94
Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

  • Upload
    others

  • View
    21

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadaci II

Površinski napon,viskoznost,adsorpcija,

fizičke osobine molekula

Opšti kurs fizičke hemije 2

Page 2: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 1.

Ako se voda na 25oC (gustine 0,9971 g/cm3) podiže u

kapilari radijusa 0,20 mm za 7,36 cm, izračunati

površinski napon vode. Pretpostaviti da voda potpuno

kvasi zidove kapilare.

Page 3: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

mmN

mmsmmkgghr

rghP

mh

mrmkgKT

/72

0cos2

100,21036,7/81,9/1,997

cos2

cos2

0?;;1036,7

100,2;/1,997;15,298

4223

02

43

Rešenje:

Page 4: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 2.Tečnost A ima dva puta veći površinski napon, a dva puta

manju gustinu od tečnosti B na 25oC. Ako se nivo

tečnosti u kapilari uronjenoj u tečnost A popne do visine

od 1 cm, do koje visine će se u istoj kapilari uronjenoj u

tečnost B podići nivo tečnosti?

Page 5: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

cmhcmhh

h

h

rgh

hcmh

BA

B

A

A

BB

A

B

AA

BB

BABABA

25,015,05,0

2

?15,02

Page 6: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 3.Izračunati rad koji se izvrši kada se radijus mehura od

sapunice poveća od 4 do 5 cm ako je površinski napon

sapunice 2510 -3N/m.

Page 7: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 3.Izračunati rad koji se izvrši kada se radijus mehura od

sapunice poveća od 4 do 5 cm ako je površinski napon

sapunice 2510 -3N/m.

Rešenje:

mJw

mmNw

rrAAAw

mNcmrcmrw

565,0

10454/10252

44222

/102554?

24223

2

1

2

212

3

21

Page 8: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 4.Protok tečnosti ( = 30 P) kroz kapilaru poluprečnika

0,2 mm i dužine 1,0 m iznosi 1,3110-3 dm3/s pri razlici

pritisaka od 10 atm. Izračunati protok žive pod istim

uslovima ako je = 1,547 cP.

Page 9: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

sdmt

V

P

Psdm

t

V

t

V

K

lt

V

Vl

t

cPsdmt

VP

atmPmlmmr

/54,2

10547,1

30/103,1

1

8

Pr

8

Pr

547,1/103,130

1012,0

3

x

2

33

x

0

0x

44

x

33

0

0

Page 10: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 5.Dve kišne kapi sfernog oblika i istog poluprečnika padaju

kroz vazduh brzinom v. Ukoliko bi se ove dve kapi spojile

u jednu kap, kojom bi brzinom padala velika kap?

Page 11: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

vv

rrrr

r

r

v

v

grv

grv

v

gr

3/1

3/133

2

2

22

2

4

23

4

3

42

9

2

9

2

9

2

Page 12: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 6.Izračunati ugao dodira na kontaktu voda - zid kapilare,

ako znate da se pri uranjanju kapilare prečnika 3 mm u

sud sa vodom nivo vode u kapilari povisi za 6 mm.

Površinski napon vode iznosi 0,0728 N/m, a gustina

1000 kg/m3.

Page 13: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

0

3233

3

7,52

6064,0cos

/4,02

106/81,9/1000105,1

2cos

cos2

/1000/0728,063

mN

msmmkgmghr

rgh

mkgmNmmhmmd

Page 14: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 7.Na temperaturi 800oC jedna vrsta stakla ima koeficijent

viskoznosti 1·105 Pa s i gustinu 3,5 g/cm3. Platinska kugla

poluprečnika 5 mm i gustine 21,4 g/cm3 slobodno pada

kroz ovaj viskozni medijum. Izračunati vreme za koje će

platinska kuglica pri gornjim uslovima preći put od 1 cm.

Page 15: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

st

mkgsmm

msPa

gr

lt

gr

lt

l

tgr

cmlcmgmmr

cmgsPa

1025

/105,34,21/81,91052

1011019

2

9

2

9

9

2

1/4,215

/5,3101

33262

25

2

2

2

3

35

Page 16: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 8.Voda protiče kroz cev prečnika 8 cm i dužine 4 km

brzinom 120 L/min. Ukoliko keoficijent viskoznosti

iznosi 0,001 Pa s, izračunati razliku pritisaka na

krajevima cevi.

Page 17: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

kPaP

m

sPamsm

r

ltVP

lV

trP

P

sPamLtVkmlcmd

96,7

10414,3

001,0104/60/101208/8

8

?

001,0/120/48

442

333

4

4

Page 18: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 9.Napon pare vode na 293,15 K iznosi 0,024 atm,

površinski napon 72,75 mN/m a gustina 0,997 g/cm3.

Izračunati napon pare vode na istoj temperaturi kada je

voda dispergovana u kapljice prečnika 20 nm.

Page 19: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

kPap

epp

mmkgKmolKJ

mNmolkg

p

p

rTR

M

p

p

nmrcmgmmN

atmpKT

708,2

108,0101/99715,293/314,8

/1075,72/1002,182ln

2ln

202/997,0/75,72

024,015,293

108,00

83

33

0

0

3

0

Page 20: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 10.

Adsorpcija nekog gasa se može opisati Langmirovom

izotermom, u kojoj koeficijent adsorpcije na 25oC iznosi

K = 0,85 kPa-1. Izračunati pritisak pri kome će

zaposednutost površine biti:

a) 0,15;

b) 0,95.

Page 21: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

kPaPb

kPaPa

KP

KP

KP

kPaK

4,2295,0)

21,015,0)

1

11

85,0 1

Rešenje:

Page 22: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 11.

Neki čvrst uzorak adsorbuje 0,44 mg CO kada pritisak

gasa iznosi 26 kPa, a temperatura 300 K. Masa CO koja

je adsorbovana na istoj količini uzorka pri pritisku od

3,0 kPa i temperaturi od 300 K iznosi 0,19 mg. Ovu

adsorpciju opisuje Langmirova izoterma. Naći

prekrivenost površine na ovim pritiscima.

Page 23: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

36,083,0

19,01

1

1

1/

1/

/

/

1

300319,0

3002644,0

21

1

2

2

1

1

2

2

1

22

11

02

01

2

1

0

22

11

PaP

x

x

P

P

x

x

K

KPKP

KPKP

mx

mx

km

x

KP

KP

KTkPaPmgx

KTkPaPmgx

Rešenje:

Page 24: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 12.

Zavisnost površinskog napona rastvora od koncentracije

rastvorene supstancije na 25C je data izrazom:

Kako površinska koncentracija zavisi od koncentracije

rastvorene supstancije u rastvoru?

2332 1014,110445,6102,7 cc

Page 25: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

276

33

2332

102,9106,2

21014,110445,615,298314,8

15,298

1014,110445,6102,7

cc

cc

dc

d

RT

c

KT

cc

Rešenje:

Page 26: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 13.

Izračunati površinsku koncentraciju sumporne kiseline u

graničnoj površini faza rastvor/vazduh, ako se posmatra

20% rastvor sumporne kiseline u vodi na 18oC (površinski

napon rastvora iznosi 75,2∙10-3 N/m, a površinski napon

vode na ovoj temperaturi iznosi 73,05∙10-3N/m).

Page 27: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

27

00

3

0

3

/1088,8

0

/1005,73/102,75

15,291%20

mmol

RTcRT

c

dc

d

RT

c

mNmN

KTrr

Rešenje:

Page 28: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 14.Izvesna zapremina n-heptana protiče kroz kapilaru

viskozimetra za 83,3 s. Ista zapremina vode protiče

kroz kapilaru viskozimetra za 142,3 s. Ako je

temperatura tokom eksperimenta iznosila 20oC, koliki je

koeficijent viskoznosti n-heptana (u P) na ovoj

temperaturi? Njegova gustina iznosi 689 kg/m3,

gustina vode 0,9982 g/cm3, a koeficijent viskoznosti

vode 0,001005 Pa s.

Page 29: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

PsPa

mkgs

mkgssPa

t

t

tKtVl

rhg

lV

trhg

lV

trP

sPacmg

mkgstst

x

xxxx

xx

34

3

3

000

444

3

0

3

0

1006,41006,4

/2,9983,142

/6893,83001005,0

888

001005,0/9982,0

/6893,1423,83

Page 30: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 15.

Koju visinu dostiže sok u drveću ako se kreće kroz

kapilare radijusa 2,510-5m? Pretpostaviti da je sok

razblažen, tako da njegova gustina i površinski napon

imaju vrednosti kao i voda, odnosno redom 1000 kg/m3 i

7,28•10-2 N/m, kao i da je ugao dodira jednak nuli.

Page 31: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

mh

msmmkg

mN

grh

rghP

h

mNmkgmr

594,0

105,2/81,9/1000

0cos/1028,72cos2

cos2

?

0;/1028,7;/1000;105,2

523

2

0235

Rešenje:

Page 32: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 16.Koliki je parahor C2H6, ako je [P]CH3Cl = 110, [P]CH4 = 73 i

[P]HCl = 71?

Page 33: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 16.Koliki je parahor C2H6, ako je [P]CH3Cl = 110, [P]CH4 = 73 i

[P]HCl = 71?

Rešenje:

1123973][][][

3971110][][][

71][;73][;110][?;][

CH2CH4C2H6

HclCH3ClCH2

HClCH4CH3ClC2H6

PPP

PPP

PPPP

Page 34: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 17.

Molarne refrakcije metana i etana iznose 6,8 i 11,4

cm3/mol respektivno. Izračunati atomske refrakcije

ugljenika i vodonika.

Page 35: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

molcmR

molcmR

RRR

RRRR

RRR

molcmRRR

molcmRRR

C

H

HCCH

H

HHCHHC

HCHC

HCHC

HCCH

/4,2

/1,1

2

2

682

4

/4,1162

/8,64

3

3

3

3

624

462

4

62

4

Rešenje:

Page 36: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 18.

Zrak svetlosti se kreće kroz vazduh i nailazi na staklodebljine 5 mm. Upadni ugao iznosi 35o. Pod kojim uglom zrak napušta staklo? Indeks prelamanja vazduha iznosi 1,00, a stakla 1,55.

Page 37: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

i,1

r,2

r,1i,2

o

irir

ri

ri

nn

nn

nn

35

sinsin

sinsin

52,1;00,1

1,2,2,1,

2,12,2

1,21,1

21

Page 38: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 19.

Izračunati indeks prelamanja gasovitog broma na

temperaturi od 0oC i pritisku od 1 atm, ako je molarna

refrakcija broma pri tim uslovima 12,2 cm3/mol.

Page 39: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 19.

Izračunati indeks prelamanja gasovitog broma na

temperaturi od 0oC i pritisku od 1 atm, ako je molarna

refrakcija broma pri tim uslovima 12,2 cm3/mol.

Rešenje:

000817,1;2

1

101325

15,273/314,8

101325;15,273;2,12

2

2

3

4

4

nM

n

nR

Pa

KKmolJ

p

RTV

M

PapKT/molcmR

CH

m

CH

Page 40: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 20.

Zapreminska polarizabilnost vode je 1,4810-24cm3.

Izračunati dipolni moment molekula, indukovan

primenjenim električnim poljem jačine 1kV/cm

(0 = 8,85410-12 F/m).

Page 41: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 20.

Zapreminska polarizabilnost vode je 1,4810-24cm3.

Izračunati dipolni moment molekula, indukovan

primenjenim električnim poljem jačine 1kV/cm

(0 = 8,85410-12 F/m).

Rešenje:

Dp

Cm

mVmmF

FFp

mCJcm

o

o

9,4

106,1

/100,11048,1/10854,84

4

10854,8;1048,1

35

533012

22112324

Page 42: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 21.

Izračunati dipolni moment molekula CHCl3 na osnovu sledećih podataka:- molekul je tetraedarski;- dipolni momenti C-H i C-Cl veza iznose redom 0,4 D i

1,5 D;- ugao H-C-Cl iznosi 109,45.

Page 43: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

Dp

Dppp ClCHC

9,1

333,05,134,045,109180cos3 00

Dipolni momenat C-H veze usmeren je od atoma C ka atomu H, a C-Cl veze od Cl atoma ka C atomu. Projekcija dipolnog momenta C-Cl veza na C-H vezu iznosi pC-Hcos(-).

Page 44: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 22.

Dipolni moment hlorbenzena je 1,57 D a njegova zapreminska polarizabilnost je 1,2310-23cm3. Proceniti njegovu relativnu permitivnost na 25oC, kada je gustina 1,173 g/cm3 (εo= 8,85410-12 F/m, M=112,6 g/mol).

Page 45: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

18

1

21

848,0;3

432

1

2

1

34

3

?

/173,115,298

1023,157,1

2

0

2

0

3

323

r

r

o

A

r

r

r

r

o

Am

r

x

x

xxMkT

pN

M

kT

pNP

cmgKT

cmDp

Page 46: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 23.

Indeks prelamanja gasovitog ugljovodonika, opšte

formule CnH2n+2, je 1,00139 na 0C i 1 atm.

Ako je [R]H=1,1 cm3/mol, a [R]C=2,4 cm3/mol, odrediti

bruto formulu ugljovodonika. Pretpostaviti da je gas u

idealnom gasnom stanju.

Page 47: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

104

33

2

2

2

2

2

2

2

2

33

4

2

2

22

/75,20/22414200139,1

100139,1

2

1

2

1

2

1

/4,2;/1,1;00139,1

22

22

22

HCn

RR

RRn

RnRnR

molcmmolcm

p

RT

n

nV

n

nM

n

nR

molcmRmolcmRn

HC

HHC

HCHC

r

rm

r

rr

r

rHC

CHr

nn

nn

nn

Rešenje:

Page 48: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 24.

Indeks prelamanja gasovitog hlora na 20oC i 1 atm iznosi 1,000768. Indeks prelamanja tečnog hlora na normalnoj tački ključanja je 1,385 a gustina 1,56 g/mL. Izračunati zapreminsku polarizabilnost hlora pri tim uslovima.

Page 49: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

324

324

3

3

2

2

3

1022,4

1087,4

/45,45

/024,0325101

15,293314,8

4

3

3

4

2

1

/9,70/56,1

385000,1000768,1

cm

cm

molcmM

V

molmPa

KJ/Kmol

P

RTMV

N

PN

M

n

nP

molgMcmg

nn

t

g

t

t

m

g

g

m

A

mAm

t

tg

Page 50: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 25.

Molarna polarizacija fluorbenzenove pare je linearna funkcija T-1 i iznosi 70,62 cm3/mol pri 351,0 K i 62,47 cm3/mol pri 423,3 K. Izračunati polarizabilnost i dipolni momenat molekula (εo= 8,85410-12 F/m).

Page 51: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

221392

,0

30

21

2,1,

21

2

2,1,

22

1001,1;3

3

7,1105,5

11

9

11

33

33333

mCJkT

p

N

P

DCmp

TTN

PPkp

TTk

pNPP

kT

pNN

kT

pNP

iA

im

A

mmo

o

Amm

o

A

o

A

o

Am

Page 52: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 26.

Električna permitivnost SO3(g) na 0oC i pritisku od 101,3 kPa iznosi 1,00933. Ovaj gas ima stalni diploni momenat 1,63D. Pretpostavljajući da se ponaša kao idealan gas izračunati:a) molarnu polarizaciju, b) molarnu polarizaciju orijentacije, c) molarnu polarizaciju distorzije.Prikažite sve vrednosti u m3/mol (εo= 8,85410-12 F/m).

Page 53: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:a)

b)

c)

molmP

P

RTV

MP

Dp

kPaPKT

m

r

rm

r

r

r

rm

r

/1095,6

2

1

2

1

2

1

00933,163,1

3,10115,273

35

molmPkT

pNP O

o

AO /1090,5

33

352

molmPPPP DODm /1005,1 35

Page 54: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 27.Izračunati molarnu susceptibilnost benzena ako je

njegova zapreminska susceptibilnost -7,2∙10-7 a gustina

0,879 gcm-3.

Page 55: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 27.Izračunati molarnu susceptibilnost benzena ako je

njegova zapreminska susceptibilnost -7,2∙10-7 a gustina

0,879 gcm-3.

Rešenje:

molcm

cmg

molgMV

m

mm

/104,6

/879,0

/11,78102,7

35

3

7

Page 56: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 28.Molarna susceptibilnost paramagnetnog gasa na 300 K i 101,3 kPa iznosi 1,910-8 m3/mol. Izračunati: a) Kirijevu konstantu, b) relativnu magnetnu permeabilnost gasa,c) intenzitet stalnog magnetnog momenta molekula.(0 = 410-7 N/A2, mB = 9,27410-24 Am2).

Page 57: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:a)

b)

c)

molKmC

T

Cmolmm

/107,5

/109,1

36

38

000000772,1

300314,8

101325109,1111

1

11

138

r

m

mr

r

KKJmol

Pamolm

V

B

A

m mmN

kTm 2

3

0

Page 58: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 29.Atomska dijamatnetna susceptibilnost za C, H i

benzenov prsten iznosi -4610- 12, -42,9310-12 i

-41,410-12 m3/mol. Gustina benzena na 293,15 K je

0,8736 kg/dm3. Izračunati zapreminsku susceptibilnost

benzena.

Page 59: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 29.Atomska dijamatnetna susceptibilnost za C, H i

benzenov prsten iznosi -4610- 12, -42,9310-12 i

-41,410-12 m3/mol. Gustina benzena na 293,15 K je

0,8736 kg/dm3. Izračunati zapreminsku susceptibilnost

benzena.

Rešenje:

6

310

107,7

/109,666

MV

molm

m

m

m

bpHCm

Page 60: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 30.Izračunati vrednost magnetne indukcije i magnetizacije dijamagnetnog materijala relativne magnetne permeabilnosti 0,99995 kada se primeni magnetno polje jačine 2,0∙105 A/m. 0 = 1,2566·10-6 N/A2 .

Page 61: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

mAM

mAHHM

TB

mAA

NHHB

mAH

r

r

r

/10

/100,2199995,01

251,0

/100,2102566,1

/100,2

99995,0

5

5

2

6

0

5

Page 62: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 31.Na osnovu podataka u tabeli, nacrtati za svaku

supstanciju zavisnost polarizacije od 1/T. Obratiti

pažnju na relativne odnose odsečaka i nagiba.

Jedinjenje Rm/cm3mol-1 p/D

Benzen

o-dihlorbenzen

voda

etanol

26

35

3,8

12,8

0

3

1,8

1,7

Page 63: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

0.000 0.002 0.004

0

20

40

60

80

Pm

/cm

3mol

-1

1/T

o-dihlorbenzen

benzen

etanol

voda

Page 64: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 32.

Procenite odnos dipolnih momenata orto i meta izomeraC6H4Cl2. Zanemarite dipolni moment C-H veze.

Page 65: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

3

cos1

cos1

cos2

cos2

3

2,

3

22

22

meta

orto

meta

orto

metaClCClCClCClC

ortoClCClCClCClC

meta

orto

metaorto

p

p

pppp

pppp

p

p

pC-Cl – dipolni moment C-Cl veze - ugao koji obrazuju C-Cl veze

Page 66: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 33.

Kolika treba da bude jačina spoljašnjeg električnog polja, kako bi u molekulu CCl4 čija je zapreminskapolarizabilnost 1,110-31 m3 indukovao dipolni moment intenziteta 1,010-6 D? εo= 8,85410-12 F/m

Page 67: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

cmkVF

mVmVF

mVmC

CmpF

FFp

Dp

m

i

i

i

/7,2

/107,2/1002727,0

101,1/10854,814,34

10336,3100,1

4

4

100,1

101,1

57

33112

306

0

0

6

331

Page 68: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 34.

Električna permitivnost jedinjenja A iznosi 2,033 a gustina 0,7784 kg/dm3 na temperaturi od 300 K. Na istoj temperaturi gustina smeše jedinjenja A i B sastava xA=0,0472 iznosi 0,7751 kg/dm3, a relativna permitivnost 2,109. Molarna refrakcija jedinjenja Bizračunata iz atomskih refrakcija i refrakcija veza iznosi 22,32 cm3/mol. Pretpostavljajući da je smeša idealna i rastvor razblažen izračunati: a) molarnu polarizaciju jedinjenja B, b) diploni momenat jedinjenja B.(MA=84 g/mol, MB=74 g/mol, εo= 8,85410-12 F/m).

Page 69: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:a)

molcmPPxPxP

molcmMxMx

P

molcmM

P

dmkgdmkg

molcmR

x

molgMmolgMKT

BmBmBAmAm

BBAA

r

rm

A

A

Ar

Ar

Am

A

B

rArA

BA

/85,25

/93,252

1

/64,272

1

/7751,0/7784,0

/32,22

109,2033,20472,0

/74/84300

3

,,,

3

3

,

,

,

33

3

,

Page 70: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:b)

Dp

N

kTPp

kT

pNP

molcmPPPP

molcmRP

B

A

BO

B

ABO

BOBOBDBm

BBD

42,0

9

33

/52,3

/32,22

,0

2

0

,

3

,,,,

3

,

Page 71: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 35.Molarni apsorpcioni koeficijent supstancije rastvorene uheksanu za zračenje talasne dužine 285 nm iznosi 743 mol-1Lcm-1. Ukoliko se pri prolasku svetlosti te talasnekroz 2,0 cm rastvora propusti 40 % svetlosti, čemu jejednaka koncentracija rastvora?

Page 72: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

1

11

11

053,0

0,2743

4,0loglog

log

%400,2743

molLc

cmLcmmolab

Tc

abcTA

TcmbLcmmola

Page 73: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 36.Merena je apsorbancija određenog uzorka. U prvom

eksperimentu je uzorak stavljen u kivetu debljine 1 cm

i transparencija iznosi 50,8 %. Zatim je eksperiment

ponovljen sa istim uzorkom koji je stavljen u kivetu

debljine 5 cm. Čemu je jednaka apsorbancija u drugom

eksperimentu?

Page 74: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

471,1

log

loglog

?51508,0

2

1

1

22

1

1111

22

2211

A

Tb

bA

b

TaccabTA

cabA

AcmbcmbT

Page 75: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 37.Zračenje talasne dužine 256 nm prolazi kroz 1 mm rastvora koji sadrži benzen čija je koncentracija 0,05 mol/L. Intenzitet svetlosti je smanjen na 16 % početne vrednosti. Izračunati apsorbanciju i vrednost molarnogapsorpcionog koeficijenta.

Page 76: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

11

0

0

159

/05,01,0

796,0

796,0

16,0logloglog

16,0

/05,0

1

cmLmola

Lmolcmbc

AaabcA

A

I

ITA

II

Lmolc

mmb

Page 77: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 38.Molarni apsorpcioni koeficijent citohroma P450, jednogod jedinjenja koje učestvuje u fotosintezi, na 522 nmiznosi 291 L mol-1 cm-1. Kada zračenje te talasne dužineprolazi kroz ćeliju debljine 6,0 mm koja sadrži rastvorovog jedinjenja, 39,8 % svetlosti se apsorbuje. Koja jekoncentracija rastvora?

Page 78: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

Lmolc

cmcmmolLab

AcabcA

TA

T

Lmolc

mmb

cmmolLa

/1026,1

6,0291

220,0

220,0602,0loglog

602,0%2,60%8,39%100

/1025,3

6

291

3

11

3

11

Page 79: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 39.Molarni apsorpcioni koeficijent supstancije rastvorene uheksanu za zračenje talasne dužine 285 nm iznosi 743 mol-1Lcm-1. Izračunati procenat smanjenja intenziteta svetlosti te talasne dužine koja prolazi kroz 2,5 mm rastvora koncentracije 3,2510-3 mol/L.

Page 80: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

%75%100

100101

%100101%100

1010log

%1001%100

/1025,3

5,2743

0

0

/1025,325,0743

0

0

0

0

3

11

311

I

II

I

II

TTA

TI

II

Lmolc

mmbcmLmola

LmolcmcmLmol

abc

abcA

Page 81: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 40.Izračunati površinsku energiju jednog mola etanola na

25oC kada je etanol dispergovan do kapljica prečnika

500 nm. Površinski napon etanola na 25oC iznosi 22,8

mN/m, a gustina 0,789 g/cm3 .

Page 82: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

JE

mkgm

molkgmolmNE

r

Mnr

r

Mn

m

MnE

NE

molncmgmmN

molgMKTnmr

E

s

s

s

s

s

98,15

/10789,0105,2

/10107,46/108,223

34

3

4

1/789,0/8,22

/07,4615,2985002

?

337

33

2

31

1

1

3

A

AA

Page 83: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 41.Kroz vertikalno postavljenu kapilaru dužine 30 mm i

prečnika 1 mm prolazi tečnost gustine 800 kg/m3.

Protok iznosi 8 mm3/s. Izračunati dinamičku i

kinematičku viskoznost tečnosti.

Page 84: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

smv

mkg

sPav

sPa

sm

msmmkg

tV

rg

ltV

rgl

lV

trP

v

smmtVmkgmmdmml

/103

/800

024,0

024,0

/1088

105/81,9/80014,3

/8/88

??

/8//800130

25

3

39

443

444

33

Page 85: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 42.Koeficijent viskoznosti tečnog natrijuma iznosi 4,5·10-4

Pa s i 2,12·10-4 Pa s na temperaturama 200oC i 800oC.

Izračunati energiju viskoznog toka i korficijent

viskoznosti na 600oC.

Page 86: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

sPaTTR

E

molJETTR

E

RT

EA

RT

EA

KTE

KTsPa

KTsPa

vis

visvis

visvis

vis

4

3

13

13

21

21

33

2

4

2

1

4

1

10672,211

exp

/646311

lnln

lnlnexp

15,873??

15,10731012,2

15,473105,4

Page 87: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 43.Pretpostavimo da 64 kišnih kapi nagradi jednu veliku kap.

Čemu je jednak odnos površinske energije 64 kapi u

odnosu na površinsku energiju velike kapi?

Page 88: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 43.Pretpostavimo da 64 kišnih kapi nagradi jednu veliku kap.

Čemu je jednak odnos površinske energije 64 kapi u

odnosu na površinsku energiju velike kapi?

Rešenje:

416/64644

464

4

3

4

3

464

2

0

2

2

0

0

33

0

r

r

r

r

rr

rr

Page 89: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 44.Izračunati rad koji se izvrši pri raspršivanju kapi žive

poluprečnika 1 mm u 1 000 000 identičnih kapi pod

izotermskim uslovima. Površinski napon žive na

temperaturi na kojoj se izvodi ovaj eksperiment iznosi

55010-3 N/m.

Page 90: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

mJJW

mNmW

nRW

Rn

RnRrnW

n

RrrnR

mNnmmR

684,010684,0

1101/1055010114,34

14

4444

3

4

3

4

/105501011

3

3/6323

3/12

2

3/2

222

3/1

33

36

Page 91: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 45.Ulje prolazi kroz cev prečnika 80 mm srednjom brzinom

od 0,4 m/s. Gustina ulja iznosi 890 kg/m3, a viskoznost

0,075 Ns/m2. Pokazati da se u ovom slučaju radi o

laminarnom toku.

Page 92: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

2000

7,379

075,0

08,0/4,0/890

075,0

/890

/4,0

80

3

3

e

e

e

R

R

sPa

msmmkgudR

sPa

mkg

smu

mmd

Page 93: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Zadatak 46.

Indeks prelamanja CH2I2 iznosi 1,732 za svetlost talasne dužine 656 nm. Njegova gustina na 20oC iznosi 3,32 g/cm3. Izračunati polarizabilnost i zapreminskupolarizabilnost molekula na ovoj talasnoj dužini (εo= 8,85410-12 F/m, M=267,8 g/mol).

Page 94: Zadaci II - ffh.bg.ac.rs · Zadaci II Površinski napon, viskoznost, adsorpcija, fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije 2

Rešenje:

22139

2

2

12336

122112

2

2

323

2

2

2

2

12

320

656

1042,1

2732,1

1732,1

10022,61032,3

8,26710854,83

2

13

1028,14

3

2

1

3

4

32

1

/10854,8

/8,267;/32,3;732,1

mCJ

molgm

gmolmCJ

n

n

N

M

cmNM

n

n

NNM

n

nP

mF

molgMcmgn

A

o

A

A

o

Am

o

C

nm