

a.- Ag+-aren disoluzio bati HC1-a gehitzen bazaio disoluzioaren C1--arenkontzentrazioa 1 M izan arte, oreka hau gertatuko da,

AgCl(s) Ag+ +

eta Ks = [Ag+] • [C1-]. Orduan, Ks-a determinatzeko, disoluzioan dagoen

[Ag+]-a jakin behar da, C1--arena jakina baita. Horretarako elektrodoarenpotentziala ba dakigu:

Ag+ (x) I Ag E = 0,222 V x, Ag+-aren kontzentrazioa izanik.

Nernst-en potentzialak adierazten du nola aldatzen den potentzialakontzentrazioarekiko; elektrodoan gertatzen den erredukziozkoerdierreakzioa hau da,

Ag+1 - --> Ag(s)

Honela,

E = E° 0

' 059

lo 1

n

g[Ag+

nondik [Ag+] determina baitezakegu:

1 0,222 = 0,80 0,059

1 lo

g [Agl [Ag+ ] = 1,6 •10- 10 M

hots, Ks = [C1--] • [Ag +] = 1 • 1,6 • 10- 1 ° = 1,6 • 10-1°

a.- Emaitza: Ks(Ag C1) = 1,6 • 10-1°

b.- Erredukziozko C12-aren ahalmena Ag +-arena baino handiagoa da, zeren

C12/C1- bikotearen erredukziozko potentziala Ag +/Ag bikotearena baino

handiago baita. Honela, pila espontaneoa izateko, kloroa erreduzitu eginbeharko da eta zilarra oxidatu. Horrela, pilaren potentziala, espezieguztiak egoera standardetan badaude, positiboa da:

E° = E°(C1 2 I C1-) — E°(Ag+ I Ag) = 0,56 V

Eta pilaren potentzial standarda positiboa bada, erreakzioaren AG°-a zerobaino txikiagoa izango da zeren

AG° = — n • F • E°

Honela gertatzeko erreakzioa hau da,

oxidazioa (Ag ---> Ag+ + 1 e-) • 2erredukzioa C12 + 2 e- 2 Cl-

Osoa C12 + 2 Ag --> 2 Ag+ + 2 Cl-

beraz, AG° = —2 mol • 96500 coulomb • mo1- 1 • 0,56 V == —108,08 kJ = —25,9 kcal

beraz, AG° < 0 bada bada, K > 0 da, eta orekan [Ag +] 2 • [C11 2 > 0

Beraz, termodinamikoki posible da.

b.- Emaitza: AG° = —25,9 kcal

2/4

XII. Oxidazio-erredukzioa 275

C.- PROBLEMAK

XII.C.1.- Potentzial standarden taula erabiliz, determina ze oxidatzaile erabildaitekeen

a.- C1--a, C12-ra oxidatzeko.

b.- Pb-a, Pb2±-ra oxidatzeko.c.- Fe2+-a, Fe3±-ra oxidatzeko.

Berdinki, ze erreduktore erabil daitekeen

d.- Fe2+-a, Fe-ra erreduzitzeko.e.- Ag+-a, Ag-ra erreduzitzeko.f.- Mn2+-a, Mn-ra erreduzitzeko.

XII.C.2.- a.- Determinatu Daniell zelularen potentziala, Zn eta Cu elektrodoak,beraien sulfatoen 0,1 M diren disoluziotan sartuta badaude.

b.- Determina pilaren potentziala, disoluzioak 10 eta 100 aldizdiluitzen badira.

Datuak: E°(Zn2+ I Zn) = – 0,763 V; E° (Cu 2+ I Cu) = 0,340 V

XII.C.3.- Mg 2+ I Mg eta A13+ I Al elektrodoen potentzial normalak hauek dira,–2,38 V eta –1,67 V, hurrenez hurren.

a.- Biek osotzen duten pila idatzi.b.- Erreakzioak idatzi.c.- Pilaren potentzial normala determinatu.

XII.C.4.- Pila bat honela osotuta dago, kobalto metala, Co 2+-tan 1 M dendisoluzio batean sartuta, eta beste erdielementua Pt metala, C1--tan 1 Mden disoluzio batean sartuta. Pt-elektrodoan, C1 2 -a 1 atm-tan

burbuilatzen denean, pilaren potentziala 1,63 V da. Kobalto-elektrodoanegatiboa dela, eta E°(C1- I C12(Pt)) = 1,36 V dela jakinik, determinatu

a.- Pila, eta pilaren erreakzio espontaneoa.b.- E°(Co2+ I Co)c.- Pilaren voltaia [Co2+]= 0,01 M denean.

276

XII.C.5.- Determinatu hidrogeno-elektrodoaren potentzialaa.- Hidrogenoaren presioa 100 atm-takoa bada eta [H 30+] = 1 M.

b.- Hidrogenoaren presioa 2 atm bada, eta [H 30+] = 10-2 M.

XII.C.6.- Ur oxigenatuzko disoluzio bat azido sulfurikotan (hau ur-disoluziotan)baloratzen da potasio dikromatoz, bukaera-puntua determinatzekoindikatzaile egoki bat erabiliz .

a.- Zein da ur oxigenatuaren kontzentratzioa, baldin ur oxigenatuhorren 20 cm 3 baloratzeko, potasio dikromatozko disoluzio baten10 cm3 erabili badira, eta disoluzio hau, %80ko purutasuna duenlagin baten 30 g, 1 litro uretan disolbatuz prestatu izan bada?

b.- Potasio dikromatozko disoluzioaren zein bolumen erabili beharkolitzateke, baldin ur-baporez saturatutako, eta 0,5 g helio duen 2litrotako ontzi batean 2 atm-tako presioa, 22°C-tan, lortu nahi bada,erreakzioan askatutako oxigenoaren bidez?

c.- a ataleko balorazioan, zein bolumen azido sulfuriko erabili beharkolitzateke, baldin azido sulfurikoak 1,84 g • cm-3 -tako dentsitateabadu, eta %96ko purutasuna pisutan badu?

Datuak: Pv (H20, 1, 22°C) = 19,8 mm Hg

E° (Cr203- , H+ I Cr3+ ) = 1,333 V

E°(02 I H202 (H1) = 0,682 V

XII.C.7.- Ondoko pila hau daukagu: I Pt, H 2 (456 mm Hg), H2SO4(0,1M)II

II CuSO4(10-3 M) I Cu

a.- Baldintza horretan, determinatu zein den pila horren potentziala.b.- Potentziala determinatu baldin:

1.- Konpartimentu anodikoak, pH = 3 badu.2.- Kopartimendu katodikoari, soberakinan (kontzentrazioa 1 M

izan arte) amoniakoa gehitzen bazaio.Lortutako emaitzetatik zer ondorio atera dezakezu?

c.- Pilan gertatzen deneko erreakzioaren oreka-konstantea determinatu.

Datuak:

E° (Cu2+ 1Cu) = 0,337 V; Ka(HSO4) = 1,2 • 10-2

Kths ([Cu(NH 3 ) 4 1 2± ) = 2,56 • 10-13

XII. Oxidazio-erredukzioa 277

XII.C.8.- Pila bat honela egiten da, kalomelano-elektrodoa, 0,1 M (merkurioa,potasio kloruroa 0,1 M eta merkurioso kloruroa (s) disoluzio batean),eta hidrogeno (1 atm) elektrodoa, azido azetikotan 0,2 M den disoluziobatean sartuta. Pilaren elektrodo positiboa kalomelanoa izanik, pilarenpotentziala 0,495 V da. Kalomelano-elektrodo dezinormalaren E°-a,0,334 V dela jakinik, determinatu

a.- HAc-tan 0,2 M den disoluzioaren pH-a.b.- Azido azetikoaren disoziazio-konstantea.

XII.C.9.- Amonio oxalato monohidrato delako konposatuaren purutasunadeterminatu, zera jakinik, 1,334 g uretan disolbatuz eta azido sulfurikozazidotuz, 37,15 cm 3 potasio permanganato 0,1 M erreduzitu egin dutela.

CO2 ; MnWi Mn21

XII.C.10.- Zilar kloruro delakoaren Ks-a 1,8 • 10- 10 dela jakinik, determinatu

Cl- (1M) AgCl(s) I Ag elektrodoaren potentziala.

Datua: E°(Ag+ I Ag) = 0,799 V

XII.C.11.- a.- Ze potentzial eman behar zaio zilarrezko elektrodo bati zilarrarengainean zilarrik ez ezartzeko, elektrodoa 25°C-tan eta zilar nitratotan0,001 M den disoluzio batean sartuta badago?

b.- Ze potentzial eman behar zaio zilarrekzo elektrodoari zilarradisolbatzeko, aurreko disoluzioari potasio zianuroa gehitzenbazaio, CN--tan 1 M izan arte? Suposatu potasio zianuroagehitzerakoan bolumena ez dela aldatzen.

Datuak: E°(AglAg) = 0,799 V; K ths (Ag (CN)-2 = 10-22

XII.C.12.- Ondoko zelula galvanikoa emanik,

H2 (1 atm)(Pt) I H C1(0, 2 M) II Na2SO4 (1 M), Ag2SO4(s) I Ag

eta potentziala 25°C-tan 0,698 V dela jakinik,

a.- Zelularen erreakzio espontaneoa idatzi.b.- Ag2SO4 delakoaren disolbagarritasun-konstantea determinatu.

Datua: E°(Ag+ I Ag) = 0,799 V

278

XII.C.13.- Potentzial standarden taula erabiliz, ondoko zelula galvanikoarenerreakzio espontaneoaren voltaia determinatu:

Pt I Sn2+ (0,100 M), Sn4+ (0,0100 M) II Fe 3+ (0,200 M) I Fe

XII.C.14.- Kontzentraziozko zelula galvaniko hau kontsideratuz,

Ag I Ag+ (0,01 M) II Ag+ (0,1 M) I Ag

Determinatu

a.- Zelularen erreakzio espontaneoa.b.- Zelularen lehen momentutako potentziala.c.- Zelulak ematen duen elektrizitate-kantitatea, zelula geratu baino

lehenago. Erdielementu bien bolumenak berdinak (1 dm 3) direlakontsideratu.

XII.C.15.- Mn011 , H + , Mn 2+ I Pt elektrodoaren edo Mn0 ,4- I Mn 2+ sistemarenpotentziala determinatu, pH = 2 eta pH = 7 direnean. Determinatuhalaber nola aldatuko den Mn04 delakoaren indar oxidatzaileaH30+-aren kontzentrazioa 1 mol • 1- 1 izatetik 10-4 mol • 1- I izatera

aldatzen denean.

Datua: E°(Mn0; H+ ; Mn2 lPt) = 1, 5 V

XII.C.16.- Pila bat honela osotuta dago, Ag + I Ag elektrodo standard bat eta besteazilarrezko hari bat klorurotan 1 M den disoluzio batean sartuta, zilarkloruro solidoarekiko saturatuta dagoena. Kalkulatu zilar kloruroarendisolbagarritasun-biderkadura, pilaren potentziala E = 0,576 V delajakinik.

XII.C.17.- a.- Ag +-tan 0,1 M den disoluzio batean zilarrezko hari bat sartuondoren, lortzen den elektrodoaren potentziala zein izango da?

b.- Zein izango da potentziala, haria Ag(NH 3 ) 2± -tan 0,1 M dendisoluzio batean sartzen badugu?

c.- Potasio klorurotan 1 M den disoluzio batean Ag, AgCl(s) elektrodobat sartzen bada, pila galvaniko bat egin dezakegu elektrodohonekin eta gorago esan ditugunekin? Zein izango da potentzialakasu bakoitzean?

Datuak: E°(Ag + I Ag) = 0,799 V; K(Ag(NH 3 ) 2+ ) = 6,8 • 10-8

Ks(AgC1) = 1,8 • 10-1°

XII. Oxidazio-erredukzioa 279

XII.C.18.- Ondoko erreakzioaren oreka-konstantea, 298 K-etan, 5,0 • 10 +25 da.

Cu + 2 NO3 + 4H + —› Cu 2+ + 2 NO 2 + 2 H20

Determina bitez

a.- Pilaren potentziala hasierako kontzentrazioak hauek direnean,NO3 = 1 M; Cu 2+ = 2 M; P- No, = 350 mm Hg eta pH-a 3 izanik.

b.- Nola aldatuko da pilaren potentziala katodoko disoluzioari azidoklorhidrikotan 0,1 M den disoluzio baten 50 ml gehitzenbadizkiogu? (aurretiko bolumena 25 ml izan zen)

c.- NO3, H + NO 2 (Pt) elektrodoaren E°-a

Datua: E°(Cu2+ I Cu) = 0,337 V

XII.C.19.- 298 K-etan pila bat bi elektrodoz osotuta dago, bata platinozko ziri batSn2+- eta Sn4+-zko disoluzio batean sartuta, eta bestea platinozko ziribat ere, baina Cr3+- eta Cr2+-zko disoluzio batean.

a.- Pilaren eskema eta gertatzen den erreakzioa idatzi.b.- Pilaren potentziala determinatu, ioi guztien kontzentrazioak 1 M

badira.c.- Erreakzioaren oreka-konstantea determinatu.d.- AG° kalkulatu.e.- Lehen momentutako pilaren potentziala determinatu, ioien

kontzentrazioak hauek direlarik,

[Sn 0,01 M; [Sn 2+ ] = 0,005 M; [Cr3+ ] = 0,0025 M;

[Cr2+ 1 = 0,055 M

f.- 482,44 C-etako korronte elektriko bat eman ondoren, determinatupilaren potentziala, hasierako kontzentrazioak e.- atalekoak izanik.Suposatu katodoko eta ane rl oko disoluzioen belumenak 1 1 direla.

Datuak: E° (sn4+ , sn2+ I Pt) = 0,15 VE°(Cr3+, Cr2+ I Pt) = —0,41 V ;

XII.C.20.- Ondoko erreakzioaren oreka-konstantea 3,2 • 10 2 dela jakinik,

Fe 2+ + Hg2+Fe-1

+ — g

2

280

Determinatu zein pH-tartea erabili behar den Mn04 - ak Hg -aoxida dezan ingurune azidotan, beste espezie guztien kontzentrazioa1 M izanik.

Datuak: E°(Fe2+ , Fe3+ I Pt) = 0,7705 V

E°(MnOli , Mn 2+ IPt) = 1,507 V

XII.C.21.- Dikromatoa, burdina(II) ioia oxidatzeko gai da inguru azidotan:

6 Fe2+ + 2 Cr3+ + 6 Fe3+

Oreka-konstantea, 298,15 K-etan, 1,8 • 1057 delarik.

a.- Erreakzio hau gertatzen deneko pilaren potentziala kalkulatu,disoluzioaren pH-a 3 denean. Noiz izango da erreakzioaespontaneoagoa, pH azidotan ala pH basikotan? Espezie guztiak,H+ delakoa salbu, baldintza standardetan daudela suposatu.

b.- Erredukzioa gertatzen deneko erdipilaren potentziala kalkulatu,disoluzioaren pH-a 8 denean. Nola aldatuko da erdielementu honenindar oxidatzailea disoluzioaren pH-arekiko?

c.- Determinatu pilak sortutako elektrizitate-kantitatea funtzionatzenduen denboraren zehar, hasierako baldintzak a atalekoak badira, etaFe 3+-aren bukaerako kontzentrazioa 1,02 M bada. Bolumenak1 1-takoak direla suposatu.

Datua: E° (Fe3+ , Fe2+ I Pt) = 0,770 V

1. Taula: Azido ahulen disoziazio-konstanteak 281

1. TAULA

AZIDO AHULEN DISOZIAZIO-KONSTANTEAK UR-DISOLUZIOTAN

Izena Formula K1 K2 K3

I.- Azido ezorganikoak

Amonio NIC[ 5,6 • 10-11)Artseniko H3AsO4 5,6 • 10-31,7 • 10-7 3,9

•10-12

Artsenioso H3AsO3 6 • 10-10

Boriko H3B03 7,3 •

10-io 1,8 • 10- 13 1,6 10-14

Fluorhidriko HF 3,5 • 10-4Fosforiko H3PO4 7,5 • 10-36,2 • 10-8 2,2 10-13

Fosforoso H3P03 1,0 • 10-22,6 • 10-7

Hiprobromoso HBrO 2,1 • 10-9Hipoiodoso HIO 2,3 • 10-11Hipokloroso HC1O 2,9 • 10-5Iodiko HIO3 1,7 • 10-1

Karboniko H2CO3 4,3 • 10-75,6 • 10-11

Kromiko H2CrO4 1,8 • 10- 13,2 • 10-7

Nitroso HNO2 4,6 • 10-4

Periodiko H104 2,3 • 10-2

Perkloriko HC1O4 1,8 • 10-2Pirofogforiko /44Pz°7 1 ,4 • 1 0-2 3 ,2 • 1 0-2 1 ,7 • 10-6

(K4 = 6 • 10-9)

Sulfhidriko H2S 9,1 • 10-81,1 • 10-12

Sulfuriko H2SO4 - 1,2 • 10-2

Sulfuroso H2S03 1,5 • 10-21,0 • 10-7

Zianhidriko HCN 4,9 • 10-113Zianiko HCNO 2,2 • 10-4

282

AZIDO AHULEN DISOZIAZIO-KONSTANTEAK UR-DISOLUZIOTAN (Jarr.)

Izena Formula K 1 K2 K3

II.- Azido organikoak

Azetiko CH3COOH 1,76 • 10-5Bentzoiko C6H5COOH 6,5 • 10-5

Bromoazetiko BrCH2COOH 2,1 • 10-3

Dikloroazetiko C12COOH 3,3 • 10-2

Fenol C6H5OH 1,3 • 10-10

o-ftaliko C6H4(COOH)2 1,3 • 10-3 3,9 • 10-8

Formiko HCOOH 1,8 • 10-4Iodoazetiko ICH2COOH 7,5 • 10-4Kloroazetiko C1CH2COOH 1,4 • 10-3Oxaliko COOH–COOH 5,9 • 10-2 6,4 • 10-5Tartariko (CHOH–COOH)2 1,0 • 10-3 4,6 • 10-5Trikloroazetiko C1 3COOH 2 • 10-1Zitriko COOH–CH2–COH–CH2–COOH

COOH 7,1 • 10- 4 1,7 • 10-5 4,1 • 10-7

Itun-ia: "Handbook of Chemistry and Physics", 70th edition, CRC Press, BocaRaton, Florida, USA, 1989.

2. Taula: Base ahulen disoziazio-konstanteak 283

2. TAULA

BASE AHULEN DISOZIAZIO-KONSTANTEAK UR-DISOLUZIOTAN

Izena Formula Kb 1 Kb2

a-naftil amina cc-H2NCI0H7 8,3 • 10-11[3-naftil amina P-H2NCI 0117 1,4 • 10-10Aluminio hidroxido Al(OH)3 5,0 • 10-9 2,0 • 10-10Amoniako NH3 1,78 • 10-5Anilina C6H5NH2 4,3 • 10-10Bentzidina NH2C6H4C6H4NH2 4,6 • 10- 10 3,7 • 10-11Butil amina C4H9NH2 5,9 • 10-4Dietil amina (C2H5)2NH 3,1 • 10-4Dimetil amina (CH3)2NH 5,4 • 10-4Etil amina C2H5NH2 6,4 • 10-4Etilen diamina NH2CH2CH2NH2 5,2 • 10-4 3,7 -10-7Fenantrolina C12H8N2 6,9 • 10-10Hidroxilamina NH2OH 9,1 • 10-9Hidrazina NH2-NH2 8,9 • 10-7Kaltzio hidroxido Ca(OH)2 6,3 • 10-2Kinolina C9H7N 7,9 • 10-10

Metil amina CH3NH2 3,7 • 10-4Piridina C5H5N 1,8 • 10-9Trietil amina (C2H5)3N 1,0 • 10-3

Trietil amina (CH3)3N 6,5 • 10-5

Urea CO(NH2)2 1,3 • 10-14Zink hidroxido Zn(OH)2 7,9 • 10-7

Iturria: "Handbook of Chemistry and Physics", 70th edition, CRC Press, BocaRaton, Florida, USA, 1989.

!

3. Taula: Datu termodinamikoak 285

3. TAULA

DATU TERMODINAMIKOAK

Substantzia kimikoen formazio-entalpia standarda (41-1(1, Gibbs-enenergia standarda AG t̀? , kJ •

J • K-1 • mo1- 1 ), T = 29 ,15 K-etan.

I. Substantzia ezorganikoak

eta entropia absolutu standarda (S°,

Izena Formula (egoera) A1-1(f) AG)- S°kJ • mo1-1 kJ • mo1- 1J • K- 1 • mo1-1

Aluminio

Aluminio Al(s) 0 0 28,33Aluminio Al(g) 326,35 285,77 164,43Aluminio A1+3(g) 5483,97 - -Aluminio A1+3(aq) -531,4 -485,3 -321,75Aluminio hidroxido Al(OH)3(amorf) -1276,1 -Aluminio kloruro A1C13(s) -704,2 628,9 110,67Aluminio oxido Al203(s,a) -1675,7 -1582,4 50,92

Antimonio

Antimonio Sb(s) 0 0 45,69Estibia SbH3(g) 145,11 147,74 232,72

Argon

Argon Ar(g) 0 0 154,73

Artseniko

Artseniko As(s,a) 0 0 35,15Artseniko As(g) 302,50 261,08 174,10Artsinia AsH3(g) 66,44 68,91 222,67

Bario

Bario Ba(s) 0 0 62,76Bario Ba(g) 179,91 146,44 170,13

286

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera) AH.) AG`f) S°kJ • mol-i kJ • mo1- 1J • K- 1mo1-1

Bario Ba(aq) -537,64 -560,74 9,62Bario kloruro Ba2(s) -858,56 -810,44 123,68

Bario oxido BaO(s) -533,5 -525,1 70,42Bario sulfato BaSO4(s) -1473,19 -1362,31 132,21

Bario sulfato BaSO4(aq) -1446,91 -1305,37 29,71

Berilio

Berilio Be(s) 0 0 9,50Berilio Be(g) 324,26 286,60 136,16Berilio kloruro BeC12(s,a) -490,36 -445,60 82,68Berilio oxido BeO(s) -609,61 -530,32 14,14

Berun

Berun Pb(s) 0 0 64,81Berun Pb(g) 194,97 161,92 175,26Berun Pb2-4-(aq) -1,67 -24,39 10,46Berun dioxido Pb02(s) -277,40 -217,36 68,62

Berun oxido PbO(s, gorria) -218,99 -188,95 66,53Berun oxido PbO(s,horia) -215,33 -187,90 68,70Berun sulfato PbSO4(s) -919,94 -813,20 148,57

Bismuto

Bismuto Bi(s) 0 0 56,74Bismuto Bi(g) 207,11 168,20 186,90Bismuto kloruro BiC13(s) -379,07 -315,06 176,98Bismuto oxido Bi203(s) -573,88 -493,71 151,46

Boro

Boro B(s) 0 0 5,86Boro B(g) 562,75 518,82 153,34

3. Taula: Datu termodinamikoak 287

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera) AH`f" 4G(' S°kJ • mol-i kJ • mo1- 1 J • K- 1 • mo1-1

Bromo

Azido bromhidriko HBr(g) -36,40 -53,43 198,59Azido bromhidriko HBr(aq) -121,55 -103,97 82,42Bromo Br2(1) 0 0 152,23

Bromo Br2(g) 30,91 3,142 245,35

Bromo Br(g) 111,88 82,43 174,91Bromuro Br-(g) 233,89 - -Bromuro Br-(aq) -121,55 -103,97 82,42

Burdina

Burdina Fe(s) 0 0 27,28Burdina Fe(g) 416,31 370,70 180,38Burdina Fe+2(aq) -89,12 -78,87 -137,65Burdina Fe+3(aq) -48,53 -4,60 -315,89Burdinadisulfuro FeS2(s) 178,24 -166,94 52,83Burdina(II) oxido FeO(s) -271,96 - -Burdina(III) oxido Fe203(s) -824,25 -742,24 87,40

Burdina sulfuro FeS(s,a) -100,00 -100,42 60,29

Deuterio

Deuterio D2(g) 0 0 144,85

Ur astun D20(1) -294,60 -243,49 75,94

Ur astun D20(g) -249,20 -234,55 198,23

Eztainu

Eztainu Sn (s, zuria) 0 0 51,55Eztainu Sn(g) 302,08 267,36 168,38Eztainu Sn2+(g) 2434,88 -Eztainu Sn2+(g) -8,79 -27,20 -16,74Eztainu (IV) kloruro SnCl4(1) -511,28 -440,16 258,57

Eztainu(II) oxido SnO(s) -302,50 -256,90 56,48Eztainu (IV) oxido Sn02(s) -580,74 -519,65 52,30

288

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera) AH f AG(f). S°

kJ • mol-i kJ mo1-1 J • K- 1 • mo1-1

Fosforo

Azido fosforiko H3PO4(aq) -1277,38 -1018,80 -221,75

Fosfina PH3(g) 5,44 13,39 210,12

Fosforo P(s, zuria) 0 0 41,09Fosforo P(s,gorria) -17,57 -12,13 22,80Fosforo P4(g) 58,91 24,48 279,87

Fosforo pentakloruro PCI5(g) -374,9 -305,0 364,6

Fosforo trikloruro PC13(g) -287,02 -267,78 311,67

Fluoro

Azido fluorhidriko HF(g) -271,12 -273,22 173,67Azido fluorhidriko HF(aq) -332,63 -278,82 -13,81Fluoro F2(g) 0 0 202,67

Fluoro F(g) 78,99 61,92 158,64Fluoruro F-(aq) -332,63 -278,82 -13,81

Helio

Helio He(g) 0 0 126,04

Hidrogeno (ikus, halaber, Deuterioa)

Hidrogeno 1-12(g) 0 0 130,57

Hidrogeno H(g) 217,97 203,26 114,60Hidrogeno H+(aq) 0 0 0Ur H20(1) -285,83 -237,18 69,91

Ur H20(g) -241,82 -228,59 188,72

Ur oxigenatu H202(1) -187,78 -120,42 109,6

Iodo

Azido iodhidriko H1 (g) 26,48 1,72 206,48Azido iodhidriko H1 (aq) -55,19 -51,59 111,29Iodo I2(s) 0 0 116,14

Iodo 12(g) 62,44 19,36 260,58

3. Taula: Datu termodinamikoak 289

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera) OHf AG?. S°kJ • mol-i kJ • mol- 1 J • K- 1 • mol-1

Iodo I(g) 106,84 70,28 180,68Ioduro I-(g) -196,65Ioduro I-(aq) -55,19 -51,59 111,29

Kadmio

Kadmio Cd(s,y) 0 0 51,76Kadmio Cd (g) 112,01 77,45 167,64Kadmio karbonato CdCO3(s) -750,61 -669,44 92,47

Kadmio kloruro CdC12(s) -391,50 343,97 115,27

Kadmio oxido CdO(s) -258,15 -228,45 54,81Kadmio sulfato CdSO4(s) -933,28 -822,78 123,04

Kadmio sulfuro CdS(s) 161,92 -156,48 64,85

Kaltzio

Kaltzio Ca(s) 0 0 41,42Kaltzio Ca(g) 178,24 144,35 154,77Kaltzio Ca2+(aq) -542,83 -553,54 -53,14Kaltzio bromuro CaBr2(s) -682,83 -663,58 129,70

Kaltzio fluoruro CaF2(s) -1219,64 -1167,34 68,87

Kaltzio ioduro CaF2(s) -533,46 -528,86 142,26

Kaltzio karbonato CaCO3(kaltzita) -1206,92 -1128,84 92,88

Kaltzio karbonato CaCO3(aragonito) -1207,13 -1127,80 88,07

Kaltzio kloruro CaC12(s) -795,80 -748,10 104,6

Kaltzio oxido CaO(s) -635,09 -604,04 39,75

Karbono (Konposatu ezorganikoak)

Azido karboniko H2CO3(aq) -699,65 -623,16 187,44

Azido zianhidriko HCN(1) 135,14 124,68 201,67Azido zianhidriko HCN(g) 108,87 124,93 112,84Karbono C(grafito) 0 0 5,74Karbono C(diamante) 1,897 2,900 2,377Karbono C(g) 716,68 671,29 157,99Karbono dioxido CO2(g) -393,51 -394,36 213,64

Karbono dioxido CO2(aq) -413,80 -386,02 117,57

290

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera) A1-1(kJ • mol-i

OG fkJ • mo1- 1

S°J • K- 1 • mol-I

Karbono disulfuro CS2(1) 89,70 65,27 151,34

Karbono oxido CO(g) -110,52 -137,15 197,56Karbono tetrakloruro CC14(1) -135,02 -65,27 216,40

Zianuro CN-(aq) 150,6 172,4 94,1

Kloro

Azido klorhidriko HC1(g) -92,31 -95,30 186,80Azido klorhidriko HC1(aq) -167,16 -131,26 56,48Kloro C12(g) 0 0 222,96

Kloro Cl(g) 121,68 105,70 165,09Kloruro C1-(g) -246,02 - -Kloruro C1-(aq) -167,16 -131,26 56,48

Kobre

Kobre Cu(s) 0 0 33,15Kobre Cu(g) 338,32 298,61 166,27Kobre Cu+(aq) 71,67 50,00 40,58Kobre Cu2+(aq) 64,77 65,52 -99,58Kobre oxido CuO(s) -157,32 -129,70 42,63Kobre sulfato CuSO4(s) -771,36 -661,91 108,78

Kobre sulfato, 5H20 CuSO4 • 5H20(s) -2279,65 -1880,55 300,41

Kripton

Kripton Kr(g) 0 0 163,97

Kromo

Dikromato Cr03 - (aq) -1490,34 -1301,22 261,92Kromato Craj- (aq) -881,15 -727,85 50,21Kromo Cr(s) 0 0 23,77Kromo Cr(g) 396,64 351,87 174,39

3. Taula: Datu termodinamikoak

Izena

291

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Formula (egoera) OHf AG`f1 S°kJ • mol-i kJ • mo1- 1J • K- 1 • mo1-1

Litio

Litio Li(s) 0 0 29,12Litio Li(g) 159,37 126,69 ' 138,66Litio Li+(aq) 278,49 293,30 13,39Litio Li(g) 679,57 -

Magnesio

Magnesio Mg(s) 0 0 32,68Magnesio Mg(g) 147,70 113,14 148,54Magnesio Mg+2(aq) -466,85 -454,80 -138,07Magnesio karbonato MgCO3 (s) -1095,79 -1012,11 65,69Magnesio kloruro MgC12(s) -641,32 -591,83 89,62Magnesio oxido MgO(s) -601,70 -569,44 26,94Magnesio sulfato MgSO4(s) -1284,91 -1246,00 91,63

Manganeso

Manganeso Mn(s,a) 0 0 32,01Manganeso Mn(g) 280,75 238,49 173,59Manganeso Mn2+(g) 2519,19 - -Manganeso Mn+2(aq) -220,75 -228,03 -73,64

Merkurio

Merkurio Hg(1) 0 0 76,02Merkurio Hg(g) 61,32 31,85 174,85Merkurio Hg2+(aq) 171,13 164,43 -32,22Merkurio (aq) 172,38 153,55 84,52Merkurio(I) bromuro Hg2Br2(s) -206,90 -181,08 217,57Merkurio(I) ioduro Hg2I2(s) -121,34 -111,00 233,47Merkurio(I) kloruro Hg202(s) -265,22 -210,78 192,46Merkurio(II) kloruro HgC12(s) -224,26 -178,66 146,02Merkurio oxido HgO(s,gorria) -90,83 -58,56 70,29Merkurio oxido HgO (s, horia) -90,46 -58,43 71,13

292

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera) AH? AG S°kJ • mol-i kJ • mol- 1 J • K- 1 • mol-1

Merkurio(II) sulfuro HgS (s, beltza) -53,56 -47,60 88,28Merkurio(II) sulfuro HgS (s, gorria) -58,16 -50,63 82,42

Neon

Neon Ne(g) 0 0 146,219

Nikel

Nikel Ni(s) 0 0 29,87Nikel Ni(g) 429,70 384,51 182,08Nikel Ni2+(g) 2930,14 - -Nikel Ni2+(aq) -53,97 -45,61 -128,87Nikel(II) oxido NiO(s) -239,74 -211,71 37,99Nikel(III) oxido Ni203(s) -489,53 - -

Nitrogeno

Amoniako NH3(g) -46,11 -16,48 192,34

Amoniako NH3(aq) -80,29 -26,57 111,29

Amonio NH4 (aq) -132,51 -79,37 113,39Amonio kloruro NH4C1(s) -314,43 -202,97 94,56

Amonio nitrato NH4NO3(s) -365,56 -184,01 151,08

Azido nitriko HNO3(1) -174,10 -80,79 155,60

Azido nitriko HNO3(aq) -207,36 -111,34 146,44

Nitrato NC;n (aq) -207,36 -111,34 146,44Nitrogeno N2(g) 0 0 191,50Nitrogeno N(g) 472,70 445,58 153,19Nitrogeno dioxido NO2(g) 33,18 51,30 239,95

Nitrogeno pentaoxido N205(g) 11,30 111,06 355,64

Nitrogeno tetraoxido N204(g) 9,16 97,82 304,64

Oxido nitriko NO(g) 90,25 86,57 210,65Oxido Nitroso N20(g0 82,05 104,18 219,74

3. Taula: Datu termodinamikoak 293

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera) AI-1(f) AG(f). S°kJ • mol-i kJ • mo1- 1 J • K- 1 • mo1-1

Oxigeno

HidroxiloHidroxiloOxigenoOxigenoOzono

Potasio

PotasioPotasioPotasioPotasioPotasio bromuroPotasio dikromatoPotasio dikromatoPotasio hidroxidoPotasio ioduroPotasio kloratoPotasio kloruroPotasio kromatoPotasio nitratoPotasio permanganatoPotasio zianuto

OH-(aq)OH(g)

02(g)O(g)03(g)

K(s)K(g)K+(g)K+(aq)KBr(s)

K2Cr20-7(s)K2Cr20-7(aq)

KOH(s)KI(s)

KC1O3(s)KC1(s)

K2CrO4(s)KNO3(s)

KMnO4(s)KCN(s)

- 229,99 -157,29 -10,75

38,95 34,23 183,640 0 205,03

249,17 231,75 160,95142,67 163,18 238,82

0 0 64,18

89,24 60,63 160,23514,30 - -

- 252,38 -238,26 102,51- 393,80 -380,66 95,90-2061,46 -1881,96 288,70

- 1994,93 -1867,74 466,93

-424,76 -379,11 78,87- 327,90 -324,89 106,32- 397,73 -296,31 143,09

-436,43 -409,15 82,59- 1403,73 -1295,78 200,12

-494,63 -394,93 133,05

- 837,22 -737,64 171,71

- 112,97 -101,88 128,49

Radon

Radon Rn(g)

0 0 176,10

Rubidio

RubidioRubidioRubidioRubidioRubidio kloruro

Rb(s)Rb(g)Rb+(g)Rb+(aq)RbC1(s)

0 0 76,7880,88 53,09 169,98

490,10 - -- 251,17 -283,97 121,50- 435,35 -407,81 95,90

294

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera) A1-1(f) AG? S°kJ • mol-i kJ • mo1- 1 J • K-1 • mo1-1

Selenio

Selenio Se (s,beltza) 0 0 42,44

Selenio oxido SeO(s) 53,35 26,82 233,89

Silizio

Disilano Si2H6(g) 80,33 127,19 272,55

Silano SiH4(g) 34,31 56,90 204,51

Silizio Si(s) 0 0 18,83Silizio Si(g) 455,64 411,29 167,86Silizio oxido Si02(s, kuartzo) -910,94 -856,67 41,84

Silizio oxido Si02(s, kristobalita) -909,48 -855,46 42,68

Silizio tetrakloruro SiC14(1) -687,01 -619,90 239,74

Silizio tetrakloruro SiC14(g) -657,01 -617,01 330,62

Sodio

Sodio Na(s) 0 0 51,21

Sodio Na(g) 107,32 76,79 153,60Sodio Na+(g) 608,98 - -Sodio Na+(aq) -240,12 -261,89 58,99Sodio bromuro NaBr(s) -361,06 -348,98 86,82Sodio hidrogenokarbonato NaHCO3(s) -950,81 -851,03 101,67

Sodio hidroxido NaOh(s) -425,61 -379,53 64,45Sodio ioduro NaI(s) -287,78 -286,06 98,53Sodio karbonato Na2CO3(s) -1130,68 -1044,49 134,98

Sodio kloruro NaCl(s) -411,15 -384,15 72,13Sodio kloruro NaCl(s) -407,27 -393,15 115,48Sodio nitrato NaNO3(s) -467,85 -367,06 116,52

Sodio sulfato Na2SO4(s) -1387,08 -1270,22 149,58

Sufre

Azido sulfhidriko H2S(g) -20,63 -33,56 205,69

Azido sulfuriko H2SO4(1) -813,99 -690,10 156,90

Azido sulfuriko H2SO4(aq) -909,27 -744,63 20,08

3. Taula: Datu termodinamikoak 295

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera) OHf AG? S°kJ • mol-i kJ • mo1- 1 J • K- 1 • mol-1

Azido sulfuroso H2S03(aq) -608,81 -537,90 232,21

Sufre S2(g) 128,37 79,33 228,07

Sufre S(s, erronbiko) 0 0 31,80Sufre S(s, monokliniko) 0,33 0,1 32,6Sufre S(g) 278,81 238,28 167,71Sufre dioxido S02(g) -296,83 -300,19 248,11

Sufre trioxido S03(g) -395,72 -371,08 256,65

Sulfuro S2-(aq) 33,1 85,8 -14,6

Urre

Urre Au(g) 0 0 47,40Urre Au(g) 366,10 326,35 180,39

Xenon

Xenon Xe(g) 0 0 169,57

Zesio

Zesio Cs(s) 0 0 85,23Zesio Cs(g0 76,07 49,15 175,49Zesio Cs+(aq) -258,28 - 292,00 133,05

Zilar

Zilar Ag(s) 0 0 42,55Zilar Ag(g) 284,55 245,68 172,89

Zilar Ag+(g) 1019,18 - -Zilar Ag.1-(g) 105,58 77,12 72,68Zilar bromuro AgBr(s) -100,37 -96,90 107,11Zilar ioduro AgI(s) -61,84 -66,19 115,48Zilar kloruro AgC1(s) -127,07 -109,80 96,23Zilar nitrato AgNO3(s) -124,39 -33,47 140,92

Zilar nitrato AgNO3(aq) -101,80 -34,23 219,24

Zilar oxido Ag20(s) -31,05 -11,21 121,34

Zilar zianuro AgCN(s) 146,02 156,9 107,19

296

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera) AH(f)

kJ • mol-iAG`t? S°

kJ • mo1- 1J • K- 1 • mo1-1

Zink

Zink Zn(s) 0 0 41,63Zink Zn(g) 130,73 95,18 169,87Zink Zn2+(aq) –153,89 –147,03 –112,13Zink kloruro ZnC12(s) –415,05 –369,43 111,46Zink oxido ZnO(s) –348,28 –318,32 43,64Zink sulfato ZnSO4(s) –982,82 –874,46 119,66Zink sulfuro ZnS(s, esfarelita) –205,98 –201,29 57,74

3. Taula: Datu termodinamikoak

297

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

II. Substantzia organikoak

Izena Formula (egoera)

41-1(f) AGI? S°kJ • mol-i kJ • mol- 1 J • K- 1 • mol-1

Aldehidoak eta zetonak

Azetaldehido CH3-CHO(g) -192,30 -128,20 160,25

Azetona CH3-CO-CH3 (1) -248,1 -155,4 200,4

Formaldehido HCHO(g)

Alkoholak, fenolak eta eterrak

-117,15 -112,97 217,66

Dietil eter C2H5-O-C2H5 (1) -279,57

Etanol C2H5OH(1) -277,69 -174,89 160,67

Fenol C6H5OH(s) -165,0 -50,9 146,0

Metanol CH3OH(1) -238,66 -166,36 126,78

Azidoak eta esterrak

Azetato CH3-COO-(aq) -486,01 -369,41 86,61

Azido azetiko CH3COOH(1) -484,51 -389,95 159,83

Azido azetiko CH3COOH(aq) -485,76 -396,64 178,66

Azido bentzoiko C6H5COOH(s) -385,1 -245,3 167,6

Azido formiko HCOOH(1) -424,72 -361,41 128,95Azido oxaliko COOH-COOH(s) -827,18 -674,04 45,61

Azukreak

a-D-glukosa C6111206(s) -1274 - -

f3-D-glukosa C6H1206(s) -1268 -910 212

Sukrosa C121122011(s) -2222 -1543 360,2

Hidrokarburoak

Bentzeno C6H6(1) 49,0 124,3 173,3

Bentzeno C6H6(g) 82,93 129,72 269,31

Butano C4116(g) -126,15 -17,03 310,23

1 -buteno C4H8(g) -0,13 71,39 305,71

298

DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.)

Izena Formula (egoera)kJ • mol-i kJ • mo1- 1

S°J • K- 1 • mo1-1

cis-2-buteno C4H8(g) -6,99 65,95 300,94

trans-2-buteno C41-18(g) -11,17 63,06 296,59

Etano C2H6(g) -84,68 -32,89 229,49

Eteno C2H4(g) 52,26 68,12 219,45

Etino C2H2(g) 226,73 209,20 200,91

Hexano C6H14(1) -198,7 204,3

Metano CH4(g) -74,81 -50,75 186,15

Metilo CH3(g) 138,91

Naftaleno Ciolls(s) 78,53

Pentano C51112(g) -146,44 -8,20 348,40

Pentano C51-112(1) -173,1 -

Propano C3H8(g) -103,85 - 23,49 269,91

Propeno C3H6(g) 20,42 62,78 267,05

Tolueno C6H5CH3 50,0 122,0 320,7

Ziklopropano C3H6(g) 53,30 104,45 237,55

Ziklohexano C61112(1) -156,0 26,8

Konposatu nitrogenatuak

Anilina C6H5NH2(1) 31,1 -

Azetonitrilo CH3CH(1) 53,56 99,16 149,62

Metilamina CH3NH2(g) -22,97 -32,09 243,30

Nitrometano CH3NO2(1) -113,09 -14,52 171,75

Urea CO(NH2)2(s) -333,51 -197,44 104,6

Beste zenbait konposatu

Karbono tetrakloruro CC14(1) -135,44 -65,27 215,98

Iturriak: "Handbook of Chemistry and Physics", 70th edition; CRC Press, BocaRaton, Florida, USA, 1989; "Physical Chemistry", 4th edition, P.J.Atkins, Oxford Univ. Press, 1990, eta egileen elaborazioa.

4. Taula: Disolbagarritasun-biderkadurak 299

4. TAULA

DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK

MnXn(s) # mM n+ (aq) + nX rn- (aq)

K s = [Mn+ i m[Xmln

Substantziaren izena Formula Ks

Aluminio fosfato A1PO4 9,83 • 10-21

hidroxido A1(OH)3 1,0 • 10-33

Bario artseniato Ba3(As04)2 8,0 • 10-51

fluoruro BaF2 1,7 • 10-6

iodato Ba(I03)2 4,1 • 10-9

karbonato BaCO3 8,1 • 10-9

kromato BaCrO4 1,17 • 10-10

sulfato BaSO4 1,07 • 10-10

Berun(II) artseniato Pb3(As04)2 4 • 10-36

bromuro PbBr2 6,60 • 10-6

fluoruro PbF2 7,12 • 10-7

fosfato Pb3(PO4)2 1 • 10-42

hidroxido Pb(OH)2 1,42 • 10-20

iodato Pb(103)2 3,68 • 10-13

ioduro Pb12 8,49 • 10-9

karbonato PbCO3 1,46 • 10-13

kloruro PC12 1,17 • 10-5

kromato PbCrO4 1,6 • 10-14

oxalato PbC204 8,51 • 10-10

sulfato PbSO4 1,82 • 10-8

sulfuro PbS 9,04 • 10-29tiozianato Pb(SCN)2 2,11 • 10-5

300

DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK (Jarr.)

Substantziaren izena Formula Ks

Bismuto artseniato BiAsO4 4,43 • 10-10

fosfato BiPO4 1,2 • 10-23hidroxido Bi(OH)3 4,0 • 10-31

sulfuro Bi2S3 1,82 • 10-99

Burdina(II) fluoruro FeF2 2,36 • 10-6

hidroxido Fe(OH)2 4,87 • 10-17

karbonato FeCO3 3,07 • 10-11sulfuro FeS 1,59 • 10-19

Burdina(III) artseniato FeAsO4 6 - 10-21fosfato FePO4 9,92 • 10-29hidroxido Fe(OH)3 2,64 • 10-39

Estrontzio artseniato Sr3(As04)2 4,29 • 10-19fluoruro SrF2 4,33 • 10-19fosfato Sr3(PO4)2 1 • 10-31iodato Sr(I04)2 3,58 • 10-7karbonato SrCO3 5,60 • 10-10kromato SrCrO4 3,6 • 10-5oxalato SrC2O4 5,6 • 10-10sulfato SrSO4 3,44 • 10-7

Eztainu(II) hidroxido Sn(OH)2 5,47 • 10-27sulfuro SnS 3,25 • 10-28

Kadmio artseniato Cd3(As04)2 6 - 10-33fluoruro CdF2 6,44 10-3fosfato Cd3(As04)2 2,53 • 10-33hidroxido Cd(OH)2 5,27 • 10-55iodato Cd(IO)2 2,49 • 10-15karbonato CdCO3 6,18 • 10-12

sulfuro CdS 1,40 • 10-29

4. Taula: Disolbagarritasun-biderkadurak 301

DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK (Jarr.)

Substantziaren izena Formula Ks

Kaltzio artseniato Ca3(As04) 6,4 • 10-19fluoruro CaF2 1,46 • 10-10fosfato Ca3(PO4)2 2,07 • 10-33hidroxido Ca(OH)2 4,68 • 10-6iodato Ca(I03)2 6,47 • 10-6karbonato CaCO3 4,96 • 10-9oxalato CaC2O4 2,34 • 10-9sulfato CaS 04 7,10 • 10-5

Kobalto(II) artseniato Co3(As)4)2 6,79 • 10-29fosfato Co3(PO4)2 2,05 • 10-35hidroxido Co(OH)2 5,09 • 10-15iodato Co(I03)2 1,21 • 10-2

Kobre(I) bromuro CuBr 6,27 • 10-9ioduro CuI 1,27 • 10-12kloruro CuCl 1,72 • 10-7sulfuro Cu2S 2,26 • 10-48tiozianato CuSCN 1,77 • 10-13

Kobre (II) artseniato Cu3(As04)2 7,93 • 10-36fosfato Cu3(PO4)2 1,39 • 10-37hidroxido Cu(OH)2 2,2 • 10-20iodato Cu(I03)2 6,94 • 10-8oxalato CuC2O4 4,43 • 10-10sulfuro CuS 1,27 • 10-36

Kromo (III) fosfato CrPO4 2,4 • 10-23hidroxido Cr(OH)3 6 - 10-31

Litio karbonato Li2CO3 8,15 • 10-4

Magnesio amonio-fosfato MgNH4PO4 2,5 • 10-13artseniato Mg3(As04)2 2 • 10-20fluoruro MgF2 7,42 • 10-11

DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK (Jarr.)

Substantziaren izena Formula Ks

fosfato Mg3(PO4)2 9,86 • 10-25

hidroxido Mg(OH)2 5,61 • 10-12

karbonato MgCO3 6,82 • 10-6

oxalato MgC204 4,83 • 10-6

Manganeso(II) artseniato Mn3(As04)2 2,0 • 10-29

hidroxido Mn(OH)2 2,06 • 10-13

iodato Mn(I03)2 4,37 • 10-7

karbonato MnCO3 2,24 • 10-11

oxalato MnC204 1,70 • 10-7

sulfuro MnS 4,65 • 10-14

Merkurio(I) bromuro Hg2Br2 6,41 • 10-23

fluoruro Hg2F2 3,10 • 10-6

hidroxido Hg2(OH)2 1,0 • 10-23

iodato Hg2(I03)2 2,0 • 10-14

ioduro Hg212 5,33 • 10-29

karbonato Hg2CO3 3,67 • 10-17

kloruro Hg2C12 1,45 • 10-18oxalato Hg2C204 1,75 • 10-13

sulfato Hg2SO4 7,99-10-7

tiozianato Hg2(SCN)2 3,12 • 10-20

zianuro Hg2(CN)2 5,0 • 10-40

Merkurio(II) hidroxido Hg(OH)2 3,13 • 10-26

ioduro Hg12 2,82 • 10-29

sulfuro HgS 6,44 • 10-53

Nikel(II) fosfato Ni3(PO4)2 4,73 • 10-32hidroxido Ni(OH)2 5,47 • 10-16

iodato Ni(I03)2 4,71 • 10-5

karbonato NiCO3 1,42 • 10-7

sulfuro NiS 1,07 • 10-21

302

4. Taula: Disolbagarritasun-biderkadurak 303

DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK (Jarr.)

Substantziaren izena Formula Ks

Paladio(II) sulfuro PdS 2,03 • 10-58tiozianato Pd(SCN)2 4,38 • 10-23

Platino(II) sulfuro PtS 9,91 • 10-74

Potasio perklorato KC1O4 1,05 • 10-2

Talio(I) bromuro T1Br 3,9 • 10-6iodato T1I03 3,1 • 10-6ioduro TlI 6,5 • 10-8kloruro T1C1 1,9 • 10-4sulfuro T12S 5

• 1()-21

Zerio(III) hidroxido Ce(OH)3 6,3 • 10-21iodato Ce(I03)3 3,2 • 10-113

Zilar artseniato Ag3AsO4 1,03 • 10-22azetato AgC2H3O2 1,93 • 10-3bromato AgBrO3 5,34 • 10-5bromuro AgBr 5,35 • 10-13fosfato Ag3PO4 8,88 • 10-17hidroxido AgOH 1,9 • 10-8iodato AgI03 3,17 • 10-8ioduro AgI 8,51 • 10-17karbonato Ag2CO3 8,45 • 10-12kloruro AgC1 1,77 • 10-10kromato Ag2Cr04 1,12 • 10-12nitrito AgNO2 1,6 • 10-4oxalato Ag2C204 5,40 • 10-12sulfato Ag2SO4 1,20 • 10-5sulfuro Ag2S 6,69 • 10-50tiozianato AgSCN 1,03 • 10-12zianuro AgCN 1,6 • 10-14

304

DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK (Jarr.)

Substantziaren izena Formula Ks

Zink artseniato Zn3(As04)2 3,12 • 10-28fluoruro ZnF2 3,04 • 10-2

fosfato Zn3(PO4)2 1,0 • 10-32

hidroxido Zn(OH)2 6,86 • 10-17iodato Zn(I03)2 4,29 • 10-6karbonato ZnCO3 1,19 • 10-10

oxalato ZnC2O4 1,37 • 10-9sulfuro ZnS 2,93 • 10-25

Iturriak: "Handbook of Chemistry and Physics", 70th edition, CRC Press, BocaRaton, Florida, USA, 1989."Equilibrio Quimico", Allen J. BArd, Ed. Del Castillo, Madrid, 1970.

5. Taula: Ioi konplexuen egonkortasuna-konstantek 305

5. TAULA

IOI KONPLEXUEN EGONKORTASUNA-KONSTANTEAK

M" (aq) + mX -P (aq) # MX6,11P.m(aq)

Ioi konplexua Oreka-erreakzioa

Aluminio EDTA A13+ +Y4- #[AlY]- 1,4 • 1016

fluoruro A13+ + 6F- # [AlF3 6,7 • 1019

hidroxido* A1 3+ + 40H- # [Al(OH) 4 ] 2. 1033

oxalato Al3+ + 3ox2- # [Al(ox) 3 ] 3 2 • 1016

Bario EDTA Ba2+ + Y4- # [BaY]2- 5,8 • 107

Berun azetato Pb2+ + 2Ac- # [Pb(Ac) 2 ] 1,6 • 104

EDTA Pb2+ + Y-4 <.# [PbY] 2- 1,1 • 1018

oxalato Pb2+ + 2ox-2 # [Pb(ox)12 3,4 • 106

zianuro Pb2+ + 4CN- # [Pb(CN 4 )]2 1 . 1010

Burdina(II) ED Fe2+ + 2 en # [Fe(en) 2 1 2+ 3,4 • 107

EDTA Fe2+ + Y 4— # [FeY]2- 2,1 • 1014

zianuro Fe2+ + 6CN- # [Fe(CN) 6 ] 4 1 - 1037

Burdina(III) EDTA Fe3+ + Y4- # [FeY]- 1,3 • 1025

oxalato Fe3+ + 3ox2- # [Fe(ox 3 )1 3 1,6 • 1020

zianuro Fe3+ + 6CN- # [Fe(CN) 6 ]3 1 . 1042

306

IOI KONPLEXUEN EGONKORTASUNA-KONSTANTEAK (Jarr.)

Ioi konplexua Oreka-erreakzioa

Eztainu(IV) fluoruro Sn44 + 6F-[SnF6 12 •1o"

Kadmio amonio Cd2+ + 4NH 3 -<.-_-›[Cd(NH3 )3 + 8,3 • 106

ED Cd2+ + 2 en # [Cd(en 2 )1 2+ 1,05 • 101°

EDTA cd2+ + Y4- <.- [Cd Y]2- 2,9 - 1016

hidroxido Cd 2+ + 40H- #_ [Cd(011)4 12 1 • 101°

ioduro Cd2+ + 6 I- # [CdI 6 ] 4 1 - 106

oxalato Cd2+ + 3ox2- # [Cd(ox) 3 ] 4 5 • 105

zianuro Cd2+ + 4CN- # [Cd(C1\14 7,1 • 1018

Kaltzio EDTA Ca2+ + Y4- -4 [Ca Y] 2 5,0 • 1010

Kobalto(II) amonio i2+Co2+ + NH 3 # [Co(NH ) 5,4 • 104

3 6

EDTA

zianuro

Co2+ + Y4- # [CoY]2-

Co2+ + 6CN- --_-_> [Co(CN 6 )]4

2,0 • 10'6

Kobalto(III) amonio Co3+ + 6 NH 3 " [Co(NH, 13+')6

4,5 • 1033

EDTA Co3+ + Y 4 [Co Y]- 1036

Kobre (I) amonio Cu+ + 2NH3 { Cu (NH3)2 i+ 6,3 • 1010

zianuro Cu+ + 3CN-[Cu(CN)3 ]2 2.1027

5. Taula: Ioi konplexuen egonkortasuna-konstantek 307

IOI KONPLEXUEN EGONKORTASUNA-KONSTANTEAK (Jarr.)

Ioi konplexua Oreka-erreakzioa

Kobre(II) amonio Cu2+ + 4NH3 # [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 1,1 • 1013

ED Cu2+ + 2 en # [Cu(en) 2 ]2+ 4 • 1019

EDTA Cu2+ + Y4– # [Cu Y] 2 6,3 • 1018

oxalato Cu2+ + 2 ox2- # [Cu(ox)2 ] 2 2 • 1010

tartrato Cu2+ + 2tar2- -4 [Cu(tar) 2 ] 2 1,3 • 105

zianuro Cu2+ + 4 CN- # [Cu (CN) 4 ] 2 1 • 1025

Magnesio EDTA mg2+ + y4– –4 [mg Y]2 4,9 • 108

oxalato Mg2+ + 2 ox 2 # [Mg(ox)2 ] 2 2,4 • 104

Manganeso ED Mn+2 + 2 en #._ [Mn(en) 2 ] 2+ 6,1 • 104

EDTA Mn2+ + Y4– # [Mn Y[ 2 1,1 • 1014

oxalato Mn+2 + 2ox2- # [Mn(ox)2 ] 2 1,8 • 105

Merkurio amonio Hg2+ + 4NH3 # {Hg(NH 3 ) 4 ]2+ 2,5 - 1019

bromuro Hg2+ + 4Br- -<-__-_) [Hg Br4 ] 2 5 • 1021

EDTA Hg2+ + Y4– #- [Hg Y]2- 6,3 • 1021

ioduro Hg2+ + 41- # [HgI 4 ] 2 1,9 • 103°

kloruro Hg2+ + 4C1- -4 [HgC1 4 ] 2 1,2 • 1015

zianuro Hg2+ + 4C1\1- # [Hg(CN)4 12 3,1 • 1041

308

IOI KONPLEXUEN EGONKORTASUNA-KONSTANTEAK (Jarr.)

Ioi konplexua Oreka-erreakzioa

Nikel (II) amonio Ni2+ + 6NH3 # [Ni(NH 3 ) 6 ]2+ 3,1 • 108

ED Ni2+ + 2 en # [Ni(en)2 12+ 4,8 • 1013

EDTA Ni2+ + Y4- -<=> [Ni Yr 4,1 • 10'8

oxalato Ni2+ + 2 ox2- # [Ni(ox) 2 } 2 3,2 • 106

zianuro Ni2+ + 4 CN- # [Ni(CN)4 1 2 1-1022

Zilar amonio Ag+ + 2 NH 3 # Ag[(NH 3 ) 2 1+ 1,7 - 107

bromuro Ag+ + 2 Br- # AgBr2- 8,5 • 107

ED Ag+ + 2 en <__-> Ag(en)+2 5,0 • 107

EDTA Ag+ + Y4- # Ag Y3- 2,1 • 107

kloruro Ag+ + 2 Cl - # AgC12 4 - 105

zianuro Ag+ + 2 CN- # Ag(CN)2 1 • 1021

Zink amonio Zn2+ + 4NH 3 # [Zn(NH 3 )4 ] 2+ 4,1 • 108

ED Zn2+ + 2 en # [Zn(en)2 ] 2+ 2,3 • 1010

EDTA Zn2+ + Y4- P_ [Zn Y]2 3,1 • 1016

hidroxido* Zn2+ + 40H- # [Zn(NH)4 12+ 4,6 • 1017

oxalato Zn2+ + 2 ox 2- # [Zn(ox) 2 ] 2 2,3 • 107

zianuro Zn2+ + 4 CN- # [Zn(CN) 4 12 1,0 . 1018

5. Taula: Ioi konplexuen egonkortasuna-konstantek 309

* Oharrak: Konplexu polinuklearrak ere era daitezke.

Laburpenak: Ac = Azetato= CH3C00-

ED: en = etilendiamina: H2NCH2CH2NH2EDTA: Y4- = etilendiaminotetraazetato:(-COO CH2)2 N CH2CH2N(CH2C00-)2

ox2- = oxalato: C204-tar = tartrato : -000 — CHOH — CHCOH — C00-

Iturriak: "Equilibrio Quimico", Allen, J. Bard, Ed. Del Castillo, Madrid,1970"General Chemistry", Ralph H. Petrucci, 5th edition, MacmillanPubl. Co., New York, 1989.

I

6. Taula: Erredukziozko potentzial normalak 311

6. TAULA

ERREDUKZIOZKO POTENTZIAL NORMALAK, 298,15 K-ETAN

Li+ ILiK+ IKCa2+ ICaNa+1Namg2+ img

Al3+ IA1Mn2+IMnOH- IH2 (Pt)

Zn2+ IZnS 2- IS (Pt)Fe2+ IFeCr3+, Cr2+ I PtCd2+ ICdT1+ IT1Br—, Br2 Pb(s)1Pb

Co2+ ICoNi2+1NiI-, lAg(s) lAgSn2+ ISnPb2+ IPbFe3+ IFeD+ ID2(Pt)

H+ IH2(Pt)

Br, BrAg(s) lAgSn4+ , Sn2+ IPtCu2+ , Cu + IPtCl-, AgC1(s) !AgKalomel-elektrodoa

KC1-tan saturatua

Cl-, Hg2C12(s) IHg

Li+ + e- LiK+ + e- --> KCa2+ + 2 e- CaNa+ + e- --> NaMg2+ + 2 e- --> MgA13+ + 3 e- --> AlMn2+ + 2 e- —> Mn2 H20 + 2 e- --> + 2 OH-

Zn2+ + 2 e- --> ZnS + 2 e- S2-Fe2+ + 2 e- FeCr3+ + e- --> Cr2+Cd2+ + 2 e- --> CdT1+ + e- —> TlPbBr2 + 2 e- --> 2 Br- + Pb

Co2+ + 2 e- CoNi2+ + 2 e- NiAgI + e- --> I- + AgSn2+ + 2 e----> SnPb2+ + 2 e- PbFe3+ + 3 e- ---> Fe2 D+ + 2 e- D2

2 H+ + 2 e- —> H2

AgBr + e- Br— + AgSn4+ + 2 e- --> Sn2+Cu2+ + e- Cu+AgC1 + e- --> Cl- + Ag

Hg2C12 + 2 e— 2 Cl- + 2 Hgerreferentzia-elektrodoa ez-standarda

Hg2C1 2 + 2 e- --> 2 Cl- + 2 Hg

E°(voltak)

—3,0401— 2,931—2,868—2,71—2,372—1,662—1,185—0,8277

—0,7618—0,47627—0,447—0,407—0,4030—0,336—0,284

—0,28—0,257—0,15224—0,1375—0,1263—0,037—0,0034

± 0,0000

+ 0,07133+ 0,0151+ 0,153+ 0,22233

+ 0,2412

+ 0,26808

Elektrodoa(erdielementua)Erredukziozko prozesu katodikoa

312

ERREDUKZIOZKO POTENTZIAL NORMALAK, 298,15 K-ETAN (Jarr.)

Elektrodoa(erdielementua)Erredukziozko prozesu katodikoa E°(voltak)

Kalomel-elektrodoaKC1-tan 1 molar

Hg2C12 + e- 2 Cl- + 2 Hg + 0,2801erreferentzia-elektrodoa, ez-standarda

kalomel-elektrodoa,KC1-tan 0,1 molar Hg2C12 + 2 e- 2 C1- + 2 Hg + 0,3337

erreferentzia-elektrodoa, ez-standardaCu2-4-103 Cu2+ + e- Cu + 0,3419Fe(CN)6 ,Fe(CN) 36 IPt Fe(Cn)6- +e-Fe(CN)36 + 0,358

OH-102 (Pt) 02 + 2 H20 + 4 e- 4 OH- + 0,401

Cu+ ICu Cu+ + e- Cu + 0,521I-II2(Pt) 12 + 2 e- --> 2 I- + 0,5355SO - ,Hg 2 SO4 (s) IHg Hg2SO4 + 2 e - SO - + Hg + 0,6125H+, Kinhidrona I Pt C6H402 + 2 H+ + 2 e- —> C 6H4(OH)2+0,6992Fe3+, Fe2+ IPt Fe3+ + e- Fe2++ 0,771Hg + Hg Hg + 2e ---> 2 Hg+ + 0,7973Ag+ lAg Ag+ + e- Ag + 0,7996Hg2+ IHg Hg2+ + 2e- Hg + 0,851Hg 2+ ,Hd+ IPt 2 Hg 2+ + 2 e- Hd++ 0,920Br- IBr2(Pt) Br2(1) + 2 e- 2 Br- + 1,0661-1± IO2(Pt) 02 + 4 H+ + 4 e- --> 2 H 20 + 1,229Cr20. - ,H + ,Cr3+ IPt Cr20-- +1411 + + 6e- 2 Cr3+ + 7 H 20 + 1,232T13+, T1+ IPt T13+ + 2 e- T1+ + 1,252Cl- IC12(Pt) C12 + 2 e- 2 Cl- + 1,35827Au3+ lAu Au3+ + 3 e- —> Au + 1,498Mn04,H + ,Mn 2+ 1Pt Mn04 + 8H+ + 5 e - Mn2+ + 4H 20 + 1,507Ce4+, Ce3+ IPt Ce4+ + e— Ce3++ 1,61SO4- , 11 ± ,Pb02 (s)IPb Pb02 + 4H+ SO - +2e- PbSO4 +2H 20 + 1,6913Au+ lAu Au+ + e- Au + 1,692Co3+, Co2+ IPt Co3+ + e- —> Co2++ 1,83F- IF2(Pt) F2 + 2 e- —> 2 F- + 2,866

Iturria: "Handbook of Chemistry and Physics" 70th edition, CRC Press, BocaRaton, Florida, USA, 1989.

t

Emaitzak. I. Estekiometria 313

I. ESTEKIOMETRIA

A. GALDERAK

I.A.1.-I.A.2.-I.A.3.-I.A.4.-I.A.5.-I.A.6.-I.A.7.-I.A.8.-

czuzenaabbbbc

I.A.9.- 2 MnO 4K + 5 H 2S + 3 H 2SO4 2 MnSO4 + 5 S + K 2SO4 + 8 H20

I.A.10.- 2 Cr 3+ +C105 +10 OH- --> 2 Cr04- +C1- +5 H2O

I.A.11.- a.- KMnO4 + 5 H202 + 3 H 2SO4-->

b.- 3 C1 2 + 6 KOH

c.- P4 + 30H- + 3 H20

d.- 2 KMn04 + 16 HC1 —>

e.- 8 Al+ 3NO-F 50H-+ 2 H 20 -->

f.- 2 KMn0 4 + 3 NaNO 2 + H20

g.- 2 Cr1 3 + 27 C1 2 + 64 NaOH

h.- 6 CoC1 2 +KC103 +12 KOH

i.- 2 CrC1 3 + KC10 3 +10 KOH

j.- 2 K 3 [Fe(CN) 6 1+ H202 + 2 KOH

k.- 3 C 2H60(aq) + Cr20-(aq) + 8 H + -->

MnSO4 + K 2SO4 + 5 02 +

+ 8 H20

KC1O 3 +5 KC1 + 3 H20

PH 3 + 3 H2POr

2 KC1+ 2 MnC1 2 +5 C1 2 +

+ 8 H20

3 NH 3 + 8 A10.

2 Mn02 + 3 NaNO 3 +

+ 2 KOH

6 NaI0 4 + 2 Na2CrO 4 +

+ 54 NaC1 + 32 H20

3 Co 203 + 13 KC1 + 6 H20

2 K 2Cr04 +7 KC1 + 5 H20

2 K4[Fe(CN)61+

+ 2 H20+02

3 C2H40(aq)+

+ 2 Cr3+ (aq)+ 7 H20

314

I.A.12.- aI.A.13.- dI.A.14.- b, cI.A.15.- cI.A.16.- aI.A.17.- cI.A.18.- aI.A.19.- cI.A.20.- aI.A.21.- aI.A.22.- a: 0,800(H); 0,400(S)

b: 13,633 gc: 0,806 g H; 12,826 g Sd: 0,4 • 6,022 • 1023e: 2 • 0,4 • 6,022 • 10 23 atomo H; 0,4 • 6,022 • 10 23 atomo S

I.A.23.- a.- okerrab.- okerrac.- zuzenad.- zuzenae.- okerra

I.A.24.- aI.A.25.- a

C. PROBLEMAK

I.C.1.- a.- 59,044 b.- CoC12 c.- CoC13I.C.2.- %95,55I.C.3.- C4H60 5

I.C.4.- Cu: %77,98; Zn: %6,16; Pb: %4,59 Sn: %11,27I.C.5.- 136,53I.C.6.- C2H6 : %80; C2H2: %20I.C.7.- 51,95; Cr; Kromo(III) oxidoI.C.8.- COH2 ; 60; C202H4I.C.9.- 40,75I.C.10.- BH 3 ; B2H6; 27,566; 1,498 g B203I.C.11.- 11,259; 3; B203; BC13

I.C.12.- a: Al + NaOH + H 20 -->NaA10 2 +-3

H 2 (g)2

b: 162,53 cm3I.C. 3.- 6,30 105 1

Emaitzak. I. Estekiometria 315

I.C.14.- a: 356,47 1

b: PC12 = PH2 = 491,25 mm Hg

I.C.15.- %42,99I.C.16.- 101,63 kgI.C.17.- a: 16,81 1; b: 3,026 1I.C.18.- C3H6

I.C.19.- %50 CO + %50 C2H2

I.C.20.- a.- %95,04I.C.21.- a.- 50,51 I;I.C.22.- b.- %9,06I.C.23.- PbOI.C.24.- 0,2 cm2I.C.25.- Al

b.- 279,31 gb.- 25,1771

c.- 458,65 cm3

Emaitzak. II. Gas-egoera 317

II. GAS-EGOERA

II.C.1.- a.- d = 1,628 g • 1-1

b.- d = 1,577 g - 1-1

c.- d = 1,488 g • 1-1

II.C.2.- p = 34,4 mm Hg; 4,52 • 10-2 atm; 4,58 • 103 Pa

II.C.3.- 47,95 1 aire

II.C.4.- a.- CO2 : %15,40; CO: %1,03

02 : %8,21; N2: %75,36

b.- V = 991,37 1

c.- CO2 : v = 393,5 m - s- 1 CO: v = 493,2 m • s-1

02 : v = 461,4 m • s- 1N2 : v = 493,2 m • s-1

II.C.5.- a.- po2 = 0,500 atm; pH2 = 0,7496 atm

b.- p = 0,12496 atm

c.- 1,0349 atm (373°C); 0,0625atm (273,15 K)

II.C.6.- a.- 1,256 1; b.- 1 atm; c.- 0,370 atmd.- 0,010 mol e.- 0,010 molf.- 0,250 atm (383 K) 0,185 atm (383 K)

II.C.7.- a.- 32,71 atm; b.- 23,31 atm

II.C.8.- 1010 g

II.C.9.- a.- C 3H 6 ; b.- xc,H6 = 0,276

c.- pc3H6 = 800 mm Hg; PC114 2100 mm Hg

318

II.C.10.- b . - p Ai. = 1,202 atm; p02: 3,778 atm, pH20 = 0,022 atm

c.- V =1 982 1;C1 2 ' ' n o = 2 54•10-3 mol=2,

II.C.11.- a.- xc3H6 =0,103

b.- pc3H6 = 0,0573 atm

c.- 169,3 J

xco2 = 0,897

Pco2 0,499 atm

II.C.12.- a.- 7,94 • 10-3 mol N2 ; 1,45 • 10-2 mol He

b.- pN2 = 0,194 atm; pHe =0,355 atm

c.- VN2 =515 m • s- 1 ; VHe =1363 m • s-1

II.C.13.- 81,20 cm

II.C.14.- a.- 5,66 • 10-21 J • molek-1

b.- 7,73 • 10-21 J • molek-1

c.- v (0°C) = 652 m • s-i

; (100°C) = 762 m • s-1

II.C.15.- 1,830 m • s- 1 b.- Oxigeno-molekula

II.C.16.- a.- VN204 /VO44 = 0,421 b.- PN204 = 0,690atm;

PCI-14 =1,486 atm; E z =992 J

II.C.17.- a.- Ez; cv(CO, H2 , N2) = 20,79 J • mo1- 1 • K-1

cv(NH3 , CH4) = 24,79 J • mol- 1 • K-1

cv(CO, H2 , N2) = 29,10 J • mo1- 1 • K-1

cv(NH3) = 74,83 J • mo1- 1 • K-1

cv(CH4) = 99,77 J•mo1- 1 K-1

b.- Bai;

Emaitzak. II. Gas-egoera 319

II.C.18.- a.- 731,7 K b.- 711,7 K

c.- %14,32; %11,20

II.C.19.- a.-

V = 447,51

ideala V . der Waals

CO 2

NH 3

0, 05005

0, 05005

0, 05004

0, 05004

b.-

V = 447,51

ideala V. der Waals

CO 2 %0 ,1 %0 , 1

NH 3 %0 , 1 %0 , 1

V = 0,3 1

ideala V. der Waals

CO 2

NH 3

74, 66

74, 66

47, 16

38, 86

V = 0,3 1

ideala V. der Waals

CO 2

NH 3

%55, 5

%91, 4

%1, 75

%0 , 36

II.C.20.-a.- %66,7; b.- %73,8

Emaitzak. IV. Zinetika kimikoa 321

IV. ZINETIKA KIMIKOA

IV.C.1.- t = 403 min

IV.C.2.- v = k [NO2 NH2];

k = 5,6 • 10-3 min-1tv2 = 122 min

IV.C.3.- v = k [(CH 3)2 0]; k = 4,3 • 10-4 s-1

IV.C.4.- 1. ordenakoa; k = 4,9 • 10-4 s-1

IV.C.5.- a.- 1/0,365;c.- 0,44 ordu-1

IV.C.6.- NO-arekiko , 2. ordenakoa;C12-arekiko, 1. ordenakoa;ordena totala: 3

b.- 1d.- 0,824

IV.C.7.- a.- v = k [H 3 As04] [I-] [H-12

k = 1,4 • 10-2 mo1-3 • 13 • s-1b.- vo = 5,04 • 10-6 mol • 1- 1 • s-1

IV.C.8.- a.- v = k [NH3] k = 3,4 • 10-3 s-1b.- t1/2 = 204 s

IV.C.9.- v = 10 1 • s-1

IV.C.10.- t i/2 = 1746 urte

IV.C.11.- a.- t = 2,01 • Ab.- t = 6,67 • A

IV.C.12.- V = 14,46 ml

IV.C.13.- Bai, 2. ordenakoa

IV.C.14.- 1. ordenakoa;

IV.C.15.- a.- 1;b.- 1; 2;

k = 4,05 • 10-5 s-1

k = 0,0292 ordu-1k = 0,64 ordu- 1 • mo1- 1 • 1

322

IV.C.16.- A-arekiko ordena: 1B-arekiko ordena: 1/2ordena totala: 3/2k = 10 mo1- 1 /2 • cm3/2 • s-1

IV.C.17.- a.- k [A] 2 • [B]b.- k = 7,8 • 10 1 mo1-2 cm6 s-1

IV.C.18.- bai; kexp = k 3 • k 2• k1/2

Ea = E a + E — Ea + —E a —3 a2 -2

12 '

1 ,

2

IV.C.19.- v = k[HNO2 INHAH 2 01 I

k = k 3 • k i • kij • k 2 •

Ea = Ea + Edi + Ea2 — E a —

IV.C.20.- a.- k 2 <<ki;

b.- k2»k_i;

k, • k,k _ .

k'=

IV.C.21.- v = k exp [Hg1 1/2 [H21 1/2 [C2H4

kexp = k2.\ 1/2

ki

k4

1 1E a =E a2 + —2 Ea, --2Ea4

IV.C.22.- a.- ordena = 1b.- k = 6,0 • 10-3 mo1- 11 • s-1c.- Ea = 34,9 kJ • mo1-1

IV.C.23.- 1. ordenakoa; k = 8,6 • 10-3 min-1Ea = 25,4 kcal • mo1- 1 ; A = 9 • 10 15 min-1

Emaitzak. IV. Zinetika kimikoa 323

IV.C.24.- k = 0,20 s-1; A = 1,1 • 10 14 s-1

IV.C.25.- Ea = 26 kcal • mo1-1;

A = 8,0 • 10 13 s-1

Emaitzak. V. Termodinamika 325

V. TERMODINAMIKA

b.- —3,17 kJ

T = 188,4 K

AH = AE = 0

V.C.1.- a.- —6,37 kJ

V.C.2.- p = 0,345 atm

V.C.3.- W = q = 15,91 kJ

V.C.4.- a.- PT = 8,153 • 105Pa

b.- AH = —2658,42 kJAE = qv = —2665,9 kJ

V.C.5.- a.- AH° = 12,8 kcalb.- AH° = —12,9 kcalc.- 12,9 cal

V.C.6.- 4,583 • 105 kcal

V.C.7.- 6,40 cal • mo1-1

V.C.8.- —7,31 cal • mo1-1

V.C.9.- a.- 423 kcalb.- 141 kcalc.- qp = 423 kcal;

V.C.10.- a.- 343,27 g;

V.C.11.- 29,4 kcal

V.C.12.- a.- 273 K

V.C.13.- a.- 13,34 kcal • mo1-1b.- —781,31 kcal • mo1-1

q, = 421,2 kcal

b.- —14,594 kcal

b.- m = 34,375 g

V.C.14.- AH398 = —287,54 kJ

V.C.15.- a.- AH = —1179,4 kcal/mol b.- 58,97 kg

V.C.16.- a.- —170,24 Kcal b.- T = 641,88 K

326

V.C.17.- a.- q = 5,71 kJ

AS = 19,14 J/K

b.- q = 2,23 kJ;

AS = 19,14 J/K

V.C.18.-W(kJ) q(kJ) AE(14 AH( kJ) AS(J/K)

a - 0,411 0,411 0 0 3,37

b - 0, 328 0, 848 0,520 0, 848 6, 00

c - 0,280 0 -0, 280 -0, 467 0

V.C.19.- Tf = 295,7 K; ASizotza 2982 J • K-1

ASura = -2542 J • K-1

V.C.20.- a.- T = 305 K; b.- ASAu = -1,59 cal • K-1

c.- AS u„ = 1,87 cal K-1

V.C.21.- a.- 346 J;-Otzulgarria =

b•- qitzulgan.ja = 187,1 J;

c.- Bai

AS = 1,15 J • K-1

AS = 1,15 J•K-1

V.C.22.- a.- m = 2 g; b.- AS = 0,045 cal • K-1Espontaneoa.

V.C.23.- AG° = 16,28 kcal • mol-1AS = -12,69 cal • mol- 1 K-1K = 1,15 • 10-12

V.C.24.- AH° = -9,83 kcal; AG° = -6,81 kcalAS° = -10,13 cal • K-1a.- AE = -9,83 kcal

b.- S?1,0g = 45,13 cal • mo1- 1 • K-1

c.- K = 9,88 • 104

V.C.25.- AH° = 4,0 kcal • mo1- 1AS° = 14,75 cal • K- 1 - mo1-1AG° = -0,4 kcal • mo1-1

V.C.26.- a.- K = 1,28 10-4; AG° = 2,22 • 104 J • mo1-1b.- AG = -650 J • mo1-1c.- AG = 1070 J • mo1-1

Emaitzak. V. Termodinamika 327

a.- AG° = –16,73 kcal/molAH° = –23,49 "AS° = –22,66 cal • mo1- 1 K-1

b.- K(298) = 1,86 • 1012; K(600) = 3 ,97 • 103

AG (2198 = –16,37 kcal/mol

AG(6)00 = –9,88 kcal/mol

V.C.28.- a.- OH = –32,21 kcal • mol-1b.- K = 1,82 • 1011

V.C.29.- a.- AHf(HNO2, aq) = –30,8 kcal/mol

b.- T = 138,3°C

V.C.30.- a.- Bigarrena

AH;(H 20,g) = –57,71 kcal • morl

c.- lehena: AG = 44,85 kcal/mol; K = 1,28 • 10-33bigarrena: AG = –118,82 kcal/mol; K = 1,41 • 1087

V.C.31.- a.- OHf = –8,2 kcal/molb.- K = 1,25 • 109c.- K = 4,64 • 106;

V.C.32.- AG = 122,9 kcalez-espontaneoa

T = 25°C

Emaitzak. VI. Fase-aldaketak 329

VI. FASE-ALDAKETAK

VI.C.1.- a.- 1,593 atm; b.- 0,020 molc.- 0,363 cm3

VI.C.2.- a.- V .� 20,2 1; b.- 92 mm Hgc.- 61,9 mm Hg

VI.C.3.- a.- Ezb.- Bai; baic.- 303,4 Kd.- 8 kcal • mo1-1

VI.C.4.- 318 K

VI.C.5.- 0,39 atm

VI.C.6.- 330,4 K

VI.C.7.- 82,57 K;

VI.C.9.- 28,38 mm Hg

5,86 • 104 N • m-2

VI.C.10.- a.- 501,2 mm Hg; 300 Kb.- 312,7 Kc.- 5,754 kJ • mol-1

VI.C.11.- a.- 4,81 kcal • mo1-1b.- 3,489 g (2,972 cm3)

Emaitzak. VII. Ez-elektrolitoak 331

VII. EZ-ELEKTROLITOAK

VII.C.1.- a.- 0,1070 molar; b.- 0,0623 molar

VII.C.2.- 18,35 M; 500 m; XH2s04 = 0,900

VII.C.3.- 37,73 ml NH 3 ; 32,43 ml HNO3

VII.C.4.- a.- K = 0,94 • 10-3 ; b.- K = 1,88 • 10-4 : baic.- 73,7°C.

VII.C.5.- N2 : 1,3 • 10-2 mol • 1-1

He: 8,2 • 10-3 mol .1-1

VII.C.6.- a.- XBentzeno 0,172

b•- YBentzeno = 0,288

c.- AHbap (bentzeno) = 32,26 kJ • mo1-1

AHbap (tolueno) = 39,24 kJ mo1-1

ASbap (bentzeno) = 91,46 J • mo1- 1 K-1

ASbap (tolueno) = 104,75 J • mol-IK-1

VII.C.7.- a.- —0,97°Cb.- 100,27°Cc.- 12,48 atmd.- 752,9 mm Hg

VII.C.8.- 93,04 g H20

VII.C.9.- a.- 9,90 • 103 gb.- 6,67 • 103 g

VII.C.10.- C 12 Hio

VII.C.11.- a.- PT = 432 mm Hg; P- Bentzeno 152 mm Hg

Ptolueno = 280 mm Hg

b•- Ybentzeno = 0,352

C. Xbentzeno = 0,366

VII.C.12.- 2,51 • 105 g • mo1-1

VII.C.13.- a.- 93,21; b.- 1,07 K; c.- 1,04 K

332

VII.C.14.- M = 100,40; X = 40,16

VII.C.15.- a.- YC 2H5Br = 0,567

b.- xc2115Br = 0,268

c.- AFF,',(C 2 H5I) = 34,79 kJ • mo1-1

VII.C.16.- PCH3OH = 254 mm Hg PC2H5OH = 135 mm Hg

VII.C.17.- Ez

VII.C.19.- a.- 19,99 g b.- 66,1 mm Hg

P° °VII.C.20.-= 3 (25°C) b.- ----6-- = 1,52 (100°C)

Pi3̀> P°B

Emaitzak. VIII. Elektrolitoen disoluzioak 333

VIII. ELEKTROLITOEN DISOLUZIOAK

VIII.C.1.- a.- 4520,47 s b.- 0,8521

VIII.C.2.- a.- go = 405,3 52- 1 • cm2 • moi-i

b.- oc = 0,275

VIII.C.3.- a = 0,29

VIII.C.4.- M = 1,70 • 10-5 mol- l • 1-1Ks = 2,89 . 10-10

VIII.C.5.- p.0 (LiC1) = 114,65 S2- 1 • cm2 • mo1-1

VIII.C.6.- oc = 4,2 • 10-2 ; Ka = 1,66 • 10-4

VIII.C.7.- oc = 0,272; m = 2,021 g

VIII.C.8.- 0,962 m; 100,99°C

b.- oc= 0,381

NaC1 NaOH CaC1 2 H2SO4 ZnSO4 Mg (OH)2

a.- I =

b.- 7+=

0,001

0,964

0,01

0,889

0,15

0,403

0,03

0,666

0,02

0,515

0,003

0,880

VIII.C.12.- oc = 0,46

VIII.C.13.- a.- 2,47 cm-1b.- !,•1=A = 141; X = 131 S2-1 - cm2 - mo1-1

VIII.C.14.- a.- 0,864 cm-1b.- oc = 0,171

VIII.C.9.- 0,852

VIII.C.10.- a.- a = 0,269;

VIII.C.11.-

Emaitzak. IX. Oreka kimikoa 335

IX. OREKA KIMIKOA.

IX.C.1.- K = 20

IX.C.2.- a = 0,619;

IX.C.3.- a.- K, = 4;

b.- Azido: 0,097 mol;

K = 2 50P '

Ester: 0,903 mol

IX.C.4.- Konposizioa: CO(bolumen): %79,0

IX.C.5.- a.- oc = 0,360; b.- PT = 0,480 atm

IX.C.7.- [02] = 4,67 • 10-7 M

IX.C.8.- B ai , nahikoa da.

IX.C.9.- X NH3 = 0,075; XN = 0,231; xH2 = 0,694

Kp = 7,29 • 10-4 ; Kc = 1,90

IX.C.10.- Kp = 3,7 • 10-4

IX.C.11.- a.- Eskuinetarab.- Eskuinetarac.- Ezkerretarad.- Ez da aldatuko

IX.C.12.- [PC1 5] = 0,0135 M[PC1 3] = 0,0065 M[C12] = 0,0165 M

IX.C.13.- Portzentaia: %78,7a

IX.C.14.- Endotermikoa

IX.C.15.- Lehena

336

IX.C.16.- PciZ = P = 0,814 atm;PC13 PPC15 = 0 9 372 atm

b - K = 1 78• P '

c.- %95,1d.- %48,5e.- 0,097 atm

IX.C.17.- a.- COBr2 : %2,7; b.- CO: %32,5

IX.C.18.- K, = 1,31 • 10-4 ; Kp = 6,46 • 10-3 ; p = 2,04 atm

IX.C.19.- Kp = 1,56 • 10-2 ; gutxiago

IX.C.20.- a.- [S03] = 1,998 M

b.- [S02] = 0,504 M;

[S03] = 1,996 M;

[NO2] = 0,0044 M

[NO] = 2,096 M

IX.C.21.- a.- pc02 = p H2 = 1,632 atm

Pco = 1,648 atm;

b.- K = 168,96

IX.C.22.- a.- rNOBr = 0,147 atm;

PBr2 0,170 atm

b.- Kp = 0,954

c.- a = 0,697d•- PNOBr = 0,273 atm;

PBr2 = 0,872 atm

IX.C.23.- a.- xco = 0,763

b•- pc02 = 0,040 atm;

PH 20 = 8,5 • 10-3 atm

PNO = 0,340 atm

PNO = 0,214 atm

p co = 0,627 atm

IX.C.24.- a.- K = 2 • 10-10b.- Ezkerretara

po2 = 2,4 • 10-8 mmHg

Pso2 PH2s PH2 120 mm Hg

Emaitzak. IX. Oreka kimikoa 337

IX.C.25.- a.- AG° = 1,51 kcal/molAH° = 2,263 kcal/molAS° = —3,21 cal mo1-1 K-1

b.- I2-moleak: 3,82 • 10-3 mol

x i2 = xn2 = 0,140;

IX.C.26.- a. _ n = 0 069-Fe304 "

nFe0 = 3,293

b.- nco2 = 1,231;

C. nFe304 = 0, 023;

nFe0 = 3,431;

X HI = 0 , 720

nco = 1,069

nco2 = 1,231

= 1,069nco

nco = 1,023

nco2 = 1,177

IX.C.27.- a.- Portzentaia: %37,2; b.- Amoniako: 0,831 molc.- Berdin utziko du

IX.C.28.- Konposizioa: CO: %70,3; CO2: %29,7

02 : %1,33 • 10-19

Emaitzak. X. Azido-base oreka 339

X. AZIDO-BASE OREKA

X.C.1.- pH = 4,66

X.C.2.- pH = 6,89 pH = 7,00

X.C.3.- masa: 8,21 g

X.C.4.- [H30+] = 0,02 M

X.C.5.- [OH-] = 6,7 • 10-4 M

X.C.6.- pH = 0,70

X.C.7.- pH = 1,30

X.C.8.- [H2SO4] = 0,09 M

X.C.9.- pH = 8,93

X.C.10.- pH = 9,18

X.C.11.- V = 5,99 ml

X.C.12.- a.- pH = 9,14; [OH-] = 1,38 • 10-5 Mb.- 8,2 • 10-2 mol

X.C.13.- [NH 3] = 9,17 10-2 M

X.C.14.- K(NaBrO) = 5,01 • 10- 6 ; K(HBrO) = 2,0 • 10-9

X.C.15.- a.- [OH-] = 4,3 • 10-4 Mb.- Kb(NH3) = 1,93 • 10-5

c.- [OH-] = 2,15 • 10-5 M

X.C.16.- a.- 8,68 • 10-3 mol HC1-rekinb.- pH = 8,27

X.C.17.- a.- pH = 2b.- A(pH) = –0,03

340

X.C.18.- a.- pH = 9,4b.- [OH-] = 2,51 • 10-5 Mc.- masa NaOH = 3,28 g

X.C.19.- a.- HC1, 0,2 Mb.- 0,1541

X.C.20.- pH = 9,6

X.C.21.- pH = 11,8

X.C.22.- pH = 10,24

X.C.23.- a.- pH = 6,88;

X.C.24.- a.- pH = 7,35;

X.C.25.- pH = 9,22

X.C.26.- a.- bai;

X.C.27.- pH: 4,046 - 5

X.C.28.- pH: 4,24 - 6,30

b.- pH = 5,31

b.- pH = 7,35

b.- ez

X.C.29.- a.- [NH3 ] = 0,025 M;

b.- [NH-ij =1,38 .10-2

c.- [NH-ij = 2 .10-2M;

d.- [NH-ij =1,61 .10-2M;

e.- Metilo-gorria

[NH 4,-1 1= 6,71 • 10-4 M; pH =10,83

pH = 5,48

pH =1,71

X.C.30.- a.- PM = 337,11b.- pH = 8,76c.- Fenolftaleina

Emaitzak. XI. Disolbagarritasuna 341

XI. DISOLBAGARRITASUNA

XI.C.1.- a.- 4,18 • 10-2 gb.- 5,76 • 10-5 gc.- 5,76 • 10-5 gd.- 4,18 • 10-2 g

XI.C.2.- a.- Bi3+, Zn2+, Mn2+b.- pH 1 Bi3+;

1 pH 5. 4,42 Bi 3+ eta Zn2+pH 4,42 hirurak

c.- pH —0,30d.- Bai

XI.C.3.-

XI.C.4.-

XI.C.5.-

XI.C.6.-

XI.C.7.-

XI.C.8.-

XI.C.9.-

e.- 0,7 < pH < 1 Bi3+2,5 < pH < 4,42 Zn2+

32,2 mg

18,03 g

Bai

[Pb2+] = 2,89 • 10- 111 ; [I01

[A13+] = 2,11 • 10-17

Ez

a.1.- 7,46 • 10-21Ma.2.- 4,012 • 10-3 M

= 0,03 M

b.1.- Ezb.2.- Bai

XI.C.10.- 1,64 • 10-3 mol

XI.C.11.- 1,51 • 10-21 mol • 1-1

XI.C.12.- Ez

XI.C.13.- %50a

XI.C.14.- Ks(PbC12) = 1,6 • 10-5

342

XI.C.15.- a.- 3 10-3 Mb.- 0,108 M

XI.C.16.- a.- AgC1b.- [C1-] = 2,26 • 10-5 ; [Ag+] = 7,07 • 10-6

XI.C.17.- a.- A+, C3+b.- [Ag+] = 7,09 • 10-7 M; [C3+] = 3,57 • 10-6 M

c.- Bakarrik A+-arena.

XI.C.18.- 1,69 • 10-6 mol

XI.C.19.- 8,83 • 10-2 mole litroko

XI.C.20.- a.- 0,98b.- 0,098

XI.C.21.- a.- [Pb 2+ 1 = 5 • 10-2 ; [S0-] = 2,2 • 10-7 ; %50a

b.- [Pb2+ ] = [SO4-] = 1,05 10-4 M; %0,1a

XI.C.22.- a.- ZnS, baib.- Ni2+ = 10-33 M; Zn2+ = 2 • 10-22 Mc.- Zn: %1,67; Ni: %100

XI.C.23.- a.- pH = 9b.- [Fe3+] = 1,07 • 10-21 mol • 1-1

Emaitzak. XII. Oxidazio-erredukzio oreka 343

XII. OXIDAZIO-ERREDUKZIO OREKA

XII.C.2.- a.- 1,103 V; b.- 1,103 V

XII.C.3.- a.- Mg I Mg 2+ II A1+3 I Alc.- E° = 0,71 V

XII.C.4.- a.- Co I Co 2+ II Cl- I C12(Pt)

b.- -0,27 Vc.- + 1,69 V

XII.C.5.- a.- -0,059 Vb.- -0,127 V

XII.C.6.- a.- [H202] = 0,122 Mb.- V (K2Cr207) = 0,1561

c.- V (H2SO4) = 0,181 cm3

XII.C.7.- a.- 0,282 Vb.1.- 0,419 V (espontaneoa)b.2.- -0,090 V(ez-espontaneoa)c.- K = 2,65 • 1011

XII.C.8.- a.- pH = 2,73b.- Ka = 1,77 • 10-5

XII.C.9.- Purutasuna: %99a

XII.C.10.- 0,224 V

XII.C.11.- a.- Potentziala 0,622 Vb.- Potentziala > -0,676 V

XII.C.12.- a.- Eskuinetarab.- Ks = 1,5 • 10-5

XII.C.13.- 2 Fe + 3 Sn4+ -> 2 Fe3+ + 3 Sn2+ ; E = 0,17 V

XII.C.14.- a.- Ag +(0,1 M) -> Ag+(0,01 M)b.- 0,059 Vc.- 4340 C

344

XII.C.15.- 1,3 V; 0,83; 1,50 V-tatik 1,12 V-tara

XII.C.16.- Ks(Ag C1) = 1,73 • 10-10

XII.C.17.- a.- 0,74 Vb.- 0,625 Vc.- 0,516 V; 0,402 V

XII.C.18.- a.- 0,405 Vb.- 0,621 Vc.- 1,095 V

XII.C.19.- b.- 0,56 Vc.- 9,6 • 1018d.- AG° = –26,05 kcal • mo1-1

e.- E = 0,648 Vf.- 0,609 V

XII.C.20.- pH < 6,2

XII.C.21.- a.- 0,150 V; pH azidotanb.- 0,232 V; pH-a handiagotzerakoan, indar oxidatzailea gutxitu

egiten da.c.- 1930 C

KONSTANTE FISIKO GARRANTZITSUAK

Izena

Sinboloa Balorea

g

R

e-

MehFkB

Grabitatearen azelerazioaArgiaren abiadura, hutseanGasen konstantea

Elektroiaren kargaElektroi geratuaren masa

Planch-en konstanteaFaraday-ren konstanteaBoltzmann-en konstantea

9,80665 m • s-2

2,99792458 • 108 m s-1

0,0820575 1 • atm • K- 1 • mo1-18,31441 J • mol- 1 • K-11,98719 cal • mo1- 1 • K-1

–1,6021773 • 10-19 C9,1093897 • 10-31 kg

6,6260755 • 10-34 J • s9,648531 • 104 C • mo1-11,38066 • 10-23 J • K-1

ZENBAIT BALIOKIDETZA ERABILGARRI

1 kaloria =1 elektroi volta =1 atmosfera =

1 cal =1 ev =1 atm =

4,184 J (balore exaktua)1,602189 • 10- 19 J760 mm Hg = 760 torr101325 N • m-2 (exaktua)101325 Pa