Woda jako rozpuszczalnik - chemia.uj.edu.pl

Stechiometria w Stechiometria w roztworachroztworach

Woda jako Woda jako rozpuszczalnikrozpuszczalnik

Właściwości wodyWłaściwości wody

-- budowa cząsteczki kątowabudowa cząsteczki kątowa-- wiązania Owiązania O--H kowalencyjneH kowalencyjne-- cząsteczka polarnacząsteczka polarna

H

O2δ−

δ+

δ+

105°

H

RozpuszczanieRozpuszczanie

++

++

++ −

−

−−

−

−

++

++

+

−

−

−−

−

−

OH

Hδ+

δ+

2δ−

O HH

δ+δ+

2δ−+

−

−

+

Cation

Anion

oddziaływanie polarnych cząsteczek wody z kationami i anionami w sieci krystalicznej soli

rozpuszczalnik (solvent) substancja rozpuszczana (solute)Film1 rozpuszczanie - mechanizm.MOV

ElektrolityElektrolity

mocnemocne –– efektywnie przewodzą prąd efektywnie przewodzą prąd ((NaClNaCl, HNO, HNO33))

słabe słabe –– słabo przewodzą słabo przewodzą ((ocet, woda z kranu)ocet, woda z kranu)

nienie--elektrolityelektrolity –– nie przewodzą (nie przewodzą (czysta woda, roztwór cukru)czysta woda, roztwór cukru)

ElektrolityElektrolity04_43 Power Source

(a) (b) (c)

+

−

+

+

+

−

−−

−

−+

+

Przewodnictwo elektryczne roztworów wodnych

Obwód zostaje zamknięty i zaczyna płynąć prąd jeżeli roztwór zawiera nośniki ładunku.

(a) Mocny elektrolit zawiera jony gotowe do przenoszenia ładunku.

(b) Słaby elektrolit zawiera mało jonów i jest w stanie przenieść mniej ładunków.

(c) Nie-elektrolit nie zawiera jonów i nie przewodzi prądu.

Film2 roztwory_elektrolity.MOV

KwasyKwasyMocne kwasy Mocne kwasy -- dysocjują całkowicie (100%) z dysocjują całkowicie (100%) z utworzeniem kationów Hutworzeniem kationów H++ (H(H33OO++) w roztworze) w roztworze

HClHCl –– kwas chlorowodorowy, kwas chlorowodorowy, hydrochlorichydrochloric acidacidHBrHBr –– kwas bromowodorowy, kwas bromowodorowy, hydrobromichydrobromic acidacidHI HI -- kwas jodowodorowy, kwas jodowodorowy, hydroiodichydroiodic acidacidHNOHNO33 –– kwas azotowy (V), kwas azotowy (V), nitricnitric acidacidHH22SOSO44 –– kwas siarkowy (VI), kwas siarkowy (VI), sulfuricsulfuric acidacidHClOHClO33 –– kwas chlorowy (V), kwas chlorowy (V), chloricchloric acidacidHClOHClO44 –– kwas chlorowy (VII), kwas chlorowy (VII), perchloricperchloric acidacid

Słabe kwasy Słabe kwasy –– dysocjują w małym stopniudysocjują w małym stopniu

HF HF –– kwas fluorowodorowy, kwas fluorowodorowy, hydrofluorichydrofluoric acidacidCHCH33COOH COOH –– kwas octowy, kwas octowy, aceticacetic acidacidHH22COCO33 –– kwas węglowy, kwas węglowy, carboniccarbonic acidacidHH22SOSO33 –– kwas siarkowy (IV), kwas siarkowy (IV), sulfuroussulfurous acidacidHNOHNO22 –– kwas azotowy (III), kwas azotowy (III), nitrousnitrous acidacidHH33POPO44 –– kwas fosforowy (V), kwas fosforowy (V), phosphoricphosphoric acidacid

04_1532

KwasyKwasy

ZasadyZasadyMocne zasadyMocne zasady -- dysocjują całkowicie z utworzeniem dysocjują całkowicie z utworzeniem anionów OHanionów OH-- w roztworze w roztworze

LiOHLiOH -- lithiumlithium hydroxidehydroxideNaOHNaOH -- sodiumsodium hydroxidehydroxideKOH KOH -- potassiumpotassium hydroxidehydroxideRbOHRbOH -- rubidiumrubidium hydroxidehydroxideCsOHCsOH -- cesiumcesium hydroxidehydroxideCa(OH)Ca(OH)22 -- calciumcalcium hydroxidehydroxideSr (OH)Sr (OH)22 -- strontiumstrontium hydroxidehydroxideBa (OH)Ba (OH)22 -- bariumbarium hydroxidehydroxide

Słabe zasadySłabe zasady –– dysocjują w małym stopniu dysocjują w małym stopniu NHNH33

NHNH22R, NHRR, NHR22 aminyaminy

Reakcje w roztworachReakcje w roztworach

-- Reakcje wytrącaniaReakcje wytrącaniaAgNOAgNO33((aqaq) + ) + NaCl(NaCl(aqaq) ) →→ AgCl(AgCl(ss) + NaNO) + NaNO33((aqaq))

-- Reakcje kwasReakcje kwas--zasadazasada

NaOH(NaOH(aqaq) + ) + HCl(HCl(aqaq) ) →→ NaCl(NaCl(aqaq) + H) + H22O(O(ll))

-- Reakcje redukcji/utleniania (Reakcje redukcji/utleniania (redoksredoks))

Fe(NOFe(NO33))22 + KMnO+ KMnO44→→ Fe(NOFe(NO33))33 + Mn(NO+ Mn(NO33))22 +KNO+KNO33

Film3_Rozpuszczanie_HClNaOH_neutr.MOV

Zapis reakcji w roztworachZapis reakcji w roztworach

1.1.Cząsteczkowy Cząsteczkowy (substraty i produkty w (substraty i produkty w formie związków)formie związków)AgNOAgNO33((aqaq) + ) + NaCl(NaCl(aqaq) ) →→ AgCl(AgCl(ss) + NaNO) + NaNO33((aqaq))

2.2.Całkowity jonowy Całkowity jonowy (wszystkie mocne (wszystkie mocne elektrolity w postaci jonów)elektrolity w postaci jonów)AgAg++((aqaq) + NO) + NO33

−−((aqaq) + ) + NaNa++((aqaq) + ) + ClCl−−((aqaq) ) →→AgCl(AgCl(ss) + ) + NaNa++((aqaq) + NO) + NO33

−−((aqaq))

3.3.Skrócone równanie jonowe Skrócone równanie jonowe (pokazuje (pokazuje tylko składniki reagujące)tylko składniki reagujące)

AgAg++((aqaq) + ) + ClCl−−((aqaq) ) →→ AgCl(AgCl(ss))

NaNa++ i NOi NO33−− jony „widzowie”.jony „widzowie”.

Zapis reakcji w roztworachZapis reakcji w roztworach

Reakcje wytrącaniaReakcje wytrącania

RozpuszczalneRozpuszczalne1.1. wszystkie azotany (NOwszystkie azotany (NO33

−−), ), 2.2. większość soli metali alkalicznych (grupa 1) oraz NHwiększość soli metali alkalicznych (grupa 1) oraz NH44

++ ,,3.3. większość soli Clwiększość soli Cl−−, Br, Br−− i Ii I−− ((za wyjątkiemza wyjątkiem AgAg++, Pb, Pb2+2+, Hg, Hg22

2+2+))4.4. większość siarczanów (SOwiększość siarczanów (SO44

--)) ((za wyjątkiemza wyjątkiem BaSOBaSO44, PbSO, PbSO44, , HgSOHgSO44, CaSO, CaSO44))

NierozpuszczlneNierozpuszczlne1.1. większość większość wodorotlnekówwodorotlneków OHOH−− ((za wyjątkiem za wyjątkiem NaOHNaOH, KOH , KOH

rozpuszczlanerozpuszczlane, Ba(OH), Ba(OH)22, Ca(OH), Ca(OH)22 mało rozpuszczalnemało rozpuszczalne),),2.2. większość soli Swiększość soli S22−−, CO, CO33

22−−, CrO, CrO4422−−, PO, PO44

33−−,,

Reguły rozpuszczalnościReguły rozpuszczalności

SOSO4422----, CO, CO33

22--Prawie wszystkiePrawie wszystkieII grupa ukII grupa ukłładu okresowego:adu okresowego:MgMg2+2+, Ca, Ca2+2+, Sr, Sr2+2+, Ba, Ba2+2+

--WszystkieWszystkieI grupa ukI grupa ukłładu okresowego:adu okresowego:NaNa++, K, K++ itditd

anionuanionuanionuanionukationukationu

Prawie wszystkiePrawie wszystkieNaNa++, K, K++OHOH--

Prawie wszystkiePrawie wszystkieI grupa ukI grupa ukłładu adu okresowego:okresowego:NaNa++, K, K++ itditd

SS22--

AgAg++, Pb, Pb2+2+, Hg, Hg222+2+Prawie wszystkiePrawie wszystkieClCl----, , II--, , BrBr--


CrOCrO4422--


COCO3322--


POPO4433--

--Wszystkie kationyWszystkie kationyNONO33--

II grupa ukII grupa ukłładu okresowego:adu okresowego:MgMg2+2+, Ca, Ca2+2+, Sr, Sr2+2+, Ba, Ba2+2+

Oraz PbOraz Pb2+2+, Hg, Hg2+2+

Prawie wszystkiePrawie wszystkieSOSO4422--

kationukationukationukationuanionuanionu

nierozpuszczalnenierozpuszczalnerozpuszczalnerozpuszczalnesolesole

Reakcje Reakcje redoksredoks

CaSOCaSO44

SOSO4422--= = --22

Suma stopni utlenienia w czSuma stopni utlenienia w cząąsteczce bez steczce bez łładunku = 0 adunku = 0 Suma stopni utlenienia w czSuma stopni utlenienia w cząąsteczce z steczce z łładunkiem = adunkiem = łładunek jonuadunek jonu

6.6.NaFNaF, CaCl, CaCl22, AlI, AlI33, , KBrKBrF, Cl, Br, I w zwiF, Cl, Br, I w zwiąązkach = zkach = --115.5.HClHCl, H, H22O, NHO, NH33, CH, CH44H = +1 w zwiH = +1 w zwiąązkach kowalencyjnych zkach kowalencyjnych 4.4.

CO, COCO, CO22, SO, SO22, SO, SO33, , HH22O (HO (H22OO22))

O = O = --2 w zwi2 w zwiąązkach kowalencyjnych (za zkach kowalencyjnych (za wyjwyjąątkiem nadtlenktkiem nadtlenkóów = w = --1)1)

3.3.NaNa++ = +1, Cl= +1, Cl-- = = --11Stan utlenienia jonu = Stan utlenienia jonu = łładunekadunek2.2.

Na, ONa, O22, O, O33StopieStopieńń utlenienia atomu w pierwiastku = 0utlenienia atomu w pierwiastku = 01.1.

Reguły określania stopnia utlenieniaReguły określania stopnia utlenienia

Bilansowanie równań Bilansowanie równań redoksredoks(w (w środśrod. kwaśnym) . kwaśnym)

1.1.Napisz osobno reakcje utleniania i redukcji.Napisz osobno reakcje utleniania i redukcji.

2.2.Dla każdej reakcji połówkowej:Dla każdej reakcji połówkowej:-- zbilansuj pierwiastki (prócz H, O)zbilansuj pierwiastki (prócz H, O)-- zbilansuj O za pomocą Hzbilansuj O za pomocą H22OO-- zbilansuj H za pomocą Hzbilansuj H za pomocą H++

-- zbilansuj ładunek za pomocą elektronówzbilansuj ładunek za pomocą elektronów

Metoda reakcji połówkowychMetoda reakcji połówkowych

3.3.Jeśli potrzeba pomnóż przez liczbę całkowitą Jeśli potrzeba pomnóż przez liczbę całkowitą aby zrównać liczbę elektronów.aby zrównać liczbę elektronów.

4.4.Dodaj reakcje połówkowe.Dodaj reakcje połówkowe.

5.5.Sprawdź czy pierwiastki i ładunki się Sprawdź czy pierwiastki i ładunki się bilansują.bilansują.

Bilansowanie równań Bilansowanie równań redoksredoks(w (w środśrod. kwaśnym). kwaśnym)

Bilansowanie równań Bilansowanie równań redoksredoks(w (w środśrod. zasadowym). zasadowym)

1.1.Zbilansuj równanie tak jak w przypadku Zbilansuj równanie tak jak w przypadku kwasów.kwasów.

2.2.Dodaj OHDodaj OH−− by zrównoważyć Hby zrównoważyć H++ (do obu stroń (do obu stroń równania!)równania!)

3.3.Utwórz cząsteczki wody z HUtwórz cząsteczki wody z H++, OH, OH−−..

4.4.Sprawdź czy pierwiastki i ładunki się bilansują.Sprawdź czy pierwiastki i ładunki się bilansują.

Przykład 1 środowisko kwaśnePrzykład 1 środowisko kwaśne

Cu(s) + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO(g)

1) Cu(s) → Cu2+`

2) NO3- → NO(g)

Cu(s) + NO3- → Cu2+ + NO(g)

Cu(s) + NO3- → Cu2+ + NO(g)

1) Cu(s) → Cu2+ + 2e

2) NO3- + 4H+ + 3e → NO(g) + 2H2O red

ox


Cu(s) + NO3- → Cu2+ + NO(g)

1) 3Cu(s) → 3Cu2+ + 6e

2) 2NO3- + 8H+ + 6e → 2NO(g) + 4H2O x2

3Cu(s) + 2NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO(g) + 4H2O

x3


CN- + MnO4- → CNO- + MnO2

Przykład 2 Przykład 2 -- środowisko zasadoweśrodowisko zasadowe

1) CN- → CNO-

2) MnO4- → MnO2

1) CN- + H2O → CNO- + 2H+ + 2e

2) MnO4- + 4H+ + 3e → MnO2 + 2H2Ox2

x3

red

ox


1) 3CN- + 3H2O → 3CNO- + 6H+ + 6e

2) 2MnO4- + 8H+ + 6e → 2MnO2 + 4H2Ox2

x3


1) 3CN- + 3H2O → 3CNO- + 6H+ + 6e

2) 2MnO4- + 8H+ + 6e→ 2MnO2 + 4H2Ox2

x3

3CN- + 2MnO4- +2H+→ 3CNO- + 2MnO2 + H2O

1)+2)


1) 3CN- + 3H2O → 3CNO- + 6H+ + 6e

2) 2MnO4- + 8H+ + 6e → 2MnO2 + 4H2Ox2

x3

3CN- + 2MnO4- +2H+→ 3CNO- + 2MnO2 + H2O

+OH-

3CN- + 2MnO4- + H2O → 3CNO- + 2MnO2 + 2OH-


Documents

Woda jako rozpuszczalnik - chemia.uj.edu.pl