KIMIKAKO PROBLEMAK. 2. argitarapena. I. Urretxa J. Iturbe

Transcripción

1

2

3

4

5 KIMIKAKO PROBLEMAK 2. argitarapena I. Urretxa J. Iturbe

6 Hezkuntza, Unibertsitate eta Ikerketa Sailaren dirulaguntza jaso du U.E.0 General Concha a BILBO Jazinto Iturbe, Itziar Urretxa. Lege-gordailua BI ISBN: Inprimategia: BOAN S.A. Padre Larramendi 2, bajo, BILBO

7 Hitzaurrea 5 KIMIKAKO PROBLEMAK liburua agertu eta agortu zenetik urteak dira jadanik, eta usadioak adierazi du liburuaren premia. Pozgarria da bai egileentzat bai argitaratzaileentzat. Eta dirudienez, premia hori areagotu egin da, eta horrek bultzatuta liburuaren bigarren edizioa prestatzera eraman gaitu. Edizio hau berria da, ez berrargitarapen hutsa. Besteak beste, problemak berridatzi egin dira, taulak eguneratu egin dira, eta emaitzak birlandu egin dira. Hemen ere, ahaleginak egin dira okerrak minimizatzeko. Bestalde, azken urte gutxitan edizio-prozesuetan garatutako aurrerapenak liburuaren beraren itxura zeharo eraberritu du, hoberako espero delarik. Liburuaren egitura, lehen edizioaren beretsua da, aldaketa txiki batzurekin. Helburuei buruz, han esandakoak hemen ere balio du, hots, Euskal Herriko Unibertsitateko Zientzi Fakultateko lehen ikasturteko Kimika Orokorreko programarekin oso lotuta dagoela liburu hau, baina beste ikastegi eta irakaskuntzetan 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 zientifikoaren ohitura nagusienetariko bat, ikasleek eskuratu behar dutena. Halaber, taulen ondoren, problemen emaitzak aurkitzen dira, mota honetako lana egiterakoan emaitzak edukitzeak asko laguntzen baitu. Liburua ateratzen lagundu duten guztiak eskertu egin behar ditugu, eta batez ere 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

8

9 Aurkibidea 7 AURKIBIDEA HITZAURREA 5 FORMULAZIOA 9 I.- ESTEKIOMETRIA A.- Galderak 15 B.- Problema ebatziak 21 C.- Problemak 34 II.- GAS-EGOERA A.- Galderak 39 B.- Problema ebatziak 42 C.- Problemak 56 III.- EGOERA SOLIDOA ETA EGOERA LIKIDOA Galderak 63 IV.- ZINETIKA KIMIKOA A.- Galderak 67 B.- Problema ebatziak 72 C.- Problemak 91 V.- TERMODINAMIKA A.- Galderak 99 B.- Problema ebatziak 103 C.- Problemak 121 VI.- FASE-ALDAKETAK A.- Galderak 131 B.- Problema ebatziak 135 C.- Problemak 141 VII.- EZ-ELEKTROLITOEN DISOLUZIOAK A.- Galderak 145 B.- Problema ebatziak 148 C.- Problemak 158

10 8 VIII.- ELEKTROLITOEN DISOLUZIOAK A.- Galderak 165 B.- Problema ebatziak 169 C.- Problemak 175 IX.- OREKA KIMIKOA A.- Galderak 179 B.- Problema ebatziak 182 C.- Problemak 193 X.- AZIDO-BASE OREKA A.- Galderak 201 B.- Problema ebatziak 203 C.- Problemak 226 XI.- DISOLBAGARRITASUNA A.- Galderak 233 B.- Problema ebatziak 235 C.- Problemak 250 XII.- OXIDAZIO-ERREDUKZIO OREKA A.- Galderak 257 B.- Problema ebatziak 263 C.- Problemak 275 TAULAK 281 EMAITZAK 311

11 Formulazioa 9 FORMULAZIOA 1.- Zein da ondoko formula hauetatik ondo ez dagoena? Ondo dauden konposatuen izenak eman, bai funtzionala eta bai sistematikoa. a.- H4As207 b.- H2As c.- H3As04 d.- HAsO3 2.- Zein da ioi tetraamindiklorokromato(iii) delakoaren formula? a.- [CrC1 2 (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.- Br203 b.- Br20 c.- Br205 d.- BrO3 4.- Zein da hidrogenoaren konposatu binario hauetatik existitzen ez dena? Zergatik? Esan besteen izenak, bai funtzionala eta bai sistematikoa. a.- BaH2 b.- NH3 c.- SiH2 d.- CH4

12 Zein da amonio karbonatoari dagokion formula? a.- K 2A1(CO 3 )2 b.- (NH 4 ) 2 CO3 c.- (NH 4 ) 2 C d.- (NH 3 ) 2 CO3 6.- Zein da sulfato bikoitz hauetatik erreala dena? Zergatik ez dute besteek existitzen? a.- KA1(SO4)2 b.- K2A1(SO4)2 c.- A1K(SO4) d.- K2A1(SO4) 7.- Zein da kromo(iii) oxidoaren formula? a.- Cr203 b.- Cr206 c.- Cr03 d.- 03Cr 8.- Zeini dagokio H 3PO4 delako formula? a.- Azido metafosforiko b.- Azido hipofosforiko c.- Azido pirofosforiko d.- Azido ortofosforiko 9.- Zein da ondoko formula hauetatik ondo ez dagoena? Zergatik? Ondo dauden formulei, dagozkien konposatuen izenak eman, funtzionala eta sistematikoa. a.- Hg2C12 b.- CuO c.- HgC12 d.- Zn20

13 Formulazioa Zein formulari dagokio sodio hidrogenosulfuro izeneko konposatua? a.- NaHS b.- Na2S c.- NaHSO4 d.- Na2SO Beheko zilar-konposatuen formulen artean, zein dagokio existitzen den konposatu bati? a.- AgNO3 b.- Ag2I c.- Ag3SO4 d.- Ag Zein da ondoko formula hauetatik, burdina(iii) perklorato izeneko konposatuari dagokiona? a.- Fe2(C104)3 b.- FeC12O7 c.- Fe(C104)3 d.- Fe(C103) Zer esan nahi du 2 03 espresioak? a.- Oxigenozko hiru molekula diatomiko b.- Oxigenozko bi molekula triatomiko c.- Oxigenozko bost atomo, bi molekula osotuz d.- 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.

14 Zein da azido azetikoaren formula? a.- CH3-COOH b.- COOH-COOH c.- CH3-CH2OH d.- HCOOH Beste formulei dagozkien konposatuen izenak jarri Zein da K4[Fe(CN)6] formulari dagokion konposatuaren izena? a.- Burdina(II) hexazianotetrapotasio b.- Potasio hexazianoferrato(ii) c.- Tetrapotasio haxazianoferrato(iii) d.- Potasio zianoburdina 17.- Zein da metil amina izeneko konposatuari dagokion formula? a.- CH3-CN b.- CH3-CONH2 c.- CH3NH2 d.- CH3-CH2NH2 Beste formulei dagozkien konposatuen izenak jarri Zein da CuSO4 5H20 formulari dagokion konposatuaren izena? a.- Kobre(II) pentaaqua sulfato b.- Kobre(II) sulfato pentahidrato c.- Kobre(II) sulfato bostur d.- Horrelako konposaturik ez dago 19.- Zein da K2S0 3 formulari ez dagokion izena? a.- Potasio trioxosulfato(iv) b.- Potasio sulfito c.- Potasio sulfato(iv) d.- Potasio sulfato

15 Formulazioa Zein da burdina(ii) hidrogenosulfato izeneko konposatuaren formula? a.- Fe(HSO4)3 b.- FeSO4 c.- Fe(HSO4)2 d.- FeHSO 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) Zein da CH 3 COO CH 3 formulari dagokion konposatuaren izena? a.- Metil etanoato (metil azatato) b.- Etil metanoato c.- Propanona (azetona) d.- 2-propanol (isopropanol) 23.- Zein da manganesoaren oxidazio-zenbakia, K2[MnC15] konposatuan? formula duen a.- 7 b.- 2 c.- 3 d Zein da merkurio(i) kromato izeneko konposatuari dagokion formula? a.- HgCrO4 b.- Hg2Cr03 c.- Hg2Cr2O7 d.- Hg2CrO Zein da kaltzio-potasio fosfato bikoitza izeneko konposatuaren formula? a.- CaKPO4 b.- Ca2K(PO4)3 c.- CaK(P03) d.- (CaHPO4)(KH2PO4)

16

17 I. Estekiometria 15 I. ESTEKIOMETRIA OHARRA.- Gai honen galderak eta problemak egiteko, tauletan agertzen diren datuak erabili behar dira. A.- GALDERAK I.A.1.- 0,2 molar den disoluzio batek, solutuaren 0,2 mole ditu a g disoluziotan b g disolbatzailetan c cm 3 disoluziotan d cm3 disolbatzailetan e.- 1 mol disolbatzailetan I.A.2.- Ondoko baieztapena zuzena den ala ez erabaki: "Glizerinatan (CH 2OH CHOH-CH 2OH) 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, solutuaren mole-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 hauek izango dira: a.- M = 1,69 m = 1,85 b.- M = 1,59 m = 1,69 c.- M -= 1,69 m = 1,99 d.- M = 1,56 m = 1,55 I.A.4.- Disoluzio likidoetan, zein kontzentrazio-adierazpideak ez du tenperaturaz dependitzen? a.- Normalitateak b.- Molalitateak c.- Molaritateak d.- Ehunekobestea bolumenetan e.- Goikoetatik batek ere ez du tenperaturaz dependitzen

18 16 I.A.5.- Bromato ioiaren transformazioa, bromuroa emateko a.- Oxidazio-prozesu bat da b.- Erredukzio-prozesu bat da c.- Eliminazio-prozesu bat da d.- Protoi-transferezentziazko prozesu bat da I.A.6.- Permanganato ioiak oxidatzaile bezala parte hartzen duenean, Mn2±-ra pasatuz, zenbat elektroi trukatzen dira? a.- 4 e- b.- 5 e- c.-. 6 e- d.- 3 e- e.- 8 e- I.A.7.- Cr 3+-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 du kolore-aldaketa hori? a.- Cr(OH)4 +2H + -3e- -> CrOq + H20 b.- Cr H- -3e- + 4H20 c.- CrO t- + 2e- -> Cr OH - d.- Cr(OH) OH- -3e-Cr0q- + H20 I.A.8.- Zein da kromo-atomoaren oxidazio-zenbakia K 2Cr207 formula duen konposatuan? a.- +2 b.- +3 c.- +6 d.- 2 e.- 3 I.A.9.- Ondoko erreakzio hau doi ezazu KMnO 4 + H 2S + H 2SO 4 -> MnSO 4 + S + K 2SO 4 + H20

19 I. Estekiometria 17 I.A.10.- Kromo(III)-a, sulfato gisan dagoena, kromatotan transformatzen da, aldi berean 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.-kmno 4 +H 202 +H 2SO4 > MnSO4 +K 2SO H20 b.-c1 2 +KOH > KC1O 3 +KCI + H20 c.- P4 + OH +H 20 > PH 3 + H2P02 d.-kmno4 +HCI KC1+MnC12 +C12 +H20 e.- Al +NO +OH- +H 20 > NH 3 + f.-kmno 4 +NaNO 2 +H 20 Mn0 2 +NaNO 3 +KOH g.- CrI3 + C12 + NaOH NaI0 4 +Na 2CrO 4 + NaC1+ H20 h.-coc1 2 +KC1O 3 +KOH Co203 +KC1+ H20 i.-crc13 +KC1O 3 +KOH > K 2Cr04 +KCI + H20 j.- K 3 [Fe(CN) 6 1+ H 202 +KOH K 4 [Fe(CN) 6 1+ H k. - C 2H60(aq)+ Cr203 (aq)+ H + > C2H40(aq)+ + Cr 3+ (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 gehiago pisatzen 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, baldintza normaletan. 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.

20 18 I.A.14.- Ondoko baieztapen hauetatik, zein edo zeintzu daude oker. a.- Pisu molekularra, Avogadro-ren zenbakiaren bezainbesteko molekulen pisua da, gramotan. b.- 1 mol oxigenok, Avogrado-ren zenbakiaren bikoitzaren bezainbeste oxigeno-molekula ditu. c.- Baldintza normaletan neurtutako 22,4 1 anhidrido karbonikotan dagoen 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 O b.- %72,15 Ti eta %27,85 O c.- %60,0 Ti eta %40,0 O d.- %20,0 Ti eta %80,0 O I.A.16.- Zenbat mole berun behar dira 16 g oxigenorekin zeharo erreakzionatzeko ondoko erreakzioaren arabera? 5 Pb(s) (g) Pb203 (s) + 3 PbO(s) a.- 0,833 mol b.- 1,667 mol c.- 0,300 mol d.- 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 1 litro erreakzionatzerakoan zera lortuko da: a.- B-aren 2 molekula b.- C-aren 3 molekula c.- C-aren 1 litro d.- C-aren 2 litro I.A.18.- Demagun H 2(g) + C1 2(g) 2 HC1(g) erreakzioa. 1 gramo hidrogeno eta 5 gramo kloro nahasten direnean, zein elementu egongo da soberan, erreakzioa osoa dela suposatuz?

21 I. Estekiometria 19 a.- b.- c.- d.- Hidrogenoa Kloroa Hidrogenoa eta kloroa, biak Bat ere ez da soberan egongo I.A.19.- Formula enpirikoa eta formula molekularra bat dira a.- b.- c.- d.- Beti Inoiz ere ez Batzutan Konposatu organikoetan bakarrik I.A.20.- Konposatu baten elementuen pisu-portzentaiak, formula enpirikotik eta formula molekularretik kalkulatuz, bat egiten dira a.- b.- c.- d.- Beti Inoiz ere ez Batzutan 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.- b.- c.- d.- C5H7N C7H8N C6H7N CioHi4N I.A ,400 mol H2S-tan a.- b.- c.- d.- e.- Zenbat atomo-gramo daude? Zenbat gramo daude? Zenbat gramo sufre eta zenbat gramo hidrogeno? Zenbat molekula daude? Zenbat hidrogeno-atomo eta zenbat sufre-atomo? I.A.23.- Ondoko baieztapenak arrazonatu, zuzenak ala okerrak diren esanez. a.- b.- c.- Pisu berdineko A eta B elementuen lagin bana badaukagu, atomo- -kopuru berdina edukiko dute. Elementu baten masa atomikoa, atomo baten masa, gramotan, da. 23 gramo sodiok, 16 gramo oxigenok bezainbeste atomo dituzte.

22 20 d.- 5 gramo oxigenotan dagoen atomo-kopurura, 10 gramo oxigenotan dagoen molekula-kopururaren berdina da. e.- Burdina(II) sulfuroaren formula FeS denez, FeS-aren edozein pisutan sufrearen eta burdinaren pisuak berdinak dira. I.A.24.- Amoniakoak eta oxigenoak elkarrekin erreakzionatzen dute, ondoko erreakzioaren (ez doitua) arabera: NH > NO + H20 Baldin 1 mol amoniako eta 1 mol oxigenorekin hasten bada erreakzioa, a.- Erreakzioa bukatzen denean, oxigeno guztia agortu egin da b.- Erreakzioa bukatzen denean, amoniako guztia agortu egin da c.- Erreakzioa bukatzen denean, ur-kopurua 1,5 moletakoa da d.- Erreakzioa bukatzen denean, NO-kopurua 4,0 moletakoa da e.- Goikoetatik, bat ere ez da zuzena I.A.25.- Boroa lortzeko erabiltzen diren mineral nagusienak, kernita (Na 2B 4O7 4H20) eta boraxa (Na2B4O7 10H 20) dira. Zein mineralek ematen du boro gehien kilo bakoitzeko? a.- Kermitak b.- Boraxak c.- Biek berdin

23 I. Estekiometria 21 B.- PROBLEMA EBATZIAK I.B.1.- Konbustio-hodi batean, karbonoz, hidrogenoz eta oxigenoz osotutako konposatu baten 0,850 g erretzen dira, 1,274 g anhidrido karboniko eta 0,696 g ur lortzen direlarik. Beste aldetik, Victor Mayer aparatu batean, konposatu berdineko 0,750 g bolatilizatzerakoan, 295 cm 3 aire deslekutzen dira, 28 C-tan eta 767 mm Hg-tan neurtuak. Tenperatura horretan, uraren bapore-presioa 28,3 mm Hg-takoa da. Determinatu konposatu horren formula 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 erreakzioa hau izango da: (C, H, 0 ) +0 2 > CO 2 + H20 Orain, formula enpirikoa determinatuko da lehendabizi; horretarako, konposatuan zenbat C, H eta O dagoen ikusi beharko da. Lehen, C-a eta H-a determinatuko dira, eta diferentziaz, oxigenoa. Pisu atomikoak tauletan begiratuz, 1 mol CO 2 = 44,009 g, eta 1 mol C = 12,011 g lmol CO 2 1 mol C 44,009 g CO 2 12,011 g C 1,274 g CO 2 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, eta 1 mol H = 1,008 g. 18,015 g H20 0,696 g H20 2,016 g H x g H

24 22 x = 0,078 g H egongo dira konposatuaren 0,580 g-tan. Beraz, 0,580 g-tan dagoen beste enparatua oxigenoa izango da, zeren erreakzio kimiko batetan masa kontserbatu egin behar baita. 0,580 g (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, A hodian dagoen airea deslekutzen du, eta urez beteta dagoen F kanpaira ateratzen da; honela deslekututako bolumena neur daiteke, eta aire-kantitatea izango da substantziaren bolumenaren berdina.

25 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 (273, ) K M ' mol K M = 60,687 g mo1-1 n determinatzeko, 60,687 = (3 12, , ,999) n = 60,096 n n = 1 Emaitza: C 3H 8 0. Konposatua, CH 3 CH 2 CH2OH (1-propanol) edo CH3 CHOH CH 3 (2-propanol) izan daiteke. I.B.2.- Substantzia organiko ezezagun bat, karbonoz, hidrogenoz, oxigenoz, nitrogenoz eta sufrez osotuta dago. 1 1-tako ganbara batean eta 100 C-tan, 1,186 g erretzen direnean, gas bezala bakarrik anhidrido karbonikoa eta ura lortzen dira, presio totala 2,193 atm izanik. Nahastura hau 0 C-taraino hozten denean, ura kondentsatuz, presioa 1,014 atm-tara jaisten da. Substantziaren sufrea azido sulfurikora oxidatzen da, eta bario-gatz batekin prezipita erazten da. Honela, 0,6635 g substantziak 0,943 g BaSO 4 ematen dituzte. Substantzian dagoen nitrogenoa azido sulfuriko kontzentratuaz amoniakora pasa erazten da. Honela, 3,825 g substantziak, 0,415 g amoniako ematen dituzte. Substantziaren masa molarra gutxi gorabehera 159 dela jakinik, determinatu substantziaren formula molekularra. Datuak: R = 0, 082 atm 1 mo1-1k-1

26 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) + 0 2CO2 + H 20 + (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, 1,014 atm 11 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 = n T R T; n T = n H 20 nco2 2,193 atm 1 1 0,082atm 1/(mol K) 373,15K =0,0717mol eta n H20 = 0,0264 mol H20 Orain, konposatuan agertzen diren C-aren eta H-aren ehunekobesteak determinatu ahal ditugu: 0,0453 mol CO 2 = 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 C eta H kantitateak determinatzeko 44,009 g CO 2 12,011g C} 1,994 g CO2 x = 0,544 g C 18,015 g H20 0,476 g H20 2,016 g xgh I x = 0,0533 g H

27 I. Estekiometria 25 eta ehunekobestetan C: 0' = %45,87 C 1,186 H: 0' = %4,49 H 1,186 Sufrearen ehunekobestea determinatzeko zera egiten dugu, (C, 0, N, S, H) oxidatuz,,,, ) n2,04 ' 0, 635 g H 2SO4 + 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, 0, 130 S : 100 0,635 = %20,47 S Nitrogenoaren ehunekobestea determinatzeko, geratzen den informazioa erabiliko da. (C, 0, N, S, H) + H2SO4 3,832 g NH ,415 g eta ehunekobestea determinatzeko: (1 mol NH 3 ) 17,031 g NH3 0,415 g (1 mol N) 14,007 g x x = 0,341 g N N: 0' = %8,90 N 3,832 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, ,47 + 8,90) = %20,27 oxigeno

28 26 Eta ehunekobesteekin formula enpirikoa determina daiteke: 4 ' 49 = 4 45 mol H 1, ' 45 = 7,01 7 H 0,635 20, 47 = mol S 32,066 0,638 = 1,00 --> 1 S 0,635 8, 90 14, 007 = mol N 0,635 =1 >ln 0, ' 27 = 1,267 mol O 15,999 1,268 = O 0, ' 87 = 3,82 mol C 12,011 Formula enpirikoa: C6H7O2NS 3,82 = C 0,635 ' Eta formula molekularra hau izango da: (C6H702NS)n. n-a determinatzeko, masa molekularra erabiliko da. (6 12, , , , ,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 gaseosoarekin erreakzionatzen du, ondoko erreakzioaren arauera: SiC1 4 (g) + H 20 (g) Si0 2 (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, hain zuzen. a.- Behar den ur-kantitatea determinatu. b.- Determina zein den ur-bolumena 300 C -tan eta 723 mm Hg-tan.

29 I. Estekiometria 27 c.- Lortzen den hidrogeno kloruroarekin, litro bat azido klorhidriko prestazen da. Disoluzio hau, potasio permanganatorekin errakziona erazi egiten da, honela kloro-gasa askatuz, ondoko erreakzioaren arabera: KMnO 4 + HC1 > KC1 + MnC1 2 + C1 2 + H20 Potasio permangantozko disoluzioaren 10 ml, azido oxalikotan (etanodioiko) 2 N den 5 ml-tako disoluzio batekin, ondoko erreakzioaren arabera, dekoloratzen direla jakinez, KMnO 4 + H 2C H 2SO 4 > MnSO 4 + K 2SO4 + CO 2 + H20 Kalkulatu, azido guztiak erreakzionatzeko hartu beharko litzatekeen potasio 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 SiC1 4 dagoen. Horretarako, gas ideala bezala konportatzen dela suposatuz, Psic), V = n SiC1 4 R T nsicl4 190 atm ,082 atm 1 mo1-1 K-1 373,15K = 0,5068 mol SiC14 Orain, mole horiekin erreakzionatzeko zenbat mole ur behar diren jakin 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 adjusta daiteke, eta honela geratuko da: SiC1 4 (g) + 2 H 20(g) > Si0 2 (s) + 4 HC1(g)

30 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 = 50,081 V = (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 doitu behar da. Erreakzioa hau denez, KMnO4 + HC1 > KC1 + MnC12 + C12 + H20 oxidazio-erredukziozko ekuazioa da: Mn (+7) KMn0 4 --> Mn (+2) MnC1 2 erreduzitu Cl (-1)HC1 > C1 2 (0) C1 2oxidatu Doiketa egiteko ioi-elektroi delako metodoa erabiliz: 2 (MnOli +8 H+ + 5e-Mn H20) 5 (2 02+2e-) 2Mn0 + 16H' + 10C1- -92Mn 2 + C Eta erreakzioa honela geratuko da doitu ondoren

31 I. Estekiometria 29 2 KMnO HC1 --> 2 KC1 + 2 MnC C H20 Hemendik zera ateratzen da, 16 mol HC1-rekin zeharo erreakzionatzeko, 2 mol KMnO4 behar direla, beraz, 2,0270 molerekin erreakzionatzeko: 2, 0270 nkmn0 4 = = 0,253 mol KMnO Orain, zer bolumen-disoluzio hartu behar den jakiteko, KMnO4-zko disoluzioaren kontzentrazioa determinatu behar da. Horretarako, jakin behar da KMnO4-zko 10 ml-rekin zenbat mol H 2C 20 4 errekzionatzen duten. Horretarako, hauen arteko erreakzioa adjustatu egin beharko da. Erreakzioa hau da: KMnO4 + H 2C H 2SO4 > MnSO 4 + K 2SO4 + CO 2 + H20 Erreakzio hau ere oxidazio-erredukziozko erreakzio bat izango da zeren elektroi-trukaketak baitaude: Mn ( +7) KMnO 4 -> Mn (2 +) MnSO 4 erreduzitu (oxidatzailea) C(+3) H 2C 204 C (+4) CO 2 oxidatu(erreduzitzailea) Ioi-elektroiaren metodoa erabiliz doi daiteke: 2. (Mn e- > Mn H20) 5 (C 20-2CO2 + 2e-) 2Mn04 + 5C > 2Mn O 2 + 8H20 Erreakzio doitua hau izango da: 2 KMn H 2C H 2SO 4 > 2 MnSO 4 + K 2SO CO H20 Hemendik zera agertzen da, 5 mol H 2C204 edukiz, 2 mol KMnO4 behar direla zeharo erreakzionatzeko. Determina dezagun KMnO4-zko 10 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 ( )1=10-2 baliokide 1

32 30 Oxidazio-erredukziozko erreakzioa denez, eta H 2C204-ak 2 elektroi transferitzen dituenez, mole - kopurua = baliokide- kopurua 2 = mol H2C204 Beraz, 10 ml-tan egongo diren KMnO 4-zko moleak hauek dira: nwm ṉ mol KMnO4 Eta kontzentrazioa hau izango da: molaritatea = mole - kopurua litro disol mo1 = 0,2M Disoluzioa, 0,2 M bada, 0,253 mol KMnO 4 hartzeko behar den bolumena hau da: disoluzio-bolumena - 0 ' 253 mol = KMnO 4 0,2 M 0,2 M c emaitza: V = 1,261 d.-kloro-bolumena determinatzeko, beti bezala, lehendabizi moleak determinatu behar dira. Potasio permanganatoaren eta azido klorhidrikoaren arteko erreakzioa ikusiz, behatzen da nola 16 mol HC1 erabiliz, 5 mol C12 lortzen diren; beraz, 2,0270 mol erabiliz: qo2 = 2, = 0,6334 mol C12 16 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 C12 V= 1 atm d emaitza: 14,181 C12

33 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 nitriko lortzen dira, uraren gainean bilduak, 25 C-tan eta 732 mm Hg-tan neurtuak. Kalkulatu: a.- Hasierako lagineko potasio nitratoaren portzentaia b.- Erreakzioan erabili behar den H 2SO4-aren bolumena, dentsitatea 1,80 g cm-3 eta purutasuna %90a direlarik, eta erreakzioan %15a galtzen dela jakinik. Datuak: PH20 (25 C) (bapore-presioa) 23,8 mm Hg. Ebazpena: a.-erreakzioan parte hartu duten potasio nitratoaren moleak determinatu behar dira; horretarako zenbat mole NO lortu diren ikusi behar da, eta erreakzioa doituz gero KNO 3-aren mole-kopurua jakingo dugu. NO-aren moleak determinatzeko, kontutan hartu behar da uretan neurtuta 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, PNO V = nno R T >I1N0 (708,2/760)atm (37,5 10-3)1 0,082 atm 1 mo1-1 K-1 298,15K =1, mo1 Orain, mole horiek lortzeko gastatu diren KNO 3-aren moleak determinatzeko, erreakzioa doitu beharko da. KNO 3 + H 2SO4 + Hg ---> K 2SO 4 + NO(g) + H 20 + HgSO4 Oxidazio-erredukziozko erreakzio bat da:

34 32 N (+5) KNO 3 > N (+2) NO erreduzitu (oxidatzailea) Hg (0) --> Hg (2 +) HgSO 4 oxidatu (erreduzitzailea) Ioi-elektroi metodoa erabiliz: 2 (N II e- > NO + 2 H20) 3 Hg Hg e- 2 NO3 + 8 H Hg --> 2 NO + 4 H Hg+2 Eta erreakzioa, doituta, honela geratzen da: 2 KNO H 2SO Hg --> K 2SO NO + 4 H HgSO4 Ikusten denez, 2 mol NO lortzeko, 2 mol KNO 3 behar dira, beraz, 1, mol NO lortzeko, 1, mol KNO3 beharko dira halaber. 1 gramotako muestran 1, mol badaude, eta KNO 3-aren pisu molekularra 101,102 izanik, 1, mol KNO 3 =1, ,102 g KNO 3 /mol = Eta portzentaia, %14,5a izango da. a emaitza: %14,5a = 0,145 g egongo dira. b.-doitutako ekuazioan ikus daitekeenez, 2 mol NO lortzeko, 4 mol H2SO4 behar dira, beraz, 1, mol NO lortzeko: nx 2 s0 4 =2 1, = 2, mol H2SO4 Baina erreakzioan %15a galtzen bada, 2 mol NO lortzeko azido sulfurikoaren %15 gehiago behar izango da: = 2, mol 100 = 3, mo1 Orain, disoluziotik ze bolumen hartu behar den determinatu behar da, mole horiek edukitzeko. Ikus dezagun lehendabizi zenbat gramo hatu behar diren, eta gero, dentsitatea jakinez, bolumena determina daiteke:

35 I. Estekiometria 33 H2SO4-a purua balitz, 3, ,078 = 0,322g H 2SO4 puru Baina 100 g disoluziotan x 90 g H2SO4 0,322 g x = 0,358g H 2SO 4 (%90) Eta bolumena V = 0,358 g 1,80 g cm-3 = cm 3 _=::: 0,2 ml b emaitza: 0,2 ml

36 34 C.- PROBLEMAK I.C.1.- Kobaltoak bi kloruro formatzen ditu, beraien kloro-portzentaiak hauek direlarik: %56,64 eta %64,38, hurrenez hurren. Kobaltoaren bero espezifikoa 0,1067 cal g- 1 0C- 1 dela jakinik, eta kloroaren pisu atomikoa 35,453 dela jakinik, a.- Kalkulatu kobaltoaren masa molarra b.- Eman kloruro horien formula eta izena I.C ,0 gramotako zink ez-puruzko lagin batek, 129 ml HC1-rekin erreakzionatzen du, zeinaren p'1>su espezifikoa 1,18 g/cm 3 baita, eta pisu protzentaia %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-gatzaren 5,217 gramok, kaltzinazioz, 3,236 g zilar uzten dituzte. Zein da azido horren 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 biltzen direlarik; beruna, PbSO 4 bezala lortzen da, 0,115 g biltzen direlarik eta zinka, 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 lortzen da, erreakzioa osoa izanik. 1,50 g bario bromurotik, 1,05 g bario kloruro lortzen dira. Bromoaren eta kloroaren pisu atomikoak ezagututa, zein da barioaren masa molarra? I.C.6.- Etanoz eta azetilenoz osotutako nahastura baten 30 cm 3, oxigenozko 120 cm 3-rekin erreakzio-matraze batetan jatzen dira. Txinpart eraziz, baporea kondentsatu egiten da hasierako baldintza berdinetan, eta soberan dagoen 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 da oxidoaren izena? I.C.8.- Karbonoz, oxigenoz eta hidrogenoz osotuta dagoen konposatu baten konposizioa hau dela aurkitu izan da: %40; %53,3; eta %6,67 hurrenez hurren. Tenperatura eta presio standardetan, baporearen dentsitatea 2,68

37 I. Estekiometria 35 g 1-1 -takoa da. Determina konposatuaren formula enpirikoa, masa molekularra, eta formula molekularra. I.C.9.- 1,35 g pisatzen duen kaltzio-muestra bat, kuantitatiboki 1,88 g kaltzio oxido purutan transformatu da. Oxigenoaren pisu atomikoa 16,0 bezala hartuz, zein da kaltzioaren pisu atomikoa? I.C.10.- Gas-konposatu baten 0,596 g-tako muestra batek, baldintza normaletan 484 cm 3 betetzen dituenak, bakarrik boro eta hidrogeno ditu. Oxigeno- -soberakina batekin erre zenean, hidrogeno guztia 1,17 g ur bezala birlortu zen, eta boro guztia B 20 3 bezala. Zeintzu dira boroz eta hidrogenoz osotutako konposatu horren formula enpirikoa, fomula molekularra eta pisu molekularra? Zein da konbustioz lortutako B 20 3-aren pisua? I.C.11.- Boroaren anhidrido bat oxigenotan %68,897 da, eta boro kloruroaren dentsitatea airerekiko 4,06 da. Kloroaren pisu atomikoa ezagutuz boroaren pisu atomikoa determinatu, balentzia, eta anhidridoaren eta kloruroaren formulak. Datua: Airearen pisu molekular itxurazkoa: 28,97 I.C.12.- Hidrogenoa lortzeko ondoko erreakzioa erabil daiteke: Al + NaOH + H 20 --> NaA1O2 + H2(g) a.- Erreakzioa doitu b.- 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 da hidrogeno-kantitate hori lortzeko? Sodio hidroxidoaren ur- -disoluzioaren dentsitatea 1,31 g cm- 3 da, eta edukiaren portzentaia, %28. Suposatu hidrogenoa gas ideala bezala konportatzen dela. I.C.13.- Azido sulfurikoa fabrikatzeko "kontaktu" delako prozesuan, anhidrido sulfurosoa emateko sufrea airetan erretzen da. Anhidrido sulfuroso gehi aire nahastura katalisatzaile baten zehar pasa erazten da, katalisatzaile hori dibanadio pentoxidoa izanik. Honela anhidrido sulfurikoa lortzen da. Determina 100 kg sufre, anhidrido sulfurikotan transformatzeko behar den aire-bolumena, 27 C-tan eta 1 atm-tan neurtua, airearen oxigeno edukia, baldintza horietan, %21 dela jakinik, eta %15aren soberakin bat erabiltzen dela kontutan harturik.

38 36 I.C.14.- Sodio kloruroz eta urez osotutako disoluzio baten elektrolisia eginez, lortzen den gasa kloroa da. Erreakzio honetan hidrogeno gasa eta sodio hidroxidoa ere agertzen direla, eta etekina %70 dela jakinik determinatu a.- Sodio klorurozko 2,5 kg-tik lor daitekeen kloro-bolumena, 780 mm Hg-tan eta 298 K-tan neurtuz. b.- Erreakzioan lortutako gas-nahastura uretan biltzen badugu, 25 C-tan eta 1000 mm Hg-tan (presio osoa), zeintzu dira sodio klorurozko 1 kg-tatik lortzen diren gasen presio partzialak? Datua: P, (H 20, 25 C) = 17,5 mm Hg I.C.15.- Kaltzio karbonatozko lagin baten 0,5 g eta azido klorhidrikotan 0,0985 M den 50 ml-tako disoluzio bat elkarrekin nahasten dira. Erreakzionatu ondoren, soberan geratzen den azido klorhidrikoa, sodio hidroxidotan 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 dutela erreakzionatzen ez azido klorhidrikoarekin ez eta sodio hidroxidoarekin ere. I.C.16.- Azido azetikoa karearekin (kaltzio oxido) neutralizatzerakoan, kaltzio azetato bihurtzen da. Azken produktu honen kaltzinazioz, azetona eta kaltzio karbonatoa lortzen dira. Prozesu bakoitzaren etekina %93 dela jakinik, kalkulatu %97,2ko purutasuna duten 250 kg azido azetikotik lor daitekeen azetona-kantitatea. I.C.17.- Fosfamina (PH 3) gasa, P4 delakotik ondoko erreakzioaren bidez lor daiteke: P4 (s) + NaOH(aq) + H 20 NaH2PO2 + PH3(g) a.- Determinatu lor daitekeen PH 3-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)-aren bolumena NaOH-aren kontzentrazioa 0,39 M dela jakinik eta erreakzioaren etekina %90 dela kontutan harturik. I.C cm3 hidrokarburo gaseosoz eta 84 cm 3 oxigenoz osotutako nahastura leher erazi egiten da. Ondorioz, 60 cm 3-tako hondakin gaseoso bat

39 I. Estekiometria 37 geratzen da. Hondakin hau, potasarekin tratatuz, 12 cm 3-tara murrizten da, hau oxigenoa delarik. Zein da hidrokarburoaren formula? I.C.19.- Karbono monoxido gehi azetileno nahastura bati 100 cm 3 oxigeno gehitzen zaizkio. Nahastura erre erazten da, eta hasierako presio- eta tenperatura-baldintzetara itzuliz, 100 cm 3-tako bolumen bat geratzen da, zeina potasazko disoluzio batetatik pasatu ondoren, 35 cm 3-tara gutxitzen baita. Determinatu nahasturaren konposizioa. I.C.20.- Sulfuro ferrosozko lagin baten purutasuna determinatzeko, beraren 0,617 g, azido klorhidrikoarekin erreakziona erazi egin ziren, FeS + HC1 (aq) > H2S (g) + FeC1 2 (aq) etekina %80 izan zelarik. Askatutako hidrogeno sulfuro gasa, zilar nitratozko disoluzio batetatik pasa erazi zen, eta lortutako zilar sulfurozko prezipitatua iragazi, garbitu eta poliki sikatu egin zen, zilar sulfuroaren 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 pertsona batek konortea galtzeko behar den sulfuro ferrosoaren pisua, gelako presioa 740 mm Hg-takoa eta tenperatura 22 C-takoa izanik? c.- b apartatuaren hidrogeno sulfuroa lortzeko, zein da erabili behar den azido 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 NH > 6 H NO 2 NO + 02 > 2 NO2 2 NO 2 + H20 > HNO 3 + HNO2 3 HNO2 > HNO NO + H20 a.- Determinatu 35 C-tan eta 0,5 atm-tan dagoen amoniako-bonbona batetatik zer boluen amoniako hartu behar den, ondoko ezaugarriak dituen azido nitrikozko 1 litrotako disoluzio bat prestazeko: disoluzio

40 38 honen 5 cm 3 baloratzeko, hidroxido sodikotan 0,1 M disoluzio baten 50 em 3 behar dira. b.- Determinatu lehen erreakzioaren bidez lortzen den NO delakoaren bolumena, 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, substantzia honen 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 amoniako gasa formatzen da, eta hau 0,208 cm 3 azido klorhidrikoaren (purutasuna %36,8 eta dentsitatea 1,19 g cm- 3) gainean batzen da. Honela amoniakoak eta azido klorhidrikoak erreakzionatzen dute, azidoa soberan geratuz, eta soberan geratzen den kantitate hau neutralizatzeko, bario hidroxidotan 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.- Pb 304 formula duen berun oxidoa berotzerakoan, deskonposatu egiten da, oxigenoa eta beste berun oxido desberdin bat emanez. Baldin 2,750 g Pb 304 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 zehar hedatzen da. Azidoak aluminioa disolbatzen duela suposatuz, zein izango da egindako zuloaren azalera? Datuak: Aluminioaren dentsitatea, 2,708g/cm3 Aluminio-paperaren lodiera, 0,10 mm. I.C.25.- Ondoko metal hauetatik zeinek ematen du hidrogeno gehien azido klorhidriko diluituarekin erreakzionatzerakoan, gramo bakoitzeko, Na, Mg, A1 edo Zn?

41 II. Gas-egoera 39 II. GAS-EGOERA OHARRA: Gai honen galderak eta problemak egiteko, tauletan agertzen diren datuak erabili behar dira. II.A.- GALDERAK II.A dm 3-tako ontzi batean, CO 2 gaseoso kantitate bat dago, 373,15 K- -etan eta mm Hg-tan. Gero CO 2-a tako ontzi batetara pasatzen da, 373,15 K-etan. a.- Gasaren molekulen artean egongo al da elkarrakziorik lehen baldintzetan? b.- Baldintza berrietan, elkarrakzioak gehitu, gutxitu ala berdinak izango 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, baldintza bietan? Nola determina daiteke? f.- Nola azal daiteke CO 2-aren konprimagarritasun-faktorearen (z = pv/rt) aldaketa presioa gehitzerakoan? Zergatik gertatzen da? II.A tako eta 1 1-tako bi ganbara daude, bakoitzean 1 mole gas dagoelarik, 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.

42 40 II.A tako ganbara batean, 25 C-tan eta 760 mm Hg-tan dauden oxigeno eta hidrogeno molekula-kopuruak berdinak dira. Esan ondoko esaldiak zuzenak diren ala ez, azalduz. a.- Batezbestean, hidrogeno-molekulak oxigeno-molekulak baino bizkorrago higituko dira. b.- Batezbestean, segundo batean, hormekin hidrogeno-molekula gehiago txokatzen dute. c.- Ganbaratik oxigenoa ateratzen bada, ganbarako presioa 190 mm Hg-taraino baxatuko da. d.- Hidrogenoaren eta oxigenoaren batezbesteko energia zinetikoak berdinak 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 konparaketa bat egin. b.- Nola determina daitezke gas bien bero-kapazitatea, aurkitzen diren baldintzetan? Bero-kapazitateak aldagu egin daitezke, tenperatura 800 C-tara igoten bada? c.- Oxigenoa, 45 C-tara berotzen bada, eta helioa 3 C-tara hozten bada, zer gertatuko da bi gasen batezbesteko abiadurarekin? Eta abiadura-distribuzioekin? d.- Gas biak 20 atm-tako presiora eramaten direnean, helio gasaren konprimagarritasun-faktorea 1 izaten segitzen duela, eta oxigeno gasarena 1 baino txikiago dela ikusten da. Konportamendu hau azaldu, zergatik gertatzen den arrazonatuz. II.A.5.- a.- Gas bat ideal bezala kontsideratzeko, zeintzu baldintza bete behar ditu? b tako ganbara batean, 10 mol CO 2, 40 C-tan eta 3 atm-tan, sartzen dira. Gas hau, aurreko baldintzetan, ideal ala erreal bezala konportatuko da? Arrazonatu. c.- Gas bat, ideal bezala ezin daitekeenean kontsideratu, bere konportamendua van der Waals-en ekuazioaren bidez azal daiteke. Egoera-ekuazio honetan agertzen diren korrekzio-faktoreen adierazpen fisikoa azaldu, justifikatuz. II.A.6.- A gas baten mole bat baldintza batzutan aurkitzen da, zeintzuetan bere presioaren eta betetzen duen bolumenaren biderkadura, alde batetatik, eta tenperaturaren eta gasen konstantearen arteko biderkadura, bestetik, desberdinak baitira.

43 II. Gas-egoera 41 a.- Nola azal daiteke, gasen teoria zinetikoaren bidez, konportamendu hau? b.- pi presio determinatu batean, p 1V > RT, eta p 2, 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 tako ganbara batean, 340 K-tan eta 0,3 atm-tan, gas baten 0,032 mol aurkitzen dira. a.- Gas-molekulen artean elkarrakzioarik egongo da? Zergatik? b.- Tenperatura berdinean, gas guztia 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 T edozein izan arren. b K-tan, 1 1-tako ganbara batean, 1 mol gasek 7 atm-tako presioa egiten du, horregatik, bolumen eskludituaren efektua nagusi izanik, gas erreal bezala konportatzen da. c. Hidrogeno-gasa difusagarricna da. d.- Gas erreal baten 1 molerentzat, konprimagarritasun-koefizientea konstantea da presio-balore bakoitzarentzat, eta beste magnitudeez ez du inolako dependentziarik. II.A.9.- Ganbara batean, eta xafla batez bereiztuta, nitrogeno-gasa eta helio-gasa sartzen dira. Xafla hori poruduna bada, zer gertatuko litzateke eta nola? a.- Gas biak nahastu eta gero, xafla porodun askotatik pasa erazten dira. 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?

44 42 B.- PROBLEMA EBATZIAK II.B tako A ontzi batean nitrogenoa 25 C-tan eta 5 atm-tan dago, eta beste 4 1-tako B ontzi batean, oxigenoa 50 C-tan eta 2 atm-tan. Ontzi biak komunikatu 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 idealaren ekuazioa erabiliz, determinatzen dugu: 5 atm 2 1 pn2 VA = n N2 R TA ; n N _ - 0,082 atm 1 mo1-1 K- I (273, )K = 0,409 mol Berdin B ontzian dagoen oxigenoaren mole-kopuruarekin V ro2 B n 2 =DR TB 2 atm 4 1 0,082 atm -1. mo1-1 K- 1 (273, ) K = 0,302 mol Ontzi biak komunikatu ondoren, mole-kopurua mantendu egingo da, eta bolumena bien gehiketa izango da. Presio totala determinatzeko: nt R T PT VT =nt.r-t PT = VT

45 II. Gas-egoera 43 _(, ,302) mol 0,082 atm 1. mo1-1 K- I (273, ) K P T (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, ,409 mol) Eta nitrogenoarena: m2 1 x, x- Presio partzialak honela geratzen dira: Po2 = x02 PT = 0,425. 3,043 atm =1,293 atm PN2 X N 2 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-kopurua determinatzeko, bukaeran B ontzian dauden oxigeno-moleak determinatu behar dira. Oxigenoa gas ideala bezala konportatzen dela suposatuz, 1,293 atm 4 1 p02 V B = n 02 R T ; n 2 = 0,082 atm 1 mo1-1 K- I (273, ) 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

46 1 44 II.B.2.- Egun heze batean, tenperatura 110 F izanik ur-baporearen presioa, atmosferan, 66 mm Hg da. Aire sikuan, eta moletan adierazita, %20 mole 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 molarra determina daiteke Dalton-en presio partzialen legea aplikatuz. PH 20 = X H 20 'PT PH2O = 66 mm Hg 66 mm Hg x = = 0,0799 H2 ( )mm Hg PT = Pairea + PH2O = =760 mm Hg +66 mm Hg a emaitza: x 1120 = 0,0799 b.- Airea sikua denean, konposizioa ehunekobestetan -moletan- hau bada, % %80 N2, frakzio molarrak hauek izango dira: 0 0 x02 =, 2 x 0 80 N2 - ' Airea hezea denean, oxigenoaren eta nitrogenoaren arteko erlazioa berdin mantenduko da, eta aire hezean denez, x02 + x N2 = 1 0,0799 = 0,9201 zeren frakzio molarren gehiketa 1 baita. Eta nitrogenoaren eta oxigenoaren proportzioak berdinak direnez, x02 = 0,2-0,9201 = 0,1840 xn2 = 0,8-0,9201 = 0,7361

47 II. Gas-egoera 45 Beraz, moletan adierazita, aire hezearen ehunekobesteak hauek izango 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 ,6211 g N2 = 27,9481 g. Eta ehunekobesteak, pisutan, hauek izango dira: H20: 1, , = %5,15 5, : 100 = %21,07 27, ,6211 N 2 : 100 = %73,78 27, 9481 b emaitza: %5,15 ur, pisutan 111.B tako ontzi batean, 5 1 oxigeno 2 atm-tan eta 10 1 nitrogeno 4 atm-tan sartzen dira. Nahastu ondoren, 25 1, 1 atm-tan irteten uzten dira, prozesu guztian tenperatura 25 C-tan mantentzen delarik. Determinatu: a.- Nahasturaren presio totala, eta gas bakoitzaren presio partziala bukaeran. b.- Oxigeno eta nitrogeno-kantitateak gramotan.

48 46 Ebazpena: a.- Presio totala eta presio partzialak determinatzeko, lehendabizi ontzian zenbat mole sartu diren, eta gero ontzitik zenbat mole atera diren determinatu behar da. Sartzen den mole-kopurua determinatzeko, gas idealaren ekuazioa aplikatzen dugu: Po2. V = no 2 R T; pn2. V = n N2. R T; 2 atm 5 1 n 2 = 0,082 atm 1. mo1-1k- 1 (273, ) K = 0,409 mol oxigeno 4 atm 10 1 nn ,082 atm 1. mo1-1k- 1 (273, ) K =1,636 mol nitrogeno Irteten den mole-kopurua, berdin determina daiteke: atm pv = n R T; n = 0,082 atm 1 mo1-1 K- I (273, )K =1, 023 mol atera dira Ontzian geratzen den mole-kopurua hau izango da: (0,409 mol ,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 ,15 K rt = 2 1 =12,49 atm bukaeran Presio partzialak determinatzeko, 1,022 moletatik zenbat diren oxigeno eta zenbat nitrogeno jakin behar da. Horretarako, frakzio molarra nahastura egin ondoren konstante mantenduko dela kontutan hartu behar da; zeren ontzitik ateratzen den gasa ontziaren barruan geratzen den gasaren konposizio berdinekoa izango baita. Beraz, xo, (ontzian, hasieran) = (ontzian, irteterakoan) = x 02 (ontzian, bukatzerakoan)

49 II. Gas-egoera 47 Gauza berdina nitrogenoarekin. Oxigenoaren frakzio molarra, hasieran, hau izango da: nn 0,409 mol xo_ = = no2 +n N2 (0, ,636)mol ' Frakzio molarren gehiketa 1 denez, xn2 = 0, 8 Beraz, no2 = n T 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 = X02 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 ,5 1-tako erreakzio-ganbara batean, 298,15 K-etan, butanoa erretzen da; butano-gasaren eta oxigenoaren hasierako presio partzialak 0,1 eta 1 atm direlarik 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 amaitu eta gero? Datua: Uraren bapore-presioa, 298,15 K-tan = 23,8 mm Hg

50 48 Ebazpena: a atala determinatzeko, bukaerako presio partzialak determinatu beharko dira, eta horretarako erreakzioa idatzi eta doitu egin beharko da: C41-110(g) (g) 4CO 2 (g)+ 5 H20(1) Konbustio batean, CO 2 -a gas-egoeran lortzen da, eta H 20-a egoera likidoan. Zenbat lortuko den jakiteko, hasieran zenbat zegoen jakin beharko da. Horretarako, butanoa gas ideala bezala konportatzen dela suposatuz, nc = 0,1 atm 18,5 1 = 0,07567 mol R T = 0,082 atm 1- mo1-1 K ,15K Pc v Po, V = 1 atm 18,5 1 no = 2 R - T 0,082 atm l mo1-1 K ,15 K = 0,7567 mol Erreakzioaren estekiometria kontutan hartuz, eta erreakzioaren etekina %100 dela suposatuz, 13 Cath o CO2 5 H20 2 t = 0 0, , t = ,7567 [--- 0,07567 ) --> 2 4.0, ,07567 Bukaeran, nc4h-10 0 n = mol co2 no 2 = 0,2648 mol n/420 = 0,3784 mol Bukaeran, gas-egoeran geratzen diren substantziak 0 2-a, CO 2-a eta baporatzen den ura izango dira. Beraien presioak hauek izango dira:

51 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 ,15K _ Pco2 = v 18,5 1 = 0,400 atm no2 R T 0,2648 mol 0,082 atm 1 mo1-1 K ,15K Po2 = 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 = = 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, molekula baten batezbesteko energia zinetikoa, zera da: 3 3 E z = k T; eta n molerentzat, E z = n R T 2 2 Beraz, n, mole-kopurua, determinatu behar da; gas idealaren ekuazioa erabiliz, PT V = n T. R. T; n T = PT V = 0,781 atm 18,5 1 R T 0,082 atm l mo1-1. K ,15K =0,591 mol Ez(totala)=-32n.R T 3 = 0 591mo1 8,3144 J mo1-1 -K ,15 K = 2 ' = 2198 J b emaitza: energia = 2,20 kj

52 50 II.B.5.- Bolumen berdineko bi ontzi hidrogenoz beteta daude, bata 0 C-tan eta 1 atm-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 dela suposatuz, zera beteko da: p l V I = n ir 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 it2 _ 1 atm ( ,15)K p 2 n 2T2 n 2 p 2T15 atm ( ,15)K 0,4197 Molekula kopuruen arteko erlazioa berdina izango da, zeren edozein substantziaren mole batean beti molekula-kopuru berdina egongo baita; molekula-kopuru hori Avogadro-ren zenbakia deitzen da: NA = 6, molekula/mol a emaitza: 0,4197 b.- Molekula baten batezbesteko energia zinetikoa honela adieraz daiteke: = 1 mv2 2 3kT Ez = 3 kt 2

53 II. Gas-egoera 51 Ontzi bakoitzean: v i = 3k Ti m 1. ontzian 1 3k T2 V2 - m 2. ontzian non k, Boltzmann-en konstantea, eta m, H 2-molekula baten masa baitira. Honela, molekulen batezbesteko abiaduraren erlazioa: v 2 T 1 = 1. V3 T2 v2i V2 2 1/2 ( 273,15 K \i/2 = 0, ,15 K Nahiz eta zehazki zuzen ez izan, hurbilketa bat egin daiteke, eta zera esan: -21 1/2 {v 1 = Horrela, = 0,690 V 2 b emaitza: 0,690 c.- Momentu lineala honela adieraz daiteke: m v Erlazioa hau izango da: M H 2 V I vi = = 0,690 M 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

54 52 Beraz, erlazioa honela geratuko da Ez, _ Tl_ 273,15 K = Ez2 T2 573,15 K ' d emaitza: 0,477 II.B ,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 bolumena determinatzea nahi da. Baldintza bietan determinatu, eta errorea zeintzu izango diren, kasu bietan, a.- Gas idelaren legea aplikatuz b.- Van der Waals-en legea aplikatuz. Datuak: Karbono monoxidoaren van der Waals konstanteak. a 1,49 atm 12 mo1-2; b = 3, mo1-1 Ebazpena: Erroreak determinatzeko, bolumen esperimentala determinatu behar da edozein kasutan. Horretarako, konprimagarritasun-faktorea erabil daiteke. 1 molek betetzen duen bolumena hau izango da: p V z R T z = V = R T 298,15 K-etan eta 75 atm-tan 298,15 K-etan eta 800 atm-tan V p 0 ' ,082 atm 1 mo1-1 K , 15 K = 0, mo1-1 = 75 atm

55 II. Gas-egoera ,15 K-etan eta 800 atm-tan , atm 1 mo1-1 K ,15 K vesp =' 800 atm = 0, mo1-1 Mole batek egiatan betetzen duen bolumena jakinik, lege batak eta besteak aurresaten duenarekin konpara daiteke, erroreak determinatuz. a.- Gas idealaren ekuazioa aplikatuz, 298,15 K eta 75 atm-tan, mole batentzat: P V = R T; Videala 0,082 atm 1 mo1-1 K ,15 K 75 atm = 0, mo1-1 Errore absolutua = I balore exaktua - balore kalkulatua I = = I 0,3234-0,3260 I = 0,0026 errore absolutua Errore erlatiboa (%) = 100 balore exaktua 0,0026 0, = %0,84 Gauza berdina 298,15 K eta 800 atm-tan eginez: Errore absolutua: Videala atm 1 mo1-1 K , 15 K = 0, mo atm Ea =10, , = 0,02265 Errore erlatiboa E = 0 ' = %42,57 r 0,05321

56 54 Ikusten denez, zenbat eta presioa altuago izan, gasaren idealtasuna txikiagoa da, eta ekuazio hau erabiltzerakoan egiten den errorea gero eta handiagoa ohi da. a.- %0,84; %42,57 b.- Bolumena determinatzeko van der Waals-en ekuazioa aplikatzerakoan, kontutan eduki behar dena zera da, ekuazio hau hirugarren gradukoa dela bolumenarekiko. Honelako ekuazioak ebazteko metodo berezi batzu daude, eta hauetariko bat, metodo iteratibo deritzona, erabiliko da hemen. Ekuazioa hau da: (V - b) p a + = R T(mole bakoitzeko) Metodo iteratiboa honela aplika daiteke: lehendabizi, ekuazioa berrordenatu egin behar da, alderdi batean V hutsa agertu behar delarik, eta beste guztia beste alderdian: R T V = + 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 den bolumena. Balore hori ekuazioan ordezkatuz, V'-aren balore bat aterako da. V'-aren balorea eta jarri dugun V-aren balorea berdinak badira, hori izango da ekuazioaren soluzioa; berdinak ez badira, lortutako V'-aren balorea V-an ordezkatuko dugu, V' berri bat lortuz. Prozesua errepikatu egiten da jarritako V-a eta lortutako V'-a berdinak izan arte. Honela, 298,15-etan eta 75 atm-tan, hasierako bolumena, V, gas idealaren bidez lortutako bolumena hartuz, V = 0, mo1-1: V' = atm 1 mo1-1 K ,15 K ' 75 atm atm 1 2 mol-2 (0, mo1-1)2 + 3, mo1-1 = V'= 0, mo1-1

57 II. Gas-egoera 55 Lortutako V'-a eta hasierako V-a desberdinak direnez, V'-aren balorea jarriko dugu orain V-aren tokian: Desberdinak direnez, prozesua errepikatu egingo dugu: V = 0, mo1-1 V = 0, mol-1 V = 0, mo1-1 V = 0, mo1-1 V = 0, mo1-1 V' = 0, mol-1 V' = 0, mo1-1 V' = 0, mo1-1 V' = 0, mo1-1 V' = 0, mo1-1 Beraz, van der Waals-en ekuazioa erabiliz lortutako bolumena: VvdW 0, mol-1 Errore absolutua: Ea = I 0,3234 0,3101 I = 0,0133 Errore erlatiboa E 0,0133 r 0, = %4,11 Ikusten denez, baldintza hauetan, van der Waals-en ekuazioa erabiliz lortzen den errorea handiagoa da, gas idealaren ekuazioa erabiliz 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. Hasierako bolumen bezala gas idealaren ekuazioa erabiliz lortzen den bolumena erabiliko da, V = 0, mo1-1 = 0 ' 082 atm 1 mo1-1 K- I 298, 15 K + 3, mo atm atm 12mo1-2 ' (0, mo1-1)2 = 0, mo1-1

58 56 Desberdinak direnez, prozesua jarraitu beharko da: V = 0, mo1-1 V = 0, mo1-1 V = 0, mo1-1 V = 0, mo1-1 V = 0, mo1-1 V = 0, mo1-1 V' = 0, mo1-1 V' = 0, mo1-1 V' = 0, mo1-1 V' = 0, mo1-1 V' = 0, mo1-1 V' = 0, mo1-1 Errore absolutua: 10, , = 0,00684 Errore erlatiboa: 0' = %12,85 0,05321 Baldintza hauetan, van der Waals-en ekuazioa erabiliz egiten den errorea txikiagoa da. b emaitza: %4,11; %12,85 ILC.- PROBLEMAK II.C.1.- Hidrogeno kloruroaren dentsitatea determinatu a.- Baldintza normaletan. b 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 den presioa, mm Hg-tan, atm-tan eta Pascaletan. Datua: p (Hg) = 13, 59 g cm-3

59 II. Gas-egoera 57 II.C.3.- Bunsen metxero batek 773 torr-etan eta 28 C-tan, 5 1 min- 1 metano erretzen dituela jakinik, eta metanoak oxigenoarenkin erreakzionatzen duenean anhidrido karbonikotan eta uretan transformatzen dela kontutan harturik, zenbat litro oxigeno, airean aurkitzen den baldintzetan, eman behar zaio metxeroari minutuko? Airearen oxigeno-edukia, 25 C-tan eta 1 atm-tan, %21a da, bolumenetan. II.C.4.- Erreketa batean lorturiko gas batek konposizio hau dauka (ehunekobeste bolumenetan): CO 2: %10,5; CO: %1,1; 0 2: %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, 546,15 K-etan eta 0,75 atm-tan neurtuak. Nahasturaren bolumena 224 ml da 273 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 zein den gelditzen den gasaren presioa 273 C-tan, bolumena 224 ml izanik. c.- Determinatu nahasturaren presioa ur likidoa ateratzen ez denean, bai 373 C-tan bai 273,15 K-etan. Uraren bapore-presioa arbuiatu 273,15 K-etan. II.C.6.- Tenperatura, 383 K-etan konstante mantenduz, ondoko erreakzioa matraze itxi batean egiten dugu: CH CO2 + H20 Erreakzioaren hasieran, 0,010 mol metano eta 0,030 mol oxigeno ditugu, presio totala 1 atm delarik. Tenperatura horretan erreakzioa amaitu ondoren, 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?

60 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 litrotako matraze batean 10 g hidrogeno eta 64 g oxigeno nahastatzen dira. 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 bolumena 70,18 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 metano nahastura ekipisutar baten presio totala 1450 mm Hg da, eta metanoaren presio partziala, 1050 mm Hg da. Gasak ideala bezala konportatzen direla suposatu. 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.

61 Gas-egoera 59 II.C.11.- Ziklopropano gehi oxigeno nahastura batek, 290 K-etan 2 litro betetzen ditu, bakoitzaren presio partzialak, 170 mm Hg eta 570 mm Hg direlarik hurrenez hurren. Nahastea erre erazten da. Gasak idealak suposatuz, a.- Determinatu lortzen den nahasturaren konposizioa, etekina %100 dela suposatuz. b.- Lortzen diren gasen presio partzialak kalkulatu. c.- Lortzen den nahasturaren energia zinetiko totala determinatu. Uraren bapore-presioa arbuiatu. II.C 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, J K-1 II.C cm-tako hodi batean hidrogeno kloruroa eta amoniakoa sartzen dira, bakoitza mutur batetik, eta denbora berean. Determina ze distantziatara, hidrogeno kloruroa sartu den muturretik neurtuta, sortuko den 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, baldintza normaletan, 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 tako A ontzi batean dinitrogeno tetraoxido gasa dago, 40 C-tan eta 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.

62 60 b.- Gas biak, 3 1-tako C ontzi batean, 60 C-tan, nahastatzen dira. Determinatu gas bakoitzaren presio partziala eta presio totala. Zein izango 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-kapazitatea determinatzeko? b.- Eta 900 C-tan? cv-a kalkulatu kasu bietan. II.C tako ontzi metaliko batean 1600 g oxigeno daude. Ontziaren hormek 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 oxigenoarentzat a = 1,36 atm 12 mo1-2, b = 3, mo1-1 II.C C-tan anhidrido karbonikozko mol batek eta amoniakozko beste mol batek, 447,5 1-tako bolumena betetzen dute, biak egiten duten presioa berdina delarik; alderantziz, 0,3 1-tako ontzi batean sartu ondoren presio desberdina egiten dute. Determinatu a.- Gas bakoitzak egiten duen presioa ontzi bietan. 1.- Gas ideala bezala eta 2.- 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 PNH 3 (0, 3 1) = 39 atm, erroreak determinatu. c.- Gas bien emaitzak konparatu, eztabaidatuz.

63 II. Gas-egoera 61 Datuak: Van der Waals-en konstanteak CO 2 NH 3 aiatm 1 2. mol -2 3,59 4,17 b/12 - MO1-2 4, , Ganbara batean 10 1 etileno daude, tenperatura 323,15 K delarik. Ze pisu-frakzio askatuko litzateke, presioa 150 atm-tatik 50 atm-taraino jaitsiko 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, mo1-1.

64

65 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 aurkitzen dira, baina beren konduktibitate elektrikoak oso desberdinak dira, hots, aluminioa metala da, silizioa erdieroalea eta sufrea isolatzailea. Desberdintasun hau azaldu, elementu bakoitzaren egitura elektronikoan oinarrituz Demagun ondoko substantziak: sodioa, germanioa, metanoa, neona, potasio kloruroa eta ura, a.- Van der Waals-en indarren bidez lotutako solido errepresentatiboena aukeratu, inguruko tenperatura baino askoz ere baxuago batean funditzen dena. b.- Konduktibitate elektriko handiko solido errepresentatiboena aukeratu, 200 C ingurutan funditzen dena. c.- Atomoak lotura kobalenteen bidez lotutako solido errepresentatiboena aukeratu, fusio-puntu altukoa dena. d.- Solido ez-eroale errepresentatiboena aukeratu, funditzerakoan eroale on 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 kontutan edukiz, azaldu zergatik n-pentanoa 130 C-tan funditzen den eta

66 64 neopentanoa, 20 C-tan. Datua: neopentano: CH 1 3 CH 3 C CH3 CH3 III.5.- Azaldu ondoko serieen fusio-tenperaturaren ordena, lotura intermolekularren 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 dira errespektiboki. 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 baino sendoago baita". Zientifikoki ze errore dago baieztapen honetan? III.8.- Suposatu silizio-kristal batean, ondoko elementuen atomo-kopuru txiki bat sartzen dela. Erdi-eroaleak formatuko lirateke? Horrela bada, ze motatako erdi-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 kristalinoa edo 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. Zein desberdintasun 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)

67 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? Ondoko konposatuak egoera solidoan aurkitzen dira: H20, Ag, FeS, Si a.- Solido hauen propietateen arteko diferentziak jar itzazu, kasu bakoitzean agertzen diren indar desberdinak argi adieraziz. b.- Solido horiek likidotzen badira, nola aldatuko dira beren propietateak? H 20-aren salbuespenaren zergatikoa adierazi, dentsitatea kontutan hartuz. c.- Sare-akatsen eraginez solido hauen propietateak alda daitezke? Adibideak jarri, esplikatuz Azaldu zergatik, tenperatura berdinean, helio likidoaren tentsio superfiziala neon likidoarena baino txikiagoa den Ondoko likidoak biskositate hazkorraren arabera ordenatu: a.- CH 3OH(1) b.- H2C = 0(1) c.- CH4(1) d.- CH2OHCH2OH(1) Aluminioa beroaren eta elektrizitatearen garraiatzaile ona zergatik den azaldu, silizioa ez den aldetik. Silizioaren konduktibitatea hobeagotzeko metodoren bat gogoratuko zenuke? 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? Ondoko esaldiak eztabaidatu HF(s)-aren fusio-tenperatura, HC1(s)-arena baino handiagoa da, eta HC1(s)-arena, HI(s)-arena baino txikiagoa.

68

69 IV. Zinetika kimikoa 67 IV.A.1.- Demagun ondoko erreakzioa: IV. ZINETIKA KIMIKOA aa+b13.--> mc+dd A.- GALDERAK Nola a1datuko dira a.- Abiadura-konstantea b.- Ordena totala eta ordena partzialak c.- Aktibazio-energia d.- 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 eta estudio zinetiko bat eginez, zer datu lor daiteke? b.- Erreakzioaren estudio orokor bat egiteko, estudio termodinamikoa eta 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-aren kontzentrazioa gehitzerakoan, proportzio berdinean B-aren kontzentrazioa gehitzerakoan baino? b.- Ze eragin du tenperatura-aldakuntzak erreakzioaren 1.- Abiadura-konstantean? 2.- Aktibazio-energian? 3.- Mekanismoan c.- Esperimentalki, erreakzioaren abiadura honela adieraz daitekeela aurkitu da, v = k,n[a]2[b11/2 Ekuazio hau justifikffzeko, on&oko mekanismoa proposatu da,

70 68 A + A F + B G + G F + H ki > F + G k2 G + C k3 >H+F+D 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 lehen ordenako izango dela eta B-arekiko ere lehen ordenako dela esan dezakegu? 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 mo1-1 izanik CH 3OH(1) (g) <--=> CO 2 (g) + 2H 20 (1) 2 a.- Posible da erreakzio hau prozesu elemental baten bidez gertatzea? Zer esperimentu egin behar dira erreakzioaren abiadura determinatzeko? b.- Erreakzioa prozesu konplexu baten bidez gertatzen bada, orekara heltzen 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, nola determina daiteke erreakzioaren oreka-konstantea? Zer parametro edo 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?

71 IV. Zinetika kimikoa Tenperatura honetan erreakzio hau espontaneoago den ala ez jakiteko, zer datu edo funtzio ezagutu behar da? IV.A C-tan eta 1 atm-tan ondoko erreakzioa gertatzen da, A+B >C a.- Ahalik eta zehazkien azaldu, nola determinatu ahal den erreakzioaren abiadura-konstantea, jakinez erreakzioaren ordena partzialak A- eta B-arekiko ez direla osoak. b.- Adibidez, erreakzioaren ordena A-arekiko 1,8 da, eta B-arekiko 0,4 1.- 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 abiadura aldatzea, mekanismoa aldatu gabe, posible da 1.- A aldatuz? 2.- Ea aldatuz? 3.- T aldatuz? XII.A.7.- A2 + B 2 2 AB erreakzioa, ondoko mekanismoaren bidez gertatzen dela frogatu izan da, A 2 # 2A bizkorra B2 <=> 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, faktore hauek determinatu izan dira - Hasierako abiadura - Ordena partzialak eta ordena totala - Abiadura-konstantea - Aktibazio-energia

72 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 konposatua lortzen da. Laborategian, erreakzio horren datu hauek lor ditzakegu 1.- 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 320 K-etan eta 1 atm-tan? c.- Zeintzu faktore aldatuko zenituzke erreakzioa bizkorragotzeko? IV.A C-tan eta 1 atm-tan, A + B > emaitzak delako erreakzioaren ordena totala 1 dela, eta gainera ordena partzialak zenbaki osoak eta positiboak izan daitezkeela jakina da. Esperimentalki, erreakzio honetan, A nola aldatzen den denboraren zehar neur dezakegu bakarrik, eta B erreakzionatzailearentzat ezin dugu hori egin. Aipatu ditugun gauzekin, 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.

73 IV. Zinetika kimikoa 71 IV.A.12.- A konposatuak B konposatuarekin erreakzionatzen duenean C eta D emateko, 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: ki K = k_i k i, erreakzio zuzenaren abiadura-konstantea delarik, eta k_1, alderantzizkoarena. e.- Oreka-konstantea oso handia da f.- Erreakzioa F konposatuaren aurrean askoz bizkorrago gertatzen da. IV.A.13.- a.- Egoera estazionarioaren hipotesia, erreakzio baten produktuei eta erreakzionatzaileei aplika dakieke? Zergatik? Eta tarteko produktuei? Zergatik? Aplika ezazu ondoko mekanismoan, A + B > F + G B + G A + F H + F k2 > F + A k3 > C + H k 4 > D + C Zein da erreakzioaren ordena? b.- Erreakzio baten abiadura bikoiztu egiten da 1.- Tenperatura, Kelvinetan, bikoizten denean 2.- Tenperatura, Celsiusetan, bikoizten denean Zer gertatzen zaio aktibazio-energiari kasu bakoitzean? Determinatu ahal duzu? Eta zer gertatzen zaio mekanismoari kasu bakoitzean?

74 72 B.- PROBLEMA EBATZIAK IV.B.1.- Tenperatura altuetan, etilamina ondoko erreakzioa jarraituz osorik deskonposatzen 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 taulan agertzen dena da: t/min AP/mm Hg ,5 Determinatu erreakzioaren ordena eta abiadura-konstantea. Ebazpena: Erreakzioaren ordena eta abiadura-konstantea determinatzeko, lehendabizi erreakzionatzaileen kontzentrazioa nola aldatzen den denborarekiko determinatu behar da. Kasu honetan gasak direnez, eta ideala bezala konportatzen badira, kontzentrazioa eta presioa proportzionalak dira, eta kasu honetan erreakzionatzaileen presioa denborarekiko nola aldatzen den determina dezakegu. Horretarako erreakzionatzaileen 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, erreakzionatu duenaren presioa.

75 IV. Zinetika kimikoa 73 Erreakzioaren edozein momentutan, Pt = PC2H5NH2 + PC 2H4 + PNB3=Po P+P+P=Po+P Beraz, AP = P t Po = AP Pc 2 H 5 Nn 2 PO P Po AP Beraz, hasierako presioa (Po), eta denboran zehar presioaren aldaketa hasierako presioarekiko (AP) jakinez, etilaminaren presioa denborarekiko determina daiteke: Pc 2 H 5 NH2 = 55 mm Hg AP t / min PC2H5NH ,5 Ikus dezagun orain zein den ordena eta abiadura-legea. Presioa (kontzentrazioa) denborarekiko nola aldatzen den dakigunez, ordena eta abiadura-konstantea, ekuazio integratua erabiliz determina daitezke. Ikus dezagun lehendabizi lehen ordenakoa den ala ez; lehen ordenakoa bada, ekuazio hau beteko da: d [A] = k [A] dt edo, p ik = [A] R T denez, ln [A]=1n [A] o kt ln p A =ln p Ao kt non A, etilamina izanik ln pa versus t errepresentatuz, zuzen bat irteten bada, erreakzioa lehen ordenekoa da, eta zuzenaren maldatik k atera daiteke: t/min in Petilam 3,91 3,83 3,64 3,26 3,05 2,08 1,10 0,41

76 74 3 2,5-2,88 malda= Y2 -Y1 = min-1 x 2 (16-12)min ' tln Petilam t/min --> Zuzen bat ateratzen denez, erreakzio hau lehen ordenekoa da etilaminarekiko, beraz, Malda = k(abiadura-konstantea) = 9,5 10-2min-1 k = 9, min-1 Emaitza: ordena: 1 etilaminarekiko; k = 9, min-1 IV.B.2.- Berun kloruroaren disolbagarritasuna, tenperatura determinatu batean, 38, mol 1-1 da. Berun kloruroa soberan hartuz, 6, mol 1 litro uretan 10,25 minututan disolbatzen dira, eta 24, mol 60,0 minututan. Egiaztatu nola berun kloruroaren disoluzio-prozesuak lehen ordenako zinetika bat jarraitzen duen, eta determinatu zenbat denbora beharko den disolbagarritasunaren %90a disolbatzeko, baldintza berdinetan. Ebazpena Berun kloruroa disolbatzen denean prozesu hau gertatzen da: PbC12(s) + aq --> PbC12(aq)

77 IV. Zinetika kimikoa 75 Disolbatzerakoan lehen ordenako zinetika bat jarraitzen dela egiaztatzeko, determinatu behar da nola aldatzen den PbC12(s)-aren kantitatea denboraren zehar. Horretarako datu hauek ditugu: t/min 10,25 60,0 [PbC12(4] 6, , Beste alde batetatik, berun kloruroaren disolbagarritasuna 38, izateak zera esan nahi du, denbora infinitu batetan, [PbC12(aq)] = 38, 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, mole litroko dela kontutan hartuz, eta hasieran (t = 0) kantitate hori daukagula suposatuz, [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, , , 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 da t = 10,25 min eta t = 60,0 min denerako, berdinak izan behar direlarik. Orduan, t = 10,25 min : ln (32, ) = ln (38, ) - k 10,25 k = 1, min-1 t = 60,0 min : ln (14,8 10-3) = ln (38, ) - k 60,0 k = 1, min-1

78 76 Biak berdintsuak direnez, zinetika hau lehen ordenakoa da, abiadura-konstantea bien batezbestekoa izanik, k = 1, min-1 Lehen ordenakoa dela egiaztatu ondoren, zenbat denbora behar den disolbagarritasunaren %90a disolbatzeko determina daiteke: [PbC1 2 (s)]t = = [PbC12(s)] (.0 [PbC12(acI)lt--t [PbC1 2 (s)l t = 38, , = 3, mol Eta (1) ekuazioan ordezkatuz, ln (3, ) = ln (38, ) 1, 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, erreakzioaren muestrak denboraren zehar NaOH-zko disoluzio batekin baloratzen dira. Balorazio bakoitzean 10 ml-tako muestrak erabiliz, gastatzen diren NaOH-zko ml-ak hauek dira: t/min NaOH/ml 0 5,9 17,3 22,1 49,5 Erreakzioaren abiadura-legea eta abiadura-konstantea determina itzazu. Ebazpena Erreakzioaren abiadura-legea eta abiadura-konstantea determinatzeko, erreakzionatzaileen aldaketa denborarekiko determinatu behar da. Metil bromuroaren hidrolisian erreakzionatzaile bi daude:

79 IV. Zinetika kimikoa 77 CH3Br > CH3OH + HBr Baina erreakzioa ur-disoluziotan gertatuko denez, ura soberan egongo da, eta v = k[ch 3Bi] n [H2O] rn ; v = k' [CH3Br]n Beraz, uraren kontzentrazioa zinetika guztiaren zehar konstante mantentzen dela suposa daiteke. Eta zinetika determinatzeko ikusi beharko da nola aldatzen den CH 3Br-aren kontzentrazioa denborarekiko. Erreakzioaren muestrak momentu desberdinetan NaOH-az baloratzen badira, NaOH-ak formaturiko HBr-a neutralizatuko du, eta zenbat eta HBr gehiago egon, NaOH gehiago beharko da hura neutralizatzeko. Erabilitako NaOH-aren molaritatea M dela suposatuz, gastatu diren NaOH-aren moleak hauek dira: t/min nnaoh ,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-tan dagoen [1-1Br] mole-kopurua, gastatu den NaOH-zko mole-kopuruaren berdina izango da, hots, HBr-aren kontzentrazioarena, erreakzio- -denboraren zehar, hau da: t / min [HBr] 0 5,9 M 17,3 M 22,1 M 49,5 M Beste alde batetik, erreakzioaren estekiometria kontutan hartuz, eta erreakzioa osoa dela suposatuz,

80 78 t= 0 t=t t=co CH3Br + H 20 --> CH 3OH + 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: t /min [CH3Br] 49,5 M 43,6 M 32,2 M 27,4 M Ikus dezagun orain ea lehen ordenakoa den ala ez, lehen ordenakoa bada, ekuazio hau beteko da, ln[ch 3Br] = ln[ch 3Br] o k t edo eta ln r [CH3Bri [CH3Brio k t honela, ordezkatzerakoan M-a desagertu egiten da. [CH3Br] Orain, ln determinatuz, [CH3Br]o espresioaren balioa denborarekiko t/min [CH3Br] ln r [CH3Brlo ,1269 0,4300 0,5914

81 IV. Zinetika kimikoa 79 Kasu honetan hiru puntu daudenez, (t = 0 kenduz), problemaren ebazpena grafikoki egitea hobe da, honela lnuch 3Br]/[CH3Br]o) versus t errepresentatuz, lerro zuzen bat ateratzen bada, erreakzioa lehen ordenakoa izango da metil bromuroarekiko. -0,1 l' [CH,Br] _ -0,29 -(-0,145) i In--,-- malda =22:- Y min-1 [CH3Br]o x 2 xi ( )min ' Grafikan ikusten denez, lerro zuzen bat atera da, beraz, zinetika lehen ordenakoa da, eta maldatik abiadura-konstantea determinatzen da: malda= k' = 1, min-1 Abiadura-legea, ura soberan dagoenean (konstantea erreakzioan) hau da: v = k' [CH 3Br] eta k' = 1, min-1 baita. k' lehen ordenako pseudokonstantea da, zeren, k' = k [H2O]T1 Emaitza: v = k' [CH3Br]; k' = 1, min-1

82 80 IV.B.4.- Gas-fasean A eta B-aren arteko erreakzio-abiadura neurgarri da, laborategian lorturiko datuak hauek izanik: Saioa [A] 10 3/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] = 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 edo erreakzionatzaile baten kontzentrazioaren aldaketa denboraren zehar eduki izan dugu, eta problemen ebazpena egiteko ekuazio integratua erabili izan dugu. Kasu honetan, A- eta B-aren kontzentrazio determinatu batzurentzat abiadura ezagutzen dugu, eta beraz, ebazpena lortzeko ekuazio diferentziala erabili egin beharko da. a.- A-rekiko ordena determinatzeko, B-aren kontzentrazioa konstante mantenduz, eta [A]-a aldatuz abiadura nola aldatzen den ikusiz determina daiteke. Horretarako problemaren taulatik 3., 5. eta 6. saioak erabiliko ditugu, saio guzti hauetan [B] = 1, mol dm-3 baita, eta [A] eta abiadurak hauek dira:

83 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 hauetan [B] konstante v = k' [A]n baita. eta logaritmoak hartuz, log v = log k' + n log [A] Beraz, log v versus log [A ] errepresentatuz, maldatik n determinatuko da, eta kasu honetan hiru puntu ditugunez, grafikoki ebatzi beharrean, analitikoki egingo da; eta ekuazioan ordezkatuz, (1) log 1, = log k' + n log 1, (2) log 9, = log k' + n log 3, (3) log 16, = log k' + n log 4, eta, (1). ekuazioa ken (2). ekuazioa eginez, log k' desagertu egiten da, 1, , log = n log n = 2 9, , Gauza berdina atera behar da (2). ekuazioa ken (3). ekuazioa egiterakoan: 9, , lo g = n lo g n = 2 16, , Hemendik erreakzioa [A]-arekiko 2. ordenakoa dela atera daiteke. Erreakzioaren ordena [B]-arekiko determinatzeko, esperimentu desberdinak egin behar dira [A]-a konstante mantenduz eta [B]-a aldatuz. Horrelakoak dira 1., 2. eta 3. saioak; saio hauetan [A] = 1, mol 1-1 da, eta [B] desberdinetarako abiadurak hauek dira,

84 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, = log k" + m log 0, (2) log 0, = log k" + m log 0, (3) log 1, = log k" + m log 1, 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 = = 3 b.- Emaitza: ordena totala = 3 c.- Erreakzioaren abiadura-konstantea edozein esperimenturen datuak erabiliz determina dezakegu zeren, v = k [A] 2 [B] denez, k = v [A]- [B] baita. Horrela, 1., 3. eta 4. esperimentuetatik, k determinatuko da, eta balio batezbestekoa determinatuko. 1, mol dm -3 s k = [B] (1, mol dm -3 )2 1, mol dm-3 =1,04 mo1-2 dm 6 s-1

85 IV. Zinetika kimikoa 83 v 0, mol dm -3 s k = = [A ] 2 *[ 13 ] (1, mol dm -3 )2. 0, mol dm-3 =1,04 mo1-2 dm 6 s-i 4. k= v 8, mol dm -3 s-1 [A]2 [AY [13] (2, mol dm -3 )2 2, mol dm-3 = 1,04 mo1-2 dm 6 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-legearen bidez adieraz daiteke: v = k [A] 2 [B] = 1,04 mo1-2 dm6 s- 1 ( mol dm-3 )2 ( mol dm-3) = 66, mol dm-3 s-1 d.- Emaitza: 6, 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, hasierako abiadura honela aldatzen da: [A]o 1021mol.1-/ 4,0 5,0 6,0 8,0 9,0 v 1 06/mo 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.

86 84 Ebazpena: a.- Erreakzio hau, A > 2 B + C gertatzen denez, beraren abiadura-legea hau izango da, v = d[a] _ 1 d[b] = d[c] = k. [Ar 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 logaritmoa kalkulatuz, log v0 = log k + n log [A]0 Beraz, log v 0 versus log [A]o errepresentatuz, maldatik n determina 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

87 IV. Zinetika kimikoa 85 Eta errepresentatuz, -5,4 log v. -5,5-5,6 malda=221--l_-5'5-(-5'") x2-1,163 =0,5-5,7 ln[44]. _-_> ,4-1,2-1,0 0 n (ordena) = malda = 0,5 Eta abiadura-konstantea determinatzeko, ordenatutik determinatu behar da, horretarako, malda ezaguna denez, ordenatua, y-aren balioa da x berdin zero denean: malda = Y - Yi x - xi Y -(-5,5) 0 5 = ' 0 - (-1,163) nondik, y = log k = -4,92 = 1, Abiadura-konstantearen unitateak abiadura-legea ikusiz determina daitezke: volmol 1-1 s-1 = [42 11/2 ; k!mo1 1/2 1-1/2 s-11 Beraz, erreakzioaren ordena 1/2 da, eta abiadura-konstantea, 1, mo1 1/2 1-1/2 S-1 a.- Emaitza: ordena 1/2; k = 1, moiv2 11/2 s 1

88 86 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, mo11/2 1-1/2 s--1 Abiadura 700 K-etan bikoiztu egiten bada, abiadura-konstantea bikoizten delako izango da, zeren ordena, normalean, ez baita aldatzen tenperaturarekiko. T2 = 700 K k2 = 2 ki Arrhenius-en legean logaritmo nepertarrak hartuz, Ea ln k i ln A RTI ln k 2 = ln A Ea RT2 zeren Ea (aktibazio-energia) eta A (frekuentzia-fraktorea) Arrhenius-en legearen arabera ez baitira tenperaturarekiko aldatzen. Espresio bien kenketa eginez, = 1 1 k lr T2 T1 Ordezkatuz, ln 2 = E a [ 1 8, 314 J mor I K-1 L 700 K 5001 K nondik, Ea = 10,1 kj. b.- Emaitza: Ea = 10,1 kj

89 IV. Zinetika kimikoa 87 TV.B.6.- Ondoko mekanismoarentzat, A B + B B+C D+E D+A > B+F B + B A determina itzazu abiadura-legea eta aktibazio-energia, prozesu elementalen funtzioz. Ebazpena Mekanismoaren pausu (erreakzio) bakoitza erreakzio elementala dela kontutan hartuz, erreakzio bakoitzaren ordena eta molekularitatea berdinak izango dira. Kasu honetan ez daukagu erreakziorik besteak baino astirotsuago doanik, beraz, erreakzio konplexuaren (globalaren) abiadura-legea determinatzeko egoera estazionarioaren hurbilketa aplika dezakegu. Hurbilketa honen suposapen bat zera da, tarteko substantzien kontzentrazioa erreakzioaren zehar ez dela aldatzen, beraz, lehendabizi jakin egin beharko dugu zeintzu diren tarteko substantziak, hots, mekanismoaren hasieran parte hartzen ez dutenak, erreakzioaren zehar formatzen direnak eta baita ere desagertzen direnak, hots, erreakzionatzaile edo produktu ez direnak. Horretarako erreakzio globala determinatu behar da, hau erreakzio 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 hauen kontzentrazioa konstante bada erreakzioaren zehar,

90 88 d[b] d[d] u eta = 0 dt dt Erreakzio globalaren abiadura determinatzeko zera determinatu behar da, v = d[a] d[c] d[e] d[f] dt dt dt dt Beraz, mekanismo hori erabiliz, A, C, E edo F-aren kontzentrazioaren 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] dt 2 dt ki [A] 2. B+CD+E d[b] _ d[c] _ d[d] _ d[e] dt dt dt dt = k 2 [B] [C] 3. D+AB+F d [D] d[a] d[b] d[f] _ dt dt dt dt = k 3 [D] [A] 4. B + B (`-> A 1 d[b] d[a] _ k4 [B]2 2 dt dt Eta d1a1/dt globala, cl[a]idt guztien gehiketa izango da: d[a] = dt [A] k 3 [ 13 ] [A] k 4 [B]2 Abiadura-lege honetan tarteko substantzien kontzentrazioak agertzen dira, hauek legean agertu ezinak direnez, espresioa gehiago

91 IV. Zinetika kimikoa 89 landu behar da. Horretarako, kontutan hartuko dugu ezen d[b]/dt = 0 eta d[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 = 0 dt dt [D] dt = k2 [B] [C] k3 [D ] [A] = 0 Beraz, [B] eta [D] erreakzionatzaileen eta produktuen funtzioa determinatzkeo bi ekuazio hauek ditugu: I.- 2 k i [A] - k2 [B] [C] + k3 [D] [A] - 2 k4 [B] 2 = 0 II.- k2 [B] [C] - k 3 [D] [A] = 0 Biak gehituz, 2 k i [A] - 2 k 4 [13] 2 = 0 [B] = 7k, 1/2 y [A]2 k4 [D]-aren kontzentrazioa determinatzeko erreakzionatzaileen eta produktuen funtzioz, [B]-aren balioa II. ekuazioan ordezkatuko da, 7 1( \2 A-2 : 4 1- [A]/ 2 [C] [D i= k2 1( 1 \Y2 [A]1/2 k3 [C] [D] [A] = k3 k4 [B]-aren eta [D]-aren balioak erreakzio globalaren abiadura- -legean ordezkatuz, d[a] = ki [A] k3 [D] [A] - k 4 [13]2 dt = k i [A] + k 3 k2 ( ki [A]-Y2 [C] [A] - k4 [A]Y k 3 \,,k 4 k 4

92 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 dena Arrhenius-en legea da, lege hau erreakzio elementalek ere betetzen dutelarik, beraz, \1/2 k = k 2 2 k4 i denez, eta ki Beste erreakzioekin berdin, = Al e-ei/rt E1, 1. erreakzioaren aktibazio-energia delarik. -E2/RT k 2 = A 2 e k4 = A4 e-e4/rt Orduan, k 2 r k 1 \ 4 / -E i /RT \1/2 2 -E/RT Ai -e = A2e \A4. E4/RT.'4 e.y 1 A1 2 -[E2+-,Ei-E4)1/RT A 2 1 e 2 = 4 / Arrhenius-en legearekin konparatuz,. e -E/RT k = A A = A2 ( A 2 1 E = E 2 (E i -E4) \ A 42 Emaitza: v = k [A] 1/2 [C], non k = k2 E = E (E 1 - E4) 2

93 IV. Zinetika kimikoa 91 C.- PROBLEMAK VI Lehen ordenako erreakzio batean, erreakzionatzaileen %20ek ordu erdian erreakzionatzen dute. Determinatu erreakzionatzaileen %95a produktuetan bihurtzeko behar den denbora. VI.C.2.- Nitroamida, ur-disoluziotan, erreakzio hau jarraituz deskonposatzen da, NO2NH2(aq) N 20(g) + H20 (1) Prozesua lehen ordenakoa dela jakinik, determinatu erreakzioaren abiadura-legea eta abiadura-konstantea. Erreakzioa N 20-aren bolumena 15 C-tan eta 1 atm-tan neurtuz jarraitzen da, N20, V/cm3 10,91 12,8 18,93 t /min Determinatu, halaber, erreakzioaren erdi-bizitza. IV.C.3.- Dimetil eterraren deskonposizio termikoa, gas-fasean, jarraitu da, sistemaren presio-aldaketak neurtuz. Erreakzioa hau da. (CH 3 )20 > CH4 + H2 + CO 505 C-tan neurturiko ondoko datuetan oinarrituz, eta eterraren hasierako presioa 312 mm Hg zela jakinik, determinatu abiadura-konstantea eta abiadura-legea, t/s AP/mmHg IV.C.4.- N 20 5(g)-a, 45 C-tan, 0 2(g)-tan eta NO 2-tan deskonposatzen da. Erreakzioaren ordena eta abiadura-konstantea determinatu, N205-aren presioa honela aldatzen dela jakinik, t/s PN 20, imm Hg

94 92 IV.C.5.- Paraaldehido gaseosoaren deskonposizioa, azetaldehido gaseosoa emateko, ondoko ekuazioz errepresenta daiteke: CH 3 HC 0 CH CH3 I I > 3 CH3CHO , CH CH3 eta 260 C-tan jarraitu izan da sistemaren presio osoaren aldaketa denborarekiko jarraituz. Presio osoarentzat ondoko baloreak lortu dira, denborarekiko: t/ ordu P osoa /mm Hg a.- Denbora bakoitzean deskonposatu den paraaldehidoaren frakzioa kalkulatu. b.- Errepresentazio grafikoz, erreakzioa 1. ala 2. ordenakoa den ikusi. c C-tan, abiadura-konstantea determinatu. d.- Erreakzioaren aktibazio-energia 40,2 kcal mo1-1 dela jakinik, 280 C-tan eta 1 ordutan deskonposatzen den paraladehidoaren frakzioa determinatu. IV.C.6.- Kloro gasak eta oxido nitriko gasak, ekuazio hau jarraituz erreakzionatzen dute, 2 NO + C12 --> 2 NOC1 2. Esperimentalki, zera aurkitzen da, bi erreakzionatzaileen kontzentrazioak bikoiztu egiten direnean, erreakzioaren abiadura zortzi aldiz gehitzen dela. Baina kloroaren kontzentrazioa bakarrik bikoizten denean, abiadura bikoiztu egiten da. Erreakzioaren ordena partzialak eta ordena totala determinatu. IV.C.7.- Ondoko erreakzioaren hasierako abiadurak, erreakzionatzaileen kontzentrazioak aldatuz neurtu dira, H 3AsO I > H 3AsO 3 + ij + H20

95 IV. Zinetika kimikoa 93 vo 10 7 imol 1-1 s-/ [H 3As0 4 Umol 1-1 /mol 1-1 [I- ]0/ [H+] /mol 1-1 2,8 0,01 0,2 0,1 5,6 0, 01 0,4 0,1 5,6 0,02 0,2 0,1 2,8 0,02 0, 4 0,05 3, 7 0, 08 0,1 0,17 1, 9 0, 04 0,1 0,17 Determinatu: a.- Erreakzioaren abiadura-legea; ordena partzialak, ordena totala eta abiadura-konstantea adieraziz. b.- Erreakzioaren abiadura, [H 3As04] 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 t1/2 Erreakzioa lehen ordenakoa dela jakinik, determinatu, a.- Abiadura-legea eta abiadura-konstaiitea b.- Erdi-bizitza IV.C.9.- Ondoko erreakzioaren abiadura determina, C + CO2 > 2 CO, zera jakinik, CO, 1,5 minututan lortu direla. IV.C.10.- Radio delako elementua, lehen ordenako zinetika bat jarraituz espontaneoki deskonposatzen da urtetan %la deskonposatzen dela jakinik, determinatu deskonposakelaren erdi-bizitza. IV.C.11.- Eter dimetilikoaren deskonposaketa CH 3OCH3(g) CH4(g) + CO(g) + + H 2(g), lehen ordenako erreakzioa da. Lehen momentuan eterra

96 mm Hg-tan aurkitzen da, A minutu behar direlarik presioa 200 mm Hg izateko. Determinatu denbora (A-aren funtzioz) ontziaren presioa a mm Hg izateko. b mm Hg izateko. IV.C.12.- Azido organiko bat, katalisatzaile bezala azido mineral bat erabiltzen denean, lehen ordenako zinetika bat jarraituz deskonposatzen da. Bere abiadura-legea determinatzeko, erreakzio-muestrak denboraren zehar baloratzen dira. Erreakzioaren lehen momentuan, 19,04 ml alkali behar dira neutralizatzeko; 76,0 minutu pasatuz, 16,90 ml, eta erreakzioa bukatzen denean, 10,71 ml. Ze alkali-bolumen behar da 204 minutu pasatu direnean? IV.C.13.- Tenperatura egoki batean, katalisatzaile bat erabiliz, ur oxigenatuzko disoluzio bat oxigenotan eta uretan deskonposatzen da. Deskonposaketaren erdian, 20,6 ml oxigeno, baldintza normaletan, neurtu dira. 9,2 minututan, 0,00161 mol ur oxigenatu deskonposatzen dira, eta 30,8 minututan, 30,2 ml oxigeno, baldintza normaletan, neurtu dira. Datu hauek erabiliz, determina daiteke erreakzioaren ordena? IV.C.14.- Dinitrogeno pentoxido delakoa, disolbatzaile bezala karbono tetrakloruro erabiliz, ondoko erreakzioaren bidez deskonposatzen da. 2 N205 4 NO2 + 02(g) Dinitrogeno pentoxidoa eta nitrogeno dioxidoa, karbono tetraklorurotan disolbagarriak dira, eta oxigenoa ez. Erreakzioaren zinetika, oxigeno-kantitatea neurtuz jarraitu da. Ondoko datuak erabiliz, beti baldintza berdinetan hartuak, determinatu abiadura-legea eta abiadura-konstantea. t/s /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, M-etan konstante mantentzen denean, datu hauek lortzen dira denboraren zehar.

97 IV. Zinetika kimikoa 95 t/orduak 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-etan mantenduz, k' = 6, (unitateak, a atalekoak) dela aurkitzen da. Zein da erreakzioaren ordena partziala H +-arekiko? Eta ordena totala? Determinatu erreakzioaren abiadura-legea. IV.C.16.- A-aren eta B-aren arteko erreakzio hipotetiko batean, hasierako abiadurak neurtu dira. B-aren hasierako kontzentrazioa konstante mantenduz (10-5 mol cm-3), ondoko datuak lortu direlarik, [A] 0 106/mol cm vo 10 8/mol cm-3s-1 31,6 22,1 12,7 6,32 3,16 Alderantziz, A-aren kontzentrazio iniziala konstante mantenduz, (10-5 mol cm-3), ondoko datuak lortu dira. [13] 0 106/mol cm 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 hasierako kontzentrazioa 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 [A] 106/mol cm-3 5,65 3,92 2,69 2,04 t/s

98 96 Determinatu, A + B produktuak, a.- erreakzioaren ordena partzialak eta ordena totala, jakinik, A-aren kontzentrazioa soberan jartzen denean, erreakzioaren erdi-bizitza B-arekiko independentea dela. b.- erreakzioaren abiadura-konstantea. IV.C.18.- Kloroak, karbono monoxidoarekin erreakzionatuz, fosgenoa ematen du, 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 2C12C0 + Cl astirotsua Cl + Cl C1 2bizkorra Determinatu mekanismo hau posible den ala ez, eta posible bada, determinatu kexp eta Ea, prozesu elementalen k eta Ea-aren funtzioz. IV.C.19.- Inguru azido batean, ondoko erreakzioa gertatzen da, + HNO 2 --> N2 + 2 H ± 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 3N0+ > H 2O + H + + N2 bizkorra

99 IV. Zinetika kimikoa 97 kexp eta Ea determinatu halaber, prozesu elementalen k eta Ea-aren funtzioz. IV.C.20.- Mekanismo hau kontsideratuz, egoera estazionarioa aplikatuz, eta molekula guztien kontzentrazioa antzekoa dela kontsideratuz, determina k i, k_ i eta k2-aren arteko erlazioa, ondoko abiadura-legeak jarraitzeko. Mekanismoa, A +13 -">C+D C + E F Abiadura-legeak, a. d [F = k [A] [B] [E] [D]-1 dt ] b. d [F = kla] [B] dt ] IV.21.- Etilenoaren hidrogenazioan, katalisatzaile bezala merkurioa erabiliz azaltzeko, ondoko mekanismoa proposatu izan da, Hg+H 2 --> Hg+2 H H + C2H4 > C2H5 C2H5 + H2 > C2H6 + H H+H-->H2 Etanoaren formazioaren abiadura-legea determinatu, merkurio, hidrogeno eta etilenoaren funtzioz. Erreakzio guztien abiadura berdintsua dela suposatu. Determinatu k eta Ea halaber. IV.C A + B p erreakzioarentzat ondoko datuak lortu ziren 25 C-tan, eta B-aren kantitate gehiegizko bat zuen disoluzio batetan. ([13] 0 = 2 M) t/s [A] 103/M 10,00 7,95 6,31 5,00 3,92 3,16 2,50 1,90

100 98 a.- Erreakzioaren ordena A-arekiko kalkulatu grafikoki. b.- A-aren kantitate gehiegizko bat erabiltzen denean, B-aren kontzentrazioa erdira jaisteko behar den denborak hasierako kontzentrazioz ez duela dependitzen jakinik, erreakzioaren abiadura-konstantea kalkulatu. c.- Erreakzioaren aktibazio-energia kalkulatu, baldin 50 C-tan prozesuaren abiadura hirukoizten dela ikusten bada. IV.C C-tan, dinitrogeno pentoxido delakoa 20 minutotan, %15,8an deskonposatzen da, eta 50 minututan %35ean. Determinatu deskonposaketaren ordena. 45 C-tan, 3,69 aldiz bizkorrago deskonposatzen dela jakinik, erreakzioaren Arrhenius-en erlazioaren Ea eta A determinatu. IV.C.24.- Dinitrogeno pentoxidoaren deskonposaketaren abiadura-konstantea, karbono tretakloruroa disolbatzaile bezala erabiliz, 6, 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-konstanteak tenperatura desberdinetan hauek dira, T/K k 105/s ,8 13,5 3,46 0,0787 Arrhenius-en erlazioaren Ea eta A grafikoki determinatu.

101 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, eta produktuen entropia erreakzionatzaileen entropia baino handiagoa dela jakinik, 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 izango litzateke? Zergatik? Funtzio hau intentsiboa ala estentsiboa da? Erantzunak azaldu. b.- Kasu bietan, barne-energiaren aldaketa nola determina daiteke? Bietan berdina izango da? Nola aldatuko da? c.- Kasu bietan, tenperatura gehituz, entalpia-aldaketa nola aldatuko litzateke? 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 tenperaturaren funtzioz, eta presioa konstante mantenduz, ezagutzen dira, eta baita ere entropia standard absolutuak 298 K-etan, eta formazio-entalpia standardak 298 K-etan.

102 100 Hau guztiau kontutan hartuz, nola erabiliko zenituzke datu horiek eta zer egingo 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 den ala 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 gas ideala bezala konportatzen dira, eta A solidoa da. Determina zer baldintza bete 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 bideetatik joan daitekeela: 1 a.- Prozesuari buruz ez bada gehiagorik esaten, ondoko ekuazioetatik zeintzu aplika daitezke? q l =q2 2.- AH i = AH2 3.- AH 1 = AE2 4.- AG2 = 0H 1 TAS 5.- w i = w2 6.- S = qi/t b.- Azaldu nolakoa izan behar duen prozesuak, aurreko ekuazio bakoitza bete dadin. c.- Erreakzio hau 1 bidetik, presioa konstante mantenduz gertatzen bada, sistemak absorbatzen duen beroa 20 kcal mo1-1 da. Honek esan nahi al du erreakzioa espontaneoa ez dela?

103 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 298 K-etan hauek dira: AH ')( kcal/ mol ) Se( callimol K) diamantea grafitoa 0, , 58 1, 36 Diamante ---> grafito prozesua kontsideratuz, galdera hauek erantzun itzazu, arrazonatuz. a 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 propietate termodinamikoak determina daitezkeela esateko? Justifikatu, kasu hipotetiko bati aplikatuz. Noiz eta zein balditzetan esan dezakegu prozesu batean AS = AH/T betetzen dela?

104 102 B.- PROBLEMA EBATZIAK V.B.1.- Zilindro batean gas ideal baten mole bat, enbolo baten bidez, 298 K-etan eta 107 Pa-etan mantentzen da. Enboloa etapa batzuren bidez askatu egiten da, lehendabizi Pa-etaraino, gero 106 Pa-etaraino eta azkenez, 105 Pa-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 dira prozesu bakoitzean, kontutan hartuz prozesuak isotermikoak direla, eta prozesu bakoitzaren bukaeran sistemak orekan egon behar duela, hots, gasaren presioa, enboloarekin egiten den presioaren berdina izango dela. 1 mol l mol 1 mol 1 mol 10 7 Pa Pa 106Pa 105Pa 298 K 298 K 298 K 298 K V2 V3 V4 Gasa ideala denez, gas idealaren egoera-ekuazioa aplikatuz bolumena determina dezakegu: = nrt; 1 mol 8,314 x J K- 1 mo K 10 7 Pa = 2, m3

105 V. Termodinamika 103 Era berdinean eginez, V2 = 4, m3 V3 = 2, m3 V4 = 2, m3 Eta lana hau izango da: W = fpkanpo" kanp pausu bakoitzean konstante izanez: 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, v2 = Pkannoth7 = Pa (V2 - VI ) m 3 = 1, J v, Era berdinean, W2 = 106 Pa (V 3 - V2) m3 = 1, J W3 = 10 5 Pa (V4 - V 3) m 3 = 2, J Eta Wosoa = W i + W2 + W 3 = 5, J a emaitza: 5, J

106 104 b.- Prozesua pausu batean gertatzen bada, sistemaren (gasaren) baldintzak honela aldatzen dira: 1 mol 107 Pa 298 K 2, m3 1 mol 105 Pa 298 K 2, m3 Beraz, v4 W Pkanpo" Baina prozesua itzulgarria denez, momentu guztietan orekan egongo da, eta sistemaren (gasaren) presioa eta kanpo-presioa berdinak izango dira. Beraz, v4 nrt V W = jv i dv = nrt ln = 1 mol 8,314J K- 1 mo K ln m3 ' 2, m3 W = 11,41 103J Kanpo-presioa (gasaren presioa) bolumenarekiko errepresentatuz, Area, lana delarik. b emaitza: 11,41 103J

107 V. Termodinamika 105 V.B.2.- Kalorimetro batean hidrogeno- eta kloro-gasak sartzen dira. Kalorimetroa izotz-kalorimetro bat denez, askatzen edo absorbatzen den bero-kantitatea hozten edo likidotzen den izotz-kantitateaz neurtzen da. 0,5 g hidrogeno kloruro 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, zein isobarikoki 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 formazioan askatu dena da, beraz, 0,5 g HC1(g) formatzerakoan 3,76 g izotz urtu badira, 301 cal askatu egin dira 0,5 g HC1(g) formatzerakoan. b emaitza: 301 cal c.- Gertatzen den prozesua hau da: H2(g) + C1 2(g) --> 2 HC1(g)

108 106 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 HC1 formatzerakoan. Orduan, 2 mol formatzerakoan, -301 cal 0,5 gr q 2 mol 36,45 g mo1-1 q = -43, cal = -43,89 kcal Eta q = q, = -43,89 kcal AH-a determinatzeko, AE eta AH-aren arteko erlazioa ezagutu egin behar 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 behar den beroa, presioa konstante mantenduz, substantzia hori osatzen duten elementuak egoera standardean konbinatuz. Prozesu honen AH-a hau izango da: 1/2 H2(g) + 1/2 C1 2(g) --> HC1(g) -43,89 kcal Eta AH f = = 21,95 kcal mo1-1 2 mol AH f = AE f = - 21,95 kcal mo1-1 d emaitza: -21,95 kcal mo1-1

109 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 H loturaren 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-a eta AE-a CH4(g) --> C(g) + 4H(g) AH? Hess-en legea aplikatuz, AH = AH AH 2 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 ,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, kcal/mol 99, 49 kcal/mol

110 108 Lotura-energia AE(C-H) = 395 ' 57 kcal/mol 98,89 kcal/mol 4 Emaitza: AH(C-H) = 99,49 kcal/mol; AE(C-H) = 98,89 kcal/mol V.B K-etan, bentzenoaren hidrogenazioaren entalpia eta barne-energiaren aldaketak determinatu, zerak jakinik: bentzeno, ziklohexano eta hidrogenoaren konbustio-entalpiak, hurrenez hurren, -3301,5; -3951,4 eta -285,5 kj mol- 1 direla, 298 K-etan eta baldintza normaletan, eta hiruren bero-kapazitateak, presioa konstante mantenduz, ondoko hauek direla: Bentzeno: 4, , T J mo1-1k-1 Ziklohexano: 0, , T J mo1-1k-1 Hidrogeno: 27,3 + 3, T J mo1-1 K-1 Ebazpena: Bentzenoaren hidrogenazioaren erreakzioa hau da: C6H6(g) + 3 H2(g) > C (g) AH (?) Erreakzio honen AH-a eta AE-a determinatzeko 1000 K-etan, erreketa- -entalpiak ezagutzen ditugu: 1.- C 6H 6(g) (g) C (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 = ,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:

111 V. Termodinamika 109 AH;000 determinatzeko, AH-a tenperaturarekiko nola aldatzen den jakin behar da: T2 A112,,. = AH T +.1 Ac p dt Ti Beraz, 1000 AHi000 = AI-1,98 + f [c p (C ) - c p (C 6H6 ) - 3 c p (H 2 )1 dt = AI i [-85, , T1 dt 298 A = AI ,33 T J + 21, T J= = -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, kj mo1-1 K 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 itzulgarriak direla suposatuz, determinatu W, q, AE, AH eta AS-a. Datua: cv(gas) = 12,54 J mo1-1 K-1

112 110 Ebazpena: Gasaren baldintzak, prozesu guztiaren zehar hauek dira: 1 mol 298 K 1 atm 1 mol 1 mol 1 mol T2T3 = T2 900 K > > > (V = k) 2,5 atm (T = k) 4 atm (Q = k) 5 atm (q = 0) v V2 = ViV3, 4 Gas ideala bada, gas idealaren ekuazioa erabiliz, V i, T2, V3 eta V4 determina daitezke: v R Ti0, 082atm 1 mo1-1 K ,15K 24,448 1 mo1-1 pi 1 atm T 2= p 2 V2 = 2,5 atm 24, mo1-1 R 0,082 atm 1 mo1-1 K1 = 745,4 K v3 = R T 3, 0,082 atm 1 mo1-1 K ,4 K = 15,280 1 mo1-1 p 34 atm, R T4 0,082 atm 1 mo1-1 K K = v 4 P4 5 atm 14,760 1 mo1-1 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 mol 298,15 K 745,4 K 1 atm 2,5 atm 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

113 V. Termodinamika 111 Beraz, barne-energiaren aldaketa eta q berdinak dira, eta barne-energiaren aldaketa, 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 ( ,15) K = 5,61 kj mo1-1 = q AH-a determinatzeko, bi bide jarraitu ahal dira. Bata, AH = S T2 c p dt erabiltzea da, baina c p-a ez dugu ezagutzen. Baina gas idealarentzat c p = cv + R denez. cp(gas) = 12,54 J mo1-1 K ,314 J mo1-1 K- 1 = 20,854 J mo1-1 K-1 eta AH = f = T2 c dt "ij 745,4 $298,15 20, 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 mo , kj mo1-1 K- 1 (745,4-298,15)K = AH = 9,33kJ mo1-1 Azkenez, entropia-aldaketa, prozesua itzulgarria denez, hau izango da: AS = 1 2 An st2c, dt '4 12,54J mo1-1.k-1 = dt = T T J298,15 AS =12,54J mo1-1 K- 1 ln 745'4 =11,49J mol-i.k-1 298,15

114 prozesua isotermikoa izanik, T = kte da 1 mol 1 mol 745,4 745,4 2,5 atm 4 atm 24, ,280 1 Lana, prozesua itzulgarria eta isotermikoa denez, hau izango da: V3V 3 V W = - p k dv = -5 p as dv = -f v3 RT anpo dv = - RT1n- = V2 V 2 g 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 eta AH = 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 T T 745, 4 K = 3, J mo1-1 K-1 AS = -3, J mo1-1 K-1 3. prozesua, adiabatikoa izanik, Q = kte, q = 0 da. 1 mol 1 mol 745,4 K 900 K 4 atm ---> 5 atm 15, ,760 1 Lana, lehen printzipioa aplikatuz determina daiteke: AE = q + W q = 0 denez, AE = W

115 V. Termodinamika 113 Bata zein bestea determina dezakegu. AE determinatzea errazago da zeren barne-energia egoera-funtzioa baita, eta kalkulua egiteko bukaera-egoerara bide batetik joan zein bestetik joan berdin zaio. Demagun ondoko bidea aukeratzen dela: T4, V3, P3 AE 2 lk AE = AE 2 + AE1 T3, V3,p3 AE T4,V4,p4 Baina AE 1 = 0, zeren prozesua isotermikoa baita, eta AE = AE AE 2 = cv dt = 12,54J mo1-1k- I dt =12,54( ,4)J mo1-1 T3 745,4 AE = W =1,94kJ mo1-1 AH determinatzeko, bigarren bidea aukeratuz, AH = AE + A(pV) = AE + RAT AH = 1,94 kj mo , kj mo1-1 K- 1 ( ,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 mo ,94 kj mo1-1 AHOSO 9,33 kj mo ,23 kj mo1-1 AS oso = 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

116 114 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 beroa izotzak 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 c p (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 mo ,72 J g ,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, J + 1, J K- 1 (Tf - 273,15) K Tf = 303,37 K = 30,22 C a emaitza: 303,37 K

117 V. Termodinamika 115 Sistema termikoki isolatua dagoenez, ezin du energiarik ez hartu ez eman 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- 1g- 1 (303,37-333,15)K= P P = 12,46 kj rt, AH 2 = m AHfus + J TI m c p 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 prozesua espontaneoa baita, eta sistema isolatua baitago. Kalkulua eginez, AS = AS i + AS2 AS 1, uraren hozketan gertatzen den entropia-aldaketa izanik eta AS2 izotza urtzerakoan gertatzen den entropia-aldaketa izanik 2 8Q prozesua itzulgarria denean. Baina AS = kte, 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 = 100 g 4,184 J -K- 1 g- 1 ln 303,37 T i T 333,15 = 39,179 J K-1

118 116 AS 2 determinatzeko, bide itzulgarri bat aukeratuz, 2 (5Q = j2 t5q(fusio) + m c in T2 = AS 2 = T T(fusio) P T 27,02 g 334,72 J g ,02 g 4,184 J K-1, g-1 ln ' 273,15 K 273,15 = 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-a b.- 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 i99,0 146,0 80,0 104 Ebazpena a.- Bentzenoaren hidrogenazioa hau da: H C6H6(g) +3 H 2( g)--> C61-112(g) H I H \ _,-- C C '' C/ +3H2 (g) -> I c II C, H / C H i H H H H \ c / H \_/ \,/ H H H I C Ci H H H

119 V. Termodinamika 117 Erreakzio honetan, 3 C = C lotura eta 3 H H lotura apurtzen direla kontsidera daiteke, eta 6 C H lotura eta 3 C C lotura formatzen direla. Lotura-energia edo lotura-entalpia, lotura apurtzeko behar den energia dela kontutan hartuz, 'All erreakz oan, 298 K = 3 AI-1298 (C = C) + 3 AF1 98 (H - H)- 6 AH298 (C - H) - 3 All298 (C - C) = 3 146,0 kcal mo kcal mo ,0 kcal mo ,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 Kp = 1,987 cal mo1-1 K K ln = = 70,276 kcal mo1-1 AS480 determinatzeko, zera dakigu, AG480 = AH 480 TAS 480 Beraz, AH determinatu behar da, baina AH tenperaturarekin oso gutxi aldatzen dela kontsideratuz, Beraz, AH 480 AH480 AG480 AS 480 0,02859 kcal mo1-1 K K = 28,59 cal mo1-1 K-1 AS ere oso gutxi aldatzen da tenperaturarekin, hots, AS 480 AS 298 4G198 = Ali c2'98 T AS.98 = AH K AS298 = 75,48 kcal mo1-1 b emaitza: AS = 28,59 cal mo1-1 K-1; AG298K =-75,48 kcal mo1-1

120 118 V.B ,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-tara isobarikoki berotzeko nahikoa den ala ez kalkula ezazu. Datuak: 298 K-etan A,W( kcal mor i ) S c(cal mo1-1k- 1 ) cp (cal g- 1 K- 1 ) p(g cm -3) CO 2 (g) 94, 05 51,5 H 20(1) 68, 32 16, C 4 H10 ( 1) 29,51 74,1 0 2 (g) 49 Ebazpena a.- Erreakzioa adjustatuz, C 4H io(g) (g) -> 4CO 2 (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 0 2(g)-a oxigenoaren egoera standarda denez, bere formazio- -entalpia zero da. AH = 4 (-94, 05 kcal mo1-1 ) + 5 (-68, 32 kcal mo (-29, 51 kcal mo1-1 ) = -688, 29 kcal mo1-1 2

121 V. Termodinamika 119 AE298 determinatzeko, AH-aren eta AE-aren arteko erlazioa erabil daiteke, hots, AH = AE + A(pV) Gas-egoeran aurkitzen diren substantziak gas ideala bezala konportatzen badira, eta erreakzioa 298 K-etan gertatzen bada, AI-1 = AE + An RT 4E = AH - An RT AE = -688,29 kcal mo (-- " + 1 1, 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 guztien entropia absolutuxezagunak direnez, \ 13 AS98 = 4 S (CO2 ) + 5 S (H 20) - S (C 4H10) e " = 4 51,5 cal mo1-1 K ,71 cal mo1-1 K ,1 cal mo1-1 K cal mo1-1 K- 1 = 2 = -103, 05 cal mo1-1 K-1 2 AG298 = 4E[ K AS298 = - 657,6 kcal mo1-1 AF determinatzeko, berdin: = 298 T AS298 = - 655,51 kcal mo1-1 a emaitza: AH = -688,29; AE = -686,22 AG = -657,6; AF = -655,51,51 kcal mol-1

122 120 Erreakzioa ganbara batean egin denez, V = kte = 18,5 1 mantendu beharko 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 berotzeko zenbat bero behar den: q = m c p (H20, 1) AT c ezaguna da, T ere, eta m determinatzeko, m = V p m = g cm cm = 104 g Orduan, q =10 4 g 1 cal g - 1 K- 1. (80 25) K =550 kcal behar dira. Ikusten denez, erreakzioan askatzen den beroarekin ur-kantitate hori 25 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, N m-2-tatik, 290,5 K eta 3, N m-2-tara aldatzen da. Determinatu sistemak, aldaketa honetan, egiten duen lana, bideak hauek direlarik: a.- Bolumena konstante mantenduz, berotu egiten da bukaerako presioa lortu arte, gero hoztu egiten da, presioa konstante mantenduz, bukaerako egoera lortu arte. b.- Prozesu isobaro baten bidez, gasa hoztu egiten da bukaerako tenperatura lortu arte, gero isotermikoki bukaerako egoera lortu arte konprimatu egiten da. Suposatu prozesu guztiak itzulgarriak direla.

123 V. Termodinamika 121 V.C.2.- Argon mole bat itzulgarriki eta adiabatikoki 22,4 1-tatik (25 C-tan) 44,8 1-tara espanditzen da. Determinatu gasaren bukaerako presioa eta tenperatura. 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, Pa-etan, kanpo-presio baten kontra espanditzen dira; kanpo-presioa 5, Pa dela jakinik, determinatu sistemak egiten duen lana, prozesua isotermikoa eta itzulezina bada. Determinatu halaber AE, AH eta sistemak absorbatzen duen beroa, T = 400 K izanik. V.C.4.- Butano-oxigeno nahastura bat, 600 K-etan, presio partzialak N m-2 eta N m-2 izanik hurrenez hurren, erre egiten da bolumena 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 ; H 20(g) : -241,83 kj mo1-1 V.C.5.- Ondoko erreakzioak emanik 12 (g) (g) --> 2 HI (g) AH = -0, 8 kcal 12 (s) + H2 (g) --> 2 HI (g) AH = 12 kcal 12 (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-etan c.- 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 %80ko purutasuna 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.

124 122 V.C g amonio nitrato 200 g uretan 18 C-tan disolbatu ondoren, tenperatura 17,60 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; nahastu ondoren tenperatura 26,25 C delarik. Jakinik A disoluzioa 400 ml-takoa dela, azido monoprotiko batean 0,2 M izanik, eta B disoluzioa 100 ml NaOH 0,8 M dela, determinatu neutralizazio-beroa 1 mole azidorentzat. Suposatu disoluzio bien dentsitatea 1,00 g cm- 3 dela, eta bero espezifikoa, 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.- b.- c.- A1F3(g) > A1(g) + 3 F(g) erreakzioaren AH -a determinatu. A1F loturaren energia determinatu. A1F 3(g) Al(g) + 3 F(g) erreakzioaren q, eta q p determinatu. V.C.10.- Potasio sulfatotan 0,5 M den ur-disoluzio baten 1 1 prestatzeko behar den kantitatea, 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 guztia bigarren erreakzioaren bidez lortzen dela jakinik, determinatu: a.- Behar den azido sulfurikoaren kantitatea, honen purutasuna %40a bada. b.- Absorbatzen edo askatzen den bero-kantitate totala, azpiko datuekin konposatuak KNO 3 (S) H2 SO 4 (1) K 2SO 4(s) HgSO 4 (s) NO(g) H 2 0(1) HNO,(g) Al-qkcal mol -- I 119,9 192,9 340,6 168,3 21,6 68,32 34,4 V.C g izotz, 10 C-tan, 120 C-tan dagoen lurrunetan bihurtzen dira. Zenbat bero behar izan da?

125 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;= Mlfusio(1126,S) 80 cal g-1, ABbaporatze(H20,1) = 540 cal g-1 V.C g H 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, bolumena konstante 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 NH 3 (g) AH298 = -283,33 kj Datuak: cp (H2, g) = 29,02-8, T + 20, T2 J mo1-1 K-1; cp (N2, g) = 27,26 + 5, T - 4, T2.1 mo1-1 K-1; cp (NH3, g) = 25, , T - 30, T2 J mo1-1 K-1 V.C.15.- a.- 1 mol heptano gas 25 -tan oxigenotan zeharo erretzen denean gertatzen den entalpia-aldaketa kalkulatu. b.- Goiko erreakzioan askatzen edo absorbatzen den beroa, 20 C-tan dagoen ur kantitate bat berotzeko erabiltzen bada, 40 C-tako tenperatura lortzen da. Kalkulatu uraren masa.

126 124 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- 1A1-1 f. (0,g) = 59,1 OHf (H Z O,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 dela jakinez, 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 ur berotzeko erabiltzen da; jakinik hasieran ura 200 C-tan aurkitzen dela, kalkulatu bukaerako tenperatura. Datuak: CH 4 (g) CO2(g) 02 (g) H20 (g) H20(1) AH/kcal mol ,89 94,05 57,80 68,32 c p/ cal mol -1 - K -1 7,5 7,7 6,5 8,15 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 absorbatzen duen 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 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

127 V. Termodinamika 125 V.C ,80 kg izotz 1 atm-tan eta 260 K-etan, Dewar-ontzi batean likidotzen dira. 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 (H 20, 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 C-tan dauden 200 g Au (c p = 0,0313 cal g-i K-1), 10 C-tan dauden 25 g ur gainera erortzen dira (c p (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 ,1 mol nitrogeno isotermikoki espanditzen dira 300 K-etan, 250 cm3-tik 1,00 dm 3-ra. Nitrogenoa gas ideala dela suposatuz, determinatu sistemaren 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 izotz ela 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 L lrfusio (H20, s) = 80 cal g-1 g-1 K-1; V.C.23.- Etilenoaren formazio-erreakzioaren AG eta AS-a determinatu, 1 atm-tan eta 298 K-etan. Erreaktiboen eta produktuen formazio-entalpiak eta entropia absolutuak tauletan begiratu. Halaber, determinatu K.

128 126 V.C.24.- H 20(g) + CO(g) --> H2(g) + CO 2(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 -a determinatu, datu hauek kontutan harturik. AH (kcal - mol -1) AS ( cal mol 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. Hau deskonposatu egiten da, orekako oxigeno-presioa 13 Pa izan arte. Tenperatura 298,2 K da, eta erreakzioa, 2 Ag 20 4 Ag + 02 (g). Determinatu:

129 V. Termodinamika 127 a.- Zilar oxidoaren dekonposaketaren K-a eta AG -a, presio partzialak atm-tan neurtzen badira. b.- Oxigenoaren presioa 1 Pa bada, AG-a derterminatu. c.- Berdin, oxigenoaren presioa 20 Pa bada. SO2 (g) + 1/2 0 2 (g) S0 3 (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-a tenperaturarekin ez direla aldatzen. AG (298 K) eta AG (600 K) konparatu, kasu bakoitzean erreakzioa espontaneoa den ala ez esanez. V.C.28.- a.- 2-butenoaren hidrogenazioaren beroa kalkulatu, produktua butanoa dela 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, 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) + 2H 20(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 hozteko erabiltzen bada, zer tenperatura lortuko dugu 0,3 mol H 2 erabiltzen direnean?

130 128 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 bat erabil 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 erreakzio egokiena? 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 AH f (HCN,g)= 31,2 kcal mo1-1 Al-Ff'.(NH 3,g)= -11,04 kcal mo1-1 S (CH 4,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 20, g) = 45,1 cal mo1-1 K-1 S (0 2,g)= 49 cal mo1-1 -K-1 V.C 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.

131 V. Termodinamika 129 c.- K-a, 500 K-etan, AS'-a eta AH -a tenperaturarekiko ez direla aldatzen suposatuz, zein tenperaturatan izango da HBr-aren oreka- -presioa altuagoa? V.C CO 2 (g) 2 CO (g) + 02 (g) erreakzioaren AG-a 1 atm-tan eta 298 K-etan determinatu. Erreaktiboen eta produktuen formazio-entalpiak eta entropia absolutuak tauletan begiratu. Erreakzioa espontaneoa izango al da?

132

133 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.- b.- Gas bat presioa gehituz, tenperatura guztietan isotermikoki likidotu daiteke. Zergatik? Posible da bi egoera orekan egotea? Eta hiru egoera? Zeintzu baldintzetan? 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-presioa 25 C-tan, 2,28 atm. Ondoko baieztapenetatik esan zein edo zeintzu diren zuzenak, arrazonatuz: a.- b.- c.- d.- 25 C-tan bonbona batean dagoen butanoa 1 atm-tan badago, likido bezala egongo da. 25 C-tan butano-bonbona batek 0,6 atm-tako presioarekin butano likidorik ezin du eduki. Butanoaren tenperatura kritikoak 0 C baino altuago izan behar du. 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 lerro desberdinek?

134 132 b.- Prozesu bakoitzean, presio eta tenperatura erlazionatzen dituen ekuazioa 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? ln P A Azido azetikoaren fase-diagram. 0 VI.A.5.- Ontzi ireki batean, likido bat dago, inguruarekin kontaktuan daukan azelera 20 cm 2-takoa izanik. Honela, likidoaren bapore-presioa, T tenperaturatan, 30 mm Hg-takoa da. Nola eragingo dio likidoaren bapore-presioari: a.- b.- c.- Likidoa beste ontzi batera pasatzeak, orduan kanpoarekin 40 cm2-tako azalera daukalarik, tenperatura berdinean? Kanpoko presioaren aldaketak? Tenperaturaren aldaketak? VI.A.6.- Zer da bapore-presioa? Likido baten ala solido baten bapore-presioa izango da handiagoa? H20(1)-aren eta NaCl(s)-aren kasurako aplikatu.

135 VI. Fase-aldaketak litro H20(1)-aren bapore-presioa, 25 C-tan, neurtuz, A dela ikusten da. a.- b.- Nola aldatuko da A balorea 2 litro H20 erabiltzerakoan? Zer gertatuko litzateke bapore-presioarekin tamaina desberdineko ontzia erabiltzen denean? Eta esperimentua 40 C-tan egiten denean? VI.A.7.- Anhidrido karboniko gasa, presio eta tenperatura determinatu batzutan dago, eta likido bihurtzea nahi da. Horretarako presioa gehitzen da, baina nahiz eta presio oso handi bat egin, ez da likidotzen. a.- b.- c.- Zein uste duzu dela konportamendu honen arrazoia? Zeintzu faktore edo baldintza aldatu beharko dira anhidrido karboniko hori likidotzeko? Anhidrido karboniko gasa eta likidoa baldintza berdinetan orekan egon daitezke? VI.A.8.- Substantzia batek ondoko fase-diagrama daukala jakinik, a.- b.- (1) eta (2) puntuei dagozkien P eta T baldintzetan substantiza honen propietateak azaldu. Substantzia honen partikulen energiak (abiadurak) hiru egoera desberdinetan eztabaidatu. P/atm P2 2 1 Tt T2 T3 --> T/K VI.A.9.- B substantzia hipotetiko batentzat ondoko datuak ezagutzen dira, puntu kritikoa: 80, 1,86 atm fusio-puntu normala: 1 C B(s)-aren bapore-presioak, 20 C-tan, 10 C-tan eta 10 C-tan, 0,29 atm, 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, 0,38 atm, 0,58 atm eta 0,67 atm dira hurrenez hurren.

136 134 a.- b.- c.- B konposatuaren fase-diagrama errepresentatu. B konposatuaren irakite-puntu normala determinatu. 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.- b.- p i > 1 atm dela jakinik, posible da substantzia hori baldintza standardetan likido bezala aurkitzea? T3 tenperaturan, likidotan transforma daiteke substantzia hori? VI.A.11.- A konposatu hipotetiko batentzat, datu hauek ezagutzen dira. Puntu kritikoa, 30 atm, 20 C Fusio 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.- b.- c.- d.- e.- Konposatu honen fase-diagramaren eskema egin. Zer esan daiteke konposatu honen irakite-tenperatura normalari buruz? Konposatua 95 C-tan eta 2,5 atm-tan aurkitzen bada, likidotzeko mekani smo esperimental baten prestaketaren muntaketak pena mereziko luke? Eta konstante mantentzen dena tenperatura denean? Zer gertatuko litzateke konposatu hau 10 C-tako tenperatura konstantez likidotzen saiatuko bagina? Konposatua 10 C-tan eta 20 atm-tan aurkitzen bada, presio konstantez tenperatura 80 C-taraino beheratzen denean aurki daitezkeen egoera desberdinak azal itzazu. VI.A.12.- Ondoko esaldiak eztabaidatu: a.- b.- c.- Baldintza batzutan gas bat likidotzea ez da posible. Ez da posible substantzia baten hiru egoerak baldintza determinatu batzutan, orekan, koexistitzea. 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-presioa du. Esan, azalduz, ondoko baieztapenetatik zeintzu diren zuzenak:

137 VI. Fase-aldaketak 135 a.- b.- c.- Anhidrido sulfurosoa, 25 C-tan eta presio atmosferikotan, gasa da. Anhidrido sulfurosoz betetako tanke batek, 25 C-tan, 5 atm-tako presioa ukan dezake. 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 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, zeren eterraren presio partziala bere bapore-presioa izango baita. Beraz, Peter = 422 mm Hg X eter = 0,555 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 ntotala ntotala X eter neter neter n atre X eter X aire

138 136 Erlazio horretan dena ezaguna da, n a, izan ezik. Baina kantitate hau determina daiteke, eterrez saturatu aurretiko kantitatearen berdina izango baita: naire P V 1 atm = 4,160 mol R T 0,082 atm 1 mo1-1 K-1 (273,15+20) K 4,160 mol 0,555 n eter = = 5,188 mol 0, 445 Gramotan, eter etilikoaren (CH 3-CH 2-0-CH 2-CH 3) pisu molekularra 74,123 denez, 384,5 gramo baporatzen dira. a. emaitza: 384,6 g eter b.- Bolumenaren determinazioa airearen edo eterraren presio partzialarekin eta mole-kopuruarekin egin daiteke; eterrenarekin eginez, v = n eter R T _ P eter 5,188 mol 0,082 atm 1 mo1-1 K ,15 (422 /760) atm = 224,60 1 b. emaitza: 224,60 1 c.- Nahiz eta presioa gehitu, tenperatura aldatu ez denez, eterraren presio partziala berdina izango da, 422 mm Hg, eta bapore-eran ez dagoena kondentsatu egingo zen: Peter = 422 mm Hg x eter = P osoa (10 760) mm Hg = 0,0555 eta Xaire = 1 Xeter = 0,9445 nai berdina izango denez, hots, naire = 4,160 izango denez, neter n aire X ete r = 4,160 mol 0,0555 X aire 0,9445 = 0,244 mol

139 VI. Fase-aldaketak 137 Beraz, bapore-eran 0,244 mol badaude, kondentsatu edo errekuperatu 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, tenperatura desberdinetan, ondoko taulan ematen dira: T/ C p/mm Hg 56,0 91,0 143,0 215,8 a.- Determina baporatze-prozesuaren AH-a. b.- Tarte horretan, --baporatze-a AH konstante al da? c.- Zein da karbono tetrakloruroaren bapore-presioa 15 C-tan? Ebazpena: a.- Karbono tetrakloruroaren bapore-presioa ondoko prozesuaren oreka-konstantea da: CC1 4 (1) #. CC14(g) Clausius-Clapeyron-en ekuazioa jarraituz, bapore-presioa tenperaturarekin honela aldatzen da: AH AS ln p = + RT R non p, bapore-presioa, atmosferatan, delarik, T, tenperatura absolututa, 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.

140 138 p/atm 7, ,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, /K-1 3,532 3,411 3,299 3,193 T errepresentatuz, zuzen bat ateratzen da, maldatik AH/R = 4000 K OH = 33, 3 kj mo1-1 a emaitza: 33,3 kj mo1-1 -1,2-1,4 ln P -1,6-1,8-2 -2,2-2,4-2,6 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, K-1 T eta grafikoan, tenperatura horretan, zera ikusten da:

141 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 honela aldatzen dira, errespektiboki: log p (mm Hg) = + 9, log p (mm Hg) = + 8,91 T Determina a.- Puntu hirukoitzaren tenperatura eta presioa b.- Cu(s)-aren fusio-entalpia eta fusio-entropia, tenperaturarekin ez direla aldatzen suposatuz. Ebazpena a.- Puntu hirukoitzean, solidoaren eta likidoaren bapore-presioak berdinak dira, beraz, pv (solido) = p v (likido) log p v (solido) = log p, (likido) ,23 = + 8,91; Th = 1 2 1, 75 K Presioa determinatzeko, ekuazio bata zein bestea erabil daiteke: log p (mm Hg) = + 9,23 = 4,93; 1218,75 p h = 1, mm Hg a emaitza: 1218,75 K, 1, mm Hg b.- Sublimazio- eta baporatze-prozesuen AH-a eta AS-a determinatuz, AHfusio eta AS fusio determina daitezke:

142 140 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)-tara pasatuz, 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, ln p (atm) = 2,3026 9,23 T 39742, 62 ln p (atm) = + 14,620 T -6,6333 Ekuazio hau, (1) ekuazioarekin konparatuz, AH sub = 39742,62 K R AS sub = 14,620 R AHsub = 330,44 kj mo1-1 AS sub = 121,56 J K -1 mo1-1 Likidoaren bapore-presioarekin berdin eginez, 16T87 0 ln p (atm) = 2,3026 r + 8,911-6,6333 L 38844,, 86 ln p (atm) = + 13,883 T Eta konparazioz, AH bap = R , K AH bap = 322,97 kj mor l ASbap AS 13,883 bap R 13, = 115,43 J K -1 mo1-1

143 VI. Fase-aldaketak 141 Honela, Allfusio = AHsublimatze AHbaporatze 7, 47 kj mo1-1 ASfusio AS sublimatze 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 litro aire 760 torr-etan eta 86 C-tan, 1 ml urarekin tenperatura berberan nahastatzen da, esperimentuaren zehar gas-fasearen bolumena konstante mantentzen delarik. Tenperatura horretan, uraren bapore- -presioa 451 torr da, eta bere dentsitatea 0,99 g cm- 3 da. Oreka lortzen denean, determinatu: a.- b.- c.- Zein den presio totala. Zenbat mole ur baporatuko diren. 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-egoeran aurkitzeko? b.- Zein izango da bentzenoaren presioa ontziaren bolumena 12 1 denean? 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 T/ C Demagun bentzeno-baporezko muestra bat 50 C-tan eta 120 mm Hg-tan aurkitzen dela.

144 142 a.- b.- c.- d.- Isobarikoki 40 C-rarte hozten denean, bentzenorik kondentsatuko al da? Eta 30 C-rarte hozten denean? Eta 20 C-rarte? Determinatu bentzenoa kondentsatzen hasten deneko tenperatura. Metodo grafiko baten bidez determinatu AH (baporatze)-a VI.C.4.- Karbono disulfuroaren bapore-presioa 0 C-tan 128 mm Hg bada, eta baporatze-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 dugun presioa 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, N m-2 izanik, kalkulatu bere irakite-tenperatura. VI.C.7.- Argon solidoaren eta likidoaren bapore-presioak honela adieraz daitezke hurrenez hurren: log p (N m-2) = 407,2 log p (N m-2) = 365,5 T + 9, ,085 Kalkulatu puntu hirukoitzaren tenperatura eta presioa. VI.C.8.- Anhidrido karboniko solidoaren eta likidoaren bapore-presioak honela espresa daitezke hurrenez hurren: log p (N m-2 ) = 11,986 log p (N m-2 ) = 9, T 874 T Anhidrido karbonikoa presio atmosferikoaren pean likido gisan ezin daitekela aurkitu froga ezazu. VI.C.9.- Aluminio fundituaren baporatzearen Gibbs-en energia-aldaketa standarda, 1860 K-tan, 12,15 kcal mo1-1 da. Zein da aluminio fundituaren bapore-presioa tenperatura horretan?

145 VI. Fase-aldaketak 143 VI.C.10.- A(s)-aren eta A(1)-aren bapore-presioak tenperaturarekiko honela aldatzen dira: A(s): log p (mm Hg)= ,1 T A(1): log p (mm Hg)= ,1 Determinatu a.- Puntu hirukoitzaren presioa eta tenperatura b.- Irakite-tenperatura normala c.- A substantziaren fusio-entalpia d.- Fusio-tenperatura normala 301 K dela jakinik, konposatu honen fase-diagramaren eskema bat egizu. VI.C.11.- Nitrobentzenoaren (C 6H5NO 2) bapore-presioa ondoko taulan agertzen delarik: T/ C 44,4 71,6 84,9 99,3 115,4 210 Pvimmtig Kalkulatu: a.- Hurrengo prozesuaren Gibbs-en energia-aldaketa standarda, 298 K-etan: C 6H5NO 2 (1) -> C 6H 5NO 2 (g) b tako ganbara batean, 50 C-tan, 3 cm 3 nitrobentzeno likido sartuko balira, zenbat nitrobentzeno geratuko litzaiguke likido gisan? Datuak: p (C 6H 5NO 2 ) = 1,174 g cm -3, 25 C-tan.

146

147 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 uretan dela? Boraxaren solubilitatea tenperaturarekin gehitzen bada, zer esan daiteke disoluzio-prozesuaren AH-ari buruz? Beroa absorbatu ala askatu egiten da? Erantzunak arrazonatu. VII.A.2.- NH 3, HC1, 0 2, CO 2 eta CH 4 gasekin osotuta dagoen nahastura ekimolekular bat, uraren zehar, 25 C-tan, burbuilerazten da. a.- Kualitatiboki azaldu, jatorrizkoarekin konparatuz, nolakoa izango den uretan disolbatua geratzen den nahasturaren konposizioa. b.- Zer aldatuko beharko genuke, metanoaren proportzioa uretan, beste osagai guztiena baino handiagoa izateko? c.- Nola azal daiteke, normalean likido batean, solido baten disolbagarritasuna tenperaturarekin gehitzea, eta alderantziz gas batena gutxitzea? VII.A.3.- a.- Bi osagai hegazkor likidoren artean, zeintzu motatako disoluzio ez- -ideal forma daitezke? b.- Energiaren eta entropiaren aldaketak kontutan hartuz, zein kasutan ez da egongo osagai bataren besteango disolbagarritasun- -mugarik? c.- Energia-aldaketa negatiboa dela suposatuz, nola aldatuko dira, kualitatiboki, nahasturaren konposizioarekiko, bapore-presio normala 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-en legea 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?

148 146 Osagai bakoitzaren bapore-presioarekin konparatu. Suposatu disoluzioa ideal bezala konportatzen dela. c.- Zer prozedura segituko zenuke azetona eta ura bereizteko? Zer distilazio-mota erabiliko zenuke? Zergatik? Prozesuaren pausu guztiak azaldu. VII.A.5.- Bi substantiza likidoren nahastura bat, beraien molekulen arteko elkarrakzioak likido puruen molekulen artekoen elkarrakzioen ordenakoak izanik, irakite-tenperaturaraino berotzen da. Honetan oinarrituz, ondoko baieztapenak eztabaidatu: a.- Lortzen den baporea osagai ez-hegazkorrenean aberatsago izango da. b.- Edozein osagairen frakzio molarra bapore-eran, honela adieraz daiteke: 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 da tenperaturarekin. Berdin gertatzen al da gas baten disolbagarritasunarekin? Konportamendu bien zergatikoak eman, justifikatuz. Galdera honen erantzuna kontutan edukiz, zergatik Champagne-a kopa hotzetan zerbitzen da? VII.A.7.- Solido baten disolbagarritasuna aldatzen al da presioarekin? Eta gas batena? Justifikatu. VII.A.8.- Metanolaren irakite-puntu normala 65 C da, eta eter etilikoarena, 34,5 C. a Likido bien bapore-presioak 25 C-tan konparatu, bien arteko desberdintasunaren azalpena maila molekularrean emanez. 2.- Zer gertatuko litzaieke bapore-presio horiei, tenperatura- -gehipen baten kasuan?

149 VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 147 b.- Likido biak nahastatzen direnean bero-askapen bat gertatzen dela jakinik, 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 eta fase 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 likidoarentzat eta fase gaseosoarentzat. e.- Nahasturaren osagaien bereizketa egiterakoan, zeinek distilatuko du, eta zergatik? Pi 0 x A VII.A.10.- A eta B konposatuen nahasturaren irakite-tenperatura, likido-fasearen eta 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?

150 x A --> 0,5 1 VII.A.11.- A substanzia baten disolbagarritasuna, 20 C-tan eta 100 g uretan, 6 g da, eta bere disolbagarritasuna tenperaturarekin gehitu egiten dela jakinik, esan a.- Nola presta daitezkeen disoluzio diluitu, saturatu eta gainsaturatuak. 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 (H 20) = 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 klorhidrikoaren frakzio molarra 0,189 da, eta dentsitatea 1,160 g cm- 3. Determinatu disoluzioaren molaritatea eta molalitatea. b.- Azido klorhidrikozko 1 M den disoluzio bat prestatu nahi da, baina prestatu ondoren, baloratuz, 0,932 M soilik dela ikusten da. Kalkulatu 0,189-ko frakzio molarra duen disoluziotik zenbat litro bota behar diren disoluzioa 1 M izateko.

151 VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 149 Ebazpena a.- Molaritatea (M) honela defini daiteke. M = solutuaren mole-kopurua litro-disoluzio Beraz, disoluzioaren litro batean zenbat mole HC1 dauden determinatuz molaritatea determina daiteke. Disoluzioaren dentsitatea 1,160 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, X HC1 = nhci nhc1 + nh20 --> 0,189 (n Fici + nh20) = nhci 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, M = solutuaren mole - kopurua kg disolbatzaile

152 150 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 mol m = = 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 den disoluzioaren 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 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, b.- emaitza: 1 litrori, 7, gehitu behar zaizkio. VII.B.2.- Gas bat lortzen den esperimentuetan, normalean hau uraren gainean batzen da, eta kalkuluak egiterakoan gasaren disolbagarritasuna uretan arbuiatu egiten ohi da. Determinatu zein den egiten den errorea, %-tan, ondoko esperimentuan. Esperimentu batean lortzen den oxigenoa uretan batzen da 25 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, Ebazpena Egiten den errorea determinatzeko, determina dezagun lehendabizi, oxigenoaren mole-kopurua, disolbagarritasuna arbuiatuz, eta gero, disolbagarritasuna kontutan hartuz.

153 VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak Disolbagarritasuna arbuiatuz. 100 ml oxigeno, 1 atm-tan eta 25 C-tan lortzen dira, beraz, gas ideala bezala konportatzen bada. no2 P() 2 V 1 atm 0,11 R T 0,082 atm l mo1-1 K-1 298,15 K = mol 2.- Disolbagarritasuna kontutan hartuz, Oxigenoaren mole-kopuru totala gas-fasean daudenak eta uretan disolbaturik daudenak izango dira. Gas-fasean daudenak, 4, mol dira, zeren 1 atm-tan eta 100 ml-tan baitaude. Eta uretan disolbaturik daudenak honela determina daitezke: gas baten kontzentrazioa likido batean lege honen bidez adieraz daiteke, [0 2 1 = K P02 non K, disolbagarritasun-konstantea baita, eta tenperaturarekin bakarrik dependitzen baitu; Po,, presio partziala atm-tan, eta [02], kontzentrazioa. Beraz, [02] = 1, atm [02] = 1, mol ml uretan, oxigenoaren moleak: no 2 = 1, mol 1-1 0,2 1 = 2, mol Eta oxigenoaren mole-kopuru totala, 4, mol + 2, mol = 4, mol Errorea honela determina daiteke 4, moletan (4, , ) moletako errorea 100 x = %5,9 errorea egiten da. emaitza: %5,9

154 152 VII.B.3.- Karbonoz, hidrogenoz eta oxigenoz osoturiko konposatu ez-hegazkor bat, karbono- eta hidrogeno-portzentaiak %40 eta %6,66 direlarik hurrenez hurren, uretan disolbaturik dago, kontzentrazioa %0,20 pisutan izanik honela, disoluzioaren bapore-presioa 20 C-tan ur puruarena baino 0,0035 mm 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, formula enpirikoa determinatu behar da, eta gero masa molekularra jakinez, formula molekularra determina daiteke. Formula enpirikoa portzentaiak jakinez determina daiteke, eta portzentaiak hauek dira, %40 C; %6,66 H; eta oxigenoarena, totala %100 izan behar denez, diferentziaz determinatzen da: 100 (40 + 6,66) = %53,34 O Beraz, 100 gramotan zenbat mole dauden determinatuz, eta gero proportzioan, 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 ' O: 5334 g = 3 33 mol 0 1 mol 0 15,999 g mo1-1 ' Beraz, formula enpirikoa CH 2O. Formula molekularra (CH 20)n izango da, eta n determinatzeko masa molarra determinatu behar da. Horretarako, disoluzioaren eta disolbatzailearen bapore-presioak ezagutuz eta suposatuz disoluzioa disoluzio ideala bezala konportatzen dela, Raoult-en legea beteko da: p po

155 VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 153 non P eta Po, disoluzioaren eta disolbatzaile puruaren bapore-presioak izanik hurrenez hurren, eta xp, disolbatzailearen frakzio molarra. Edo, AP -, Po - xs AP, disoluzioaren bapore-presioaren beherapena disolbatzailearekiko izanik, eta xs solutuaten frakzio molarra. Beraz, 0,0035 mm Hg = 17,5 mm Hg x s > xs = eta disoluzioa %0,2 pisutan denez, 0,2 g solutu badaude, 99,8 g disolbatzaile daude, hots, 0,2 g ns PM g mo1-1 x s = = = n S + n D 0,2 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, , ,999) = 180,5 > n formula molekularra C 6H 1206 izango da. a.- emaitza: C b.- Disoluzio baten presio osmtotikoa, disoluzio ideala bezala konportatzen bada, 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 molaritatetan determinatu behar da. solutuaren mole - kopurua M = litro - disoluzio 0, 2 g Solutuaren mole - kopurua = = 1, mol 180,7 g mol- 1

156 154 Solutu-gramo hauek 100 g disoluziotan daude, eta disoluzioa oso diluitua denez, disoluzioaten dentsitatea uraren dentsitatea = 1 g cm- 3 izango dela suposa daiteke mol M = ' = M 0,100 1 disoluz. ' eta IC = 1, mol 1-1 0,082 atm 1 mo1-1 K ,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, konstante krioskopikoa, 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 aldatzen da bakarrik, eta urarentzat, K xf (krioskopikoa) = R Tf2usio 8,3144 J mo1-1 K ,15 2 K2 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 K izango da. c.- emaitza: 273,13 K = 0,021 C

157 VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 155 VII.B.4.- CC1 4-zko eta SnC1 4-zko nahastura batek 90 C-tan irakiten du, eta tenperatura horretan bapore-presioak 1112 mm Hg eta 362 mm Hg dira hurrenez hurren. Nahastura disoluzio ideal bezala konportatzen dela suposatuz, 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 tenperatura horretan disoluzioaren bapore-presioa kanpoko presioa izango dela, hots, 760 mm Hg izango da, distilazioa hutsean ez bada egiten. 760 mm Hg = X OE mm Hg + xs,,c mm Hg eta X + X CC1 4SnC14 = 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 NnC1 4 = PCC14 + PSnC14 eta PT -a 760 mm Hg denez, PCC14 0, mm Hg = 590,47 mm Hg = xcc i4 1)&14 eta Ycci = 4 PCC14 rt 590,47 mm Hg 760 mm Hg Ysnc1 4 = 1 0,223 Yco4 = 0,777; b.- emaitza, Ycci4 = 0,777; 0,223 Ysno4

158 156 VII.B C-tan, karbono tetrakloruroaren bapore-presioapa da, eta zikohexanoarena PB da. Suposatuz likido biak disoluzio ideala osotzen dutela eta frakzio molarrak x A eta xb direla, a.- P; eta x B 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 P A = 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 legea jarraituko du, PT = X A PA X B 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 bezala konportatzen 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, eta y = 1/[1 PA XA PA XA B Pi; -xb a. emaitza, y A = 1/(1 +(PB x B /PA x A )), Y B = 1/(1 + (P;,xA/P1;x4)

159 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, x A + xb = 1 denez, xa = x B = 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 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 = x i3) = 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 diagrama tenperatura horretan errepresentatzeko, presio bakoitzean ya determinatu behar da, eta taulan agertzen diren baloreak, irudian ( ) bezala errepresentatuta daude. X A 0 0,5 0,667 1 YA 0 0,190 0,319 1

160 158 c.- emaitza, (x A = xb) PB = 92,3 mm Hg; PT = 113,95 mm Hg; ya = 0,190 (xa = 2xB) PB = 61,53 mm Hg; P T = 90,40 mm Hg; y A = 0, P/mm Hg P x A --111n 0,5 C.- PROBLEMAK VII.C.1.- Gutxi gorabehera 0,1 M den azido klorhidrikozko ur-disoluzio bat prestatzen da 12 M diren 8,5 ml, 1 litrotaraino diluituz; lorturiko disoluzioa baloratu egiten da sodio karbonatozko muestra batekin, Na2CO 3 + HC1 NaC1 + H20 + CO2 Erabilitako karbonatoaren pisua, 0,275 g da eta erabilitako azidoaren bolumena, 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 kontsumitzen dituztela ikusten da. Zein da hidroxidoaren disoluzioaren molaritatea?

161 VII. Ez-elektrolitoen disoluzioak 159 VII.C.2.- Azido sulfurikoaren ur-disoluzio baten kontzentrazioa %98,00 pisutan da, eta dentsitatea 1,836 g m1-1 (20 C) da. Determinatu azido sulfurikoaren molaritatea, molalitatea, eta frakzio molarra. VII.C.3.- Amonio nitratozko ur-disoluzio bat prestatu nahi dugu, bere kontzentrazioa 50 g 1-1 izanik. Kalkulatu disoluzio horren 700 cm3 prestatzeko, 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 tenperatura desberdinetan ondoko taulan agertzen dira, 11 e C K ,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, mol 1-1 baino txikiago denean, ur-espezie batek denbora luze batean ezin duela bizi jakinik, determinatu ur-espezie hau bizi daitekeen 48,5 C-tan, atmosferatako baldintzetan. c.- Ze tenperaturataraino berotu daiteke ura, inguruko baldintzetan espezie hau uretan bizirik egoteko? Datua. Oxigenoaren kontzentrazioa atmosferan, 20 parte ehuneko, bolumenean. VII.C.5.- Determinatu nitrogenoaren eta helioaren disolbagarritasuna uretan, 20 atm-tan eta 25 C-tan. Zergatik itsaspekariek (submarinistek) nitrogeno- -oxigeno nahasturaren ordez, helio-oxigeno nahastura erabiltzen dute? Datuak. Disolbagarritasun konstanteak (25 C). N2 = 0, He = 0, VII.C.6.- Bentzenoaren eta toluenoaren bapore-presioak tenperaturaren funtzioz, ondoko ekuazioen bidez adierazita datoz:

162 160 Bentzeno:, ln P (atm) = + 11,0 Tolueno: 4, ln P(atm) = + 12,6 T, tenperatura K-etan delarik. Bentzenoz eta toluenoz osotutako nahasturak disoluzio ideala bezala konportatzen direla suposatuz, kalkulatu: a.- Nahastura baten frakzio molarra bentzenotan, nahastura horrek 1 atm-tako kanpo-presiotan 97 C-tan irakiten duela jakinik. b.- Aurreko disoluzioarekin orekan dagoen baporearen frakzio molarra bentzenotan. 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 ), 25 C-tan, disolbatzen direnean bapore-presioaren aldaketa azaltzen da. 25 C-tan uraren dentsitatea 0,9971 g cm- 3 da eta baporepresioa 25,756 mm Hg. Dentsitatea tenperaturarekin ez dela aldatzen suposatuz, 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 K e (molal) = 0,52 kg mo1-1 K Kf (molal) = 1,86 kg mo1-1 K VII.C.8.- Azukrearen (C 12H ) disoluzio baten presio osmotikoa 1000 mm Hg da, 20 C-tan. Disoluzioaren 100 g, -2,00 C-taraino hozten badira, kalkula izozten den ur-kantitatea. Disoluzioaren dentsitatea 1,00 g m1-1 dela suposatu. Datua: Kf (H 20) = 1,86 K kg mol-i

163 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 CH2OH Etilenglikol = CH2OH CH2OH VII.C g bentzenotan, hidrokarburo ez-hegazkor baten 2,0 g (bere konposizioa %93,5 C izanik) disolbatzatzen dira. 20 C-tan, lortzen den disoluzioaren bapore-presioa 74,01 torr da. Kalkulatu hidrokarburoaren formula 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 disoluzioak ideala bezala konportatzen direla suposatuz, kalkulatu a.- Disoluzioaren presio totala 80 C-tan, bentzenoaren frakzio molarra 0,2 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 g katalasa (gibelean dagoen entzima bat) uretan disolbatua dago. Disoluzioaren bolumena 27 C-tan 100 ml bada eta bere presio osmotikoa 0,745 mm Hg izanez, determinatu katalasaren masa molarra. VII.C C-tan, eter etiliko puruaren bapore-presioa 440 mm Hg da, eta 5,42 g 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

164 162 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. MX beste konposatu molekular baten 10 g-rekin eta bentzenozko 100 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 baporearen konposizioa. b.- Osagai berdinez osotutako beste disoluzio batek, 50 C-tan, 543,2 mm Hg-tako bapore-presioa du; eta, disoluzio honekin orekan 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 (C 2H5Br) = 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 Tenperatura honetan zeintzu dira osagai puruen bapore-presioak? VII.C K-etan, etanolaren bapore-presioa 168 mm Hg da, eta metil ziklohexanoarena, 280 mm Hg. Etanolaren konposizioa 0,68 bada, disoluzioaren bapore-presioa 376 mm Hg da. Disoluzio hau ideala bezala konportatzen da? VII.C ,2 K-etan tolueno puruaren bapore-presioa 111 mm Hg da, eta hexaklorobentzenoarena 309 mm Hg. Bien disoluzioentzat bapore- -presioa konposizioarekiko errepresentatu eta disoluzioarekin orekan dagoen baporearen konposizioa ere. Suposatu disoluzioak ideala bezala konportatzen direla.

165 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 metanolarena tenperatura 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 etanol daudelarik. 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-presioaren arteko erlazioa kalkulatu, 25 C-tan. b.- Erlazio berdina 100 C-tan kalkulatu.

166

167 VIII. Elektrolitoen disoluzioak 165 VIII. ELEKTROLITOEN DISOLUZIOAK A.- GALDERAK VIII.A.1.- Elektrolito baten disoluzioa uretan, ondoko erreakzioaren bidez adieraz daiteke: AB A- B- Konduktibitate espezifikoak neurtzeko tresna guztiak daudela eta zelularen konstantea (1 / s) ezaguna dela jakinik, ondoko galderak erantzun, zergatikoa azalduz a.- b.- Elektrolito hori ahula edo sendoa den jakiteko, zer neurketa egin behar da? Zer lege bete behar da kasu bakoitzean? AB elektrolitoa uretan ahula dela suposatuz, nola determina daiteke disoziatuta 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 molekularrak krioskopiaz determinatzerakoan, lortutako pisu molekularrak egiazko balore zuzenen erdiaren inguruan aurkitzen dira. a.- b.- c.- Zergatikoa adierazi. Honelako gatzentzat krioskopian erabiltzen den ekuazioa idatzi, termino bakoitzaren esanahia adieraziz. Gatz hauen konportamoldea adierazteko, Arrhenius-en teoria erabili al daiteke? Teoria hori erabiliz, zein ondoriotara helduko zinateke? VIII.A C-tan eta 1 atm-tan, NaAc eta HCN direlakoen disoziazio- -konstanteak,» 1 eta 7, 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-tan 72, cm2 mol--- 1 dela jakinik, eta konduktibitate molar limitea ur-

168 166 -disoluziotan, NaAc delakoarentzat, 90,95 S2-1 cm-2 moi-1 dela, determinatu, arrazonatuz, elektrolito hau osorik disoziatuta egongo den ala ez, Arrhenius-en teoria eta Debye-Hckel-en elektrolitoen teoria erabiliz. VIII.A.5.- Hiru solidoren disolbagarritasuna uretan, 25 C-tan eta 1 atm-tan, hauek dira: 1.- A2B solido ionikoa, disolbagarritasuna = 38 mol CD solido molekularra, disolbagarritasuna = 40 mol F3G solido ionikoa, disolbagarritasuna = mol 1-1 a.- b.- c.- d.- Solido hauekin disoluzio antiizoztaile bat prestatu nahi da, uretan. Zeintzu erabiliko zenituzke? Zein izango da hoberena? Zergatik? Aurreko disoluzioetatik zeinek edukiko du konduktibitate handiena? disoluzio onenarentzako, izozte-tenperaturaren aldaketaren eta konposatuaren molalitate errealaren arteko erlazioa determinatu. Disoluzio antiizoztaileak beste disolbatzaile batean prestatzen badira, disoluzioaren izozte-tenperatura eta izozte-puntuaren aldaketa desberdinak dira. Hauek determinatzeko, disolbatzailearen zeintzu propietate edo ezaugarri ezagutu behar dira? VIII.A.6.- Elektrolito baten konduktibitate baliokidea (A) kontzentrazioarekiko irudian 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 beraren adierazpidea? Nola determina daiteke?

169 VIII. Elektrolitoen disoluzioa 167 VIII.A7.- Azpiko taulan, HA elektrolito baten ur-disoluzioen konduktibitate baliokideen baloreak ematen dira, kontzentrazioaren funtzioz, c / M ,05 0,1 0,2 A/Q- I cm2 baliok-i 92,9 34,0 11,3 5,12 3,63 2,58 a.- b.- c.- Datu hauetatik, azaldu ea elektrolito hau, ahul edo sendo bezala konportatzen den ur-disoluzioetan. Nola determinatuko zenuke elektrolito honen Ao? Determinazio- -bide konkretu bat adierazi. Zergatik elektrolito baten konduktibitatea neurtzeko zelularen konstantea ezagutzea beharrezko da? VIII.A.8.- Substantzia baten disoluzio diluitu batzu prestatzen dira. Disoluzio hauetan konduktibitate baliokidearen gehikuntza ahul bat behatzen da, kontzentrazioa gutxitzen denean. Gertakizun honen arrazoia zera da: a.- b.- c.- d.- Disoluzioa diluitzerakoan erroreak egin direla. Substantzia honen konduktibitatea elektrolito ahul batena dela. Disoluzioko ioien artean elkarrakzio elektrostatikoak gertatzen direla. Konportamolde hau elektrolito sendo batena dela. VIII.A.9.- Ondoko substantzien konduktibitate-limiteak, uretan eta 25 C-tan, konparatu nahi dira. CH3 CH2OH CH3COOH Na2SO4 Horretarako, beharrezko diren aparatuak eta beharrezko litzatekeen beste edozein produktu kimiko eskuragarri direlarik, a.- b.- Zeintzu esperimentu egin beharko zenituzke? 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), uretan 1 M gatz (NaCI, s), uretan 1 M metanol (1), bentzenotan (1)

170 168 VIII.A.11.- Ondoko disoluzioak dauzkagu: KC1-a, 1,0 M uretan; azukrea, 1,0 M uretan; Na2SO4-a, 1,0 M uretan; azukrea, 1,0 M etanoletan. a.- Zeintzuk edukiko dute 1.- Izozte-puntu berdina? 2.- Irakite-puntu berdina? 3.- Bapore-presio berdina? 4.- Presio osmotiko berdina? b.- a atalean agertzen diren disoluzioen neurketak, bakoitzaren disolbatzaile puruarenekin konparatu. VIII.A.12.- Nola azal daiteke a.- Azukre-disoluzio baten irakite-puntua, ur puruarena baino altuagoa izatea? b.- NaCl-tan 0,1 M den disoluzio baten izozte-tenperatura, kontzentrazio berdineko azukre-disoluzio batena baino baxuagoa izatea? c.- Mendi baten gailurrean ur-kantinplora ireki batean gas-burbuilak formatzea? d.- Ur-disoluzio diluitu baten molaritatea (M) eta molalitatea (m) ia berdinak 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 berdina izango den ala ez. d.- Disoluzio bien ura baporatu egiten bada, azukrearen eta gatzaren kristalak agertzen dira. Solido-mota bien artean zeintzu desberdintasun egongo dira? Egoera solidoan daudenean, elektrizitate-eroaleak izango dira ala ez? Eta disoluziotan daudenean? VIII.A.14.- Ondoko esaldia eztabaidatu: - Elektrolito sendoen konduktibitate espezifiko molarra ez da aldatzen, ez kontzentrazioarekin, ez tenperaturarekin.

171 VIII. Elektrolitoen disoluzioak 169 B.- PROBLEMA EBATZIAK VIII.B.1.- HC1, FeC1 3 eta BaC1 2 direlakoen ur-disoluzioetatik 1 amperetako korronte 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 diren erreakzioak idatzi. Ebazpena HC1-a, FeC1 3 -a eta BaC1 2-a elektrolikoak dira, eta uretan disolbatzen direnean ioiak agertzen dira, eta hauek urarekin solbatatzen dira: HC1 + aq 1-1± (aq) + Cl- (aq) FeC1 3 + aq Fe3+(aq) + 3 Cl- (aq) BaC1 2 + aqba 2+ (aq) + 2 Cl- (aq) <-- Ikus dezagun 1 mol C1 2 askatzeko zenbat elektroi-mole behar diren. Anodoan, kloroaren oxidazioa gertatuko da: 2C1- (aq) > C e- Beraz, edozein kasutan, 1 mol C1 2 askatzeko 2 mol elektroi behar dira. 1 mol elektroi garraiatzen duen elektrizitate-kantitatea Faraday-ren konstanteak adierazten duena da: 96485,6 coulomb. Ikus dezagun orain 1 amperetako korronte elektrikoaren elektrizitate-kantitatea, ordu bitan: Q=I t= 1 ampere ( ) s = 7200 A s = 7200 coulomb eta 1 mol C12 askatzeko 2 x 96485,3 coulomb behar dira x 7200 coulomb x = 0,0373 mol kloro askatuko dira eta koroa gas ideala bezala konportatzen bada, 1 mol C1 2 22,4 1 baldintza normaletan 0,037 mol C12 x x = 0,8361 C12 askatuko dira, kasu guztietan

172 170 Katodoan eta anodoan gertatuko diren erreakzioak idazterakoan, katodoan erredukzioa gertatuko dela eta anodoan oxidazioa gertatuko dela kontutan hartu behar da, horrela, Katodoetan Anodoetan Totala H+ + 2 e--->h2(g); 2 C1-C1 2 (g)+ 2 e-;2 CI-+ 2 H + > C12+H2 Fe e- Fe (s); 2 Cl- --> C1 2 (g) + 2 e-; 6 Cl- + 2 Fe2+ --->2 Fe + 3 C12 Ba e- --> Ba (s); 2 Cl- C1 2 (g) + 2 e-; 2 Cl- + Ba 2+ --> C1 2 + Ba emaitza.- 0,836 1 C1 2 askatuko dira kasu guztietan VIII.B.2.- Azido bentzoikotan 0,01 M den disoluzio baten konduktibitate espezifikoa 2, S2-1 cm- 1 da, eta urarena 8, 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: C 6 H5COOH + aq *-2 C 6H 5C00 - (aq) + H+(aq) eta disoziazio-konstantea, azido ahula denez, (Ka): K a = [C6H5C00-1[H1 [C6H5COOH] Disoziazio-konstantea, a, disoziazio-graduaren fuotzioz jartil, azido bentzoikoaren hasierako kontzentrazioa c baldin bada: t = 0 t = (orekan) C 6 H5 COOH aq C6H5C00-(aq) + H+(aq) c 0 0 c(1-a) coc ca

173 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, eta Ao konduktibitate espezifiko baliokide limitea. Orduan, K a determinatzeko, a determinatu behar da, eta oc determinatzeko A eta Ao X A = S2 cm baliok N non x, azido bentzoikoaren konduktibitate espezifikoa baita, eta N normalitatea. Xbentzoikoa = Xdisoluzioa Xdisolbatzailea (1-12 ) Xbentzoikoa 2, cm-1-8, Q- 1 cm- 1 = = 2, S2-1 cm-1 Ikusten denez, disoluzioaren konduktibitatea eta azido bentzoikoarena ia berdinak dira, zeren urarena ia arbuiagarri baita S -1 cm cm A = ' 0,01 N = 29,81 W -1 cm 2 baliok-1 zeren azido bentzoikoarentzat, pisu baliokidea eta pisu molekularra berdinak direnez, N = M gertatzen baita. Ao-a determinatzeko, Kohlrausch-en lege esperimentala aplikatuz, Ao(C6H5COOH) = X 0 (C 6H 5C001 + (C 6H 5COONa) - -A 0 (NaC1) = (425, ,41-126,39) 2 1 cm 2 baliok Ao(C6H5COOH) = 382,97 S2-1 cm2 baliok-1

174 172 Honela, eta A 29,81 L2-1 cm 2 baliok-1 = = = Ao 382,97 S cm baliok ' K, = 0 ' 01 (0,078)2 = 6, (1-0,078) Emaitza: 6, VIII.B K-etan berun sufatoaren disoluzio saturatu baten erresistibitatea 3, cm da, eta erabili den urarena 7, cm. Determina berun sulfatoaren disolbagarritasuna eta disolbagarritasun-konstantea (Ks) 291 K-etan. Datuak 2L 0 (Pb 2± ) =122 S2-1 cm 2 mo1-1 ; Xo (SO42-) = 136 Š2-1 cm 2 mo1-1; PbSO 4 -a, gatz disolbagaitza da. Ebazpena: Berun sulfatoa elektrolito bat denez, uretan disolbatzen dena disoziatu egingo da, eta disoluzioa saturatuta dagoenean, solidoa eta disolbatuta dagoena orekan egongo dira: PbSO 4 (s) + aq Pb2+ (aq) + SO4 (aq) eta disolgabarritasuna [Pb2+1 =rso4 1 izango da. Disoluzioa ideala bezala konportatuko da solutu gutxi daukanean, eta hau egia da berun sulfatoaren kasuan, hau gatz disolbagaitza baita. Disolbagarritasun- -konstantea honela espresa daiteke: K s (PbSO4 ) = [Pb2+][S0-1 Ikusten denez, [Pb 2+ 1 = [ ] determinatu behar da. Hau, konduktibitate espezifikoa, x, eta konduktibitate espezifiko molarra, ezagutuz determina dezakegu:

175 VIII. Elektrolitoen disoluzioak 173 x (PbSO 4 ) 1000 X (PbSO 4 ) (PbSO 4 ) = MPbSO - 1\4 PbSO 4 4 j.,t (PbSO4) Orain Xpbso 4 eta gpbso 4 determinatu behar dira: XPbSO 4Xdisoluzio Xura 1 1 Pdisoluzio Pura = (3, , )Q-1 cm I= = 3, Q-I cm-i zeren konduktibitate espezifikoa erresistibitatearen inbertsua baita. determinatzeko, PbSO4 gatz disolbagaitza dela kontutan hartu behar da, eta horregatik disoluzioan ioi gutxi egongo dira, eta: P- = X0 (50 - ) + ko(pb 21 = ( )52-1 cm 2 mor i = = 258 Q-I C 2 mol 1 Beraz, 3, S2-1 CM cm M = 258 S2-1 cm 2 mol -1 = 1, M eta disoluzioan dagoen PbSO 4 guztia disoziatuta dagoenez, M (PbSO 4 (aq)) = M(SO 4. ± (aq)) = M(Pb 2+ (aq)) Disolbagarritasuna honela geratzen da:. 1, mol ,26 g mo1-1 = 3, g 1-1 eta disolbagarritasuna, solutuaren kantitatea 100 g disolbatzailetan bezala adierazten denez, eta disoluzioa oso diluitua bada, dentsitatea 1 g m1-1 dela suposatuz, disolbagarritasuna = 3, g, 1000 g uretan = 3, g, 100 g uretan

176 174 Disolbagarritasun-konstantea, kontzentrazioa molaritatetan adierazi behar dela kontutan hartuz, zera izango da: K s = (1, ) (1, ) =- 1, Emaitzak: Disolgagarritasuna: 3, g, 100 g disolbatzailetan; K s = 1, VIII.B ,0 g hidrogeno fluoruro 1,00 kg uretan disolbatu ondoren, lortzen den disoluzioaren izozte-puntua -1,92 C da. Arrhenius-en teoria aplikatuz, hidrogeno fluoruroaren disoziazio-gradua eta molekula disoziatuen portzentaia determina itzazu. Datua: (urarentzat) Kf (molal) = 1,86 K kg mol-1 Ebazpena Arrhenius-en teoria aplikatuz, elektrolitoen izozte-tenperaturaren beherapena honela adieraz daiteke: ATf = K rf mt non m T, espezie guztien molalitatea baita, eta hidrogeno fluoruroaren kasuan: HF + aq --> H + (aq) + F- (aq) t = 0 m 0 0 t = C.) (orekan) m(1-a) ma ma non oc disoziazio-gradua baita, eta mole-kopuru osoa, m T = 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 mo1-1 m - = 1,00m 1 kg disolbatzaile 1 kg disolbatzaile

177 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 korronte elektrikoa erabiliz elektrolisatzen da. Katodoan 2,035 g ezartzen direla jakinik, determina itzazu a.- b.- Zein denbora-tartean egiten den elektrolisia. Anodoan askatzen den kloroaren bolumena 18 C-tan eta 738 mm Hg-tan neurtua. VIII.C.2.- HCOOH (azido formiko) delakoaren konduktibitate espezifiko molar limitea 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, M den disoluzio baten erresistibitatea 25 C-tan 6, S2 cm dela jakinik, azido formikoaren disoziazio-gradua determina ezazu. Datua: Ur puruaren erresistibitatea, 25 C-tan, 2, 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) ± (aq) + CO-(aq) b.- Zein da azido fluorhidrikoaren disoziazio-gradua? Datua: Kc = 1,86 kg mo1-1 K

178 176 VIII.C K-etan zilar kloruroaren disoluzio saturatu baten erresistibitatea 3,6 105 SZ cm da eta ur puruarena, tenperatura berdinean, 2, SZ cm. Determina itzazu zilar kloruroaren disolbagarritasuna eta disolbagarritasun-konstantea (Ks). Datuak: 11 0 (Ag + ) = 61,69; 1,1 0 (C1- = 76,35 Q- 1 cm 2 mo1-1 Zilarkloruroa gatz disolbagaitza da. VIII.C.5.- Litio klorurozko zenbait disoluzioen konduktibitateak 298 K-etan neurtuz, erresultatu hauek lortzen dira: [LiC1Vmol 1-1 0,5 lo-3 1, , , cm 2 mori 113,1 112,4 109,4 107,3 104,7 Errepresentazio grafiko baten bidez, determinatu litio kloruroaren konduktibitate 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, S2-1 cm- 1 da. Azido formikoaren konduktibitate espezifiko molar limitea 401,1 Q- 1 cm 2 mo1-1 dela jakinez, determina ezazu azido formikoaren disoziazio-konstantea. Ur puruaren konduktibitate espezifikoa, 25 C-tan, 4, Q- 1 cm da. VIII.C.7.- Aluminio sulfatozko ur-disoluzio bat -0,911 C-tan izozten da. Bere kontzentrazioa %7,430 pisutan dela jakinik, determina ezazu, Arrhenius-en teoria erabiliz, disoziazio-gradua eta disolbatua dagoen kantitatea. Datuak: Ke = 1,86 K mo1-1 kg VIII.C.8.- Potasio nitratoaren ur-disoluzio bat -3,58 C-tan izozten da. %100 disoziatzen 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 g zilar nitrato 1 1 uretan disolbatu ondoren lortzen den disoluzioaren erresistentzia 25 C-tan 330 S2-takoa da. Elektrodo bien arteko distantzia

179 VIII. Elektrolitoen disoluzioak 177 5,30 cm dela eta azalera 2,40 cm 2 dela jakinik, eta Arrhenius-en teoria aplikatuz, zilar nitratoaren disoziazio-gradua determina ezazu. Datuak: Xo (NO-3-) = 71,46; 2Lo(Ag + )= 61,90 Q- 1 cm 2 baliok-1 VIII.C.10.- Nikel sulfatotan 0,05 molal den ur-disoluzio bat 0,118 C-tan izozten da. 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, 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 indar ionikoak determina itzazu: NaC1 0,001 M; NaOH 0,01 M; CaC1 2 0,05 M; H2SO4 0,01 M; ZnSO4 0,005 M; Mg(OH) 2 0,001 M. Urarentzat A(25 C) = 0,509 dela jakinik, determina itzazu aurreko disoluzioen aktibitate-koefizientea. Noiz erabili behar da aktibitatea? VIII.C.12.- K4[Fe(CN)6] konposatuaren 10 2 mol, 1 m3 uretan disolbatu ondoren, 17 C-tan, 6, N m -2-tako presio osmotikoa dagoela ikusten da. Determina ezazu disoziazio-gradua, honela disoziatzen dela dakigularik: K4 [Fe(CN) 6 1 4K+ + [Fe(CN)6r Oharra: Arrhenius-en teoria aplikatu. VIII.C K-etan, konduktibitate-zelula batean potasio klorurotan 10-2 M den disoluzio batek 1748,6 Q-tako erresistentzia du. Zelula berdinean, zilar nitratotan 10-3 M den disoluzio baten erresistentzia 1, S2- etakoa da. Potasio klorurotan 10-2 M den disoluzioaren konduktibitate espezifikoa 1, S2-1 cm- 1 dela jakinik, determina ezazu a.- Zelularen konstantea. b.- Zilar nitratoaren eta potasio kloruroaren konduktibitate espezifiko molarra eta baliokidea, disoluzioetan.

180 178 Potasio klorurotan N den disoluzio bat konduktibitate-zelula batean sartuta dago. Erresistentzia, 25 C-tan, 312 S2-takoa da, eta konduktibitate espezifikoa, 2, Q- 1 cm- I. Konduktibitate- -zelula azido kloroazetikotan 0,05 N den disoluzio batez betetzen denean lortzen den konduktibitatearen balorea 3, S2-1 cm-1 da. Kalkulatu a.- Konduktibitate-zelularen konstantea. b.- Azido kloroazetikoaren disoziazio-konstantea kontzentrazio horretan. Datuak: Uraren konduktibitatea 4, S2-1 cm-1 Ao (NaBr) = 128,41 S2-1 cm-2 baliok-1 Ao (HBr) = 428,12 Q- 1 cm-2 baliok-1 Ao (C1CH 2COONa) = 89,91 S- I cm-2 baliok-1

181 IX. Oreka kimikoa 179 IX. OREKA KIMIKOA A.- GALDERAK IX.A (g) + 1/2 02 (g) # S0 3 (g) AH = 23 kcal morl Oreka, ikuspuntu termodinamikotik nola aldatuko den azaldu (Le Chatelier-en printzipioa erabili gabe) a.- Presioa handiagotzen denean. b.- Bolumena gehitzen denean. c.- Tenperatura gehitzen denean. d.- [S03] gehitzen denean. IX.A 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 zuzenak diren ala ez. a.- b.- c.- d.- e.- f.- Bolumena gutxituz, oreka ez da aldatuko Tenperatura gehituz, erreakzioaren etekina handiagoa izango da Presioa gutxituz, oreka-konstantea gehitu egingo da C produktua kentzen badugu, oreka produktu gehiago emateko zentzuan aldatuko da N2(g)-a sartzen badugu, oreka eskuinerantz desplazatuko da. B-aren kantitate bat gehitzen bada, oreka ezkerretara desplazatuko da IX.A.3.- A + 3B 2C + D delako erreakzioaren osagaiak, 283 C-tan gas fasean aurkitzen direla jakinik, eta oreka-konstantearen aldaketa tenperaturarekin ondoko irudian errepresentatzen delarik, a.- Ondoko espresioetatik zeintzu betetzen diren adierazi: 1.- AS > AS = 0

182 Erreakzioa endotermikoa da. 4.- Erreakzioa exotermikoa da. b.- Zein eragin edukiko du orekaren gainean 1.- Tenperaturaren gutxipenak? 2.- Bolumenaren gehipenak? In K 1/T --> IX.A.4.- Sistema itxi batean, ondoko erreakzioaren bidez errepresentatzen den fase-aldaketa orekara heldu da: H 20 (1) + beroa H20(g) a.- b.- c.- Zein izango da presio-gehikuntzarekin bolumen gutxitzearen efektua? Zein izango da tenperaturaren gehikuntzaten efektua? Sistemari ur-baporea gehitzen badiogu, eta horrela presioa gehitzen badugu, zein izango da efektua? IX.A Al(s) + 3/2 02(g) Al203(s) erreakzioarentzat, T tenperatura batean, AH = kcal mol- 1, AG = - 2 kcal mo1-1 eta AG = -2 kcal mo1-1 eta AG = 0 dira. a.- Esan ondoko baieztapenetatik zeintzu diren zuzenak, erantzunak justifikatuz 1.- K = K < K > Ez dago orekarik. 5.- Erreakzioa orekan dago. b.- Zer eragin edukiko du erreakzioaren zentzuan: 1.- Tenperaturaren altxapen batek? (g)-aren kantitatearen gehikuntza batek?

183 IX. Oreka kimikoa 181 IX.A K-etan so 2 C1 2 (g) -# SO 2 (g) + C1 2 (g) sistemaren oreka- -konstantea 2,4 da. Sistemak S02-aren zentzuan eboluzionatuko al du PSO mm Hg, C12 = P - C12 = 1140 mm Hg eta Ps 02 =760 mm Hg denean? Zergatik? Produktuen entalpia, erreakzionatzaileena baino txikiago bada zenbat eta tenperatura txikiagoa izan, orduan, SO 2C1 2-aren proportzioa txikiagoa izango da? Zergatik? Erreakzioaren K, = K p izango al da a.- T > 273 K denean? b.- An > 0 denean? c.- An = 0 denean? Zergatik?

184 182 B.- PROBLEMA EBATZIAK IX.B 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 NO2 Prozesuaren oreka-konstantea, K p, hau izango da: K = Y2 2,2 NO 2 PT ANO2 PN204,2 ANO2 = PT X N xnn. - 2 Presio totala ezaguna da, 1 atm, eta x N0 2 determinatzeko, orekako mole-kopurua determinatu behar da. Horretarako, hasieran N 204-zko n mole zeudela suposatuz, N204 > 2 NO2 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 X NO 2 = = 0,333 n NO 2 + nn204 2 na + n (1 a) 1 + a

185 IX. Oreka kimikoa 183 Honela (0,333)2 K, = 1 = 0,167 (1-0,333) K, determinatzeko, gasak gas ideala bezala konportatzen direla suposatuz, [NO 2 f 1 K, K, 0,167 = 6, [N 204 ] R T 0,082 (273, ) a.- Emaitzak: Kp = 0,167; K, = 6, b.- Presio totala 0,1 atm bada, eta tenperatura 27 C denez, K p = 0,167 izango da, zeren Kp soilik tenperaturarekiko aldatzen baita. Horrela, 2 2 XNO, Kp = PT -- x No 2 = 0, x NO 2 ) (1-xNoj 0,1 Ekuazio hau ebatziz, xn0, -arentzat bi erresultatu desberdin lortzen dira, xn0, = 0, 704, eta xn0, = -2, 37. Bigarren emaitzak ez du zentzurik, ẕeren frakzio molarra beti positiboa baita, eta 0-1 tartean aurkitzen baita. Emaitza, beraz, lehena izango da, eta disoziatzen dena determinatzeko, 2a XN0 = 0, 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 presioa eta bukaerako presioa desberdinak izango dira, bukaerako presioa oreka-presioa izanik. Tenperatura 27 C denez, K p berdina izango da, eta

186 184 K = P p T 2 XNO2 1 - XNO2 Gasak idealak badira, eta mole-kopuru totala n T izango dela jakinik, = nno 2 + nn204 n T R T n (1 + oc) R T rt = v V non n, N204-zko hasierako mole-kopurua baita: n = 69 g 92g mo1-1 = 0,750 mole beraz, PT 0,75 (1 + a) mol 0,082 atm 1 mor l K-I (273, ) K 20 1 =0,923 (1 + a) K =P p T 2 xno2 2a \ 2 n \l+a 4a2 -- r T 2a ; 0, 167 = 0,923 1-x NO a 1+ a Ekuazioa ebatziz, a-aren bi balore ateratzen dira, oc = 0,191 eta a = -0,263. Bigarren balore hau absurdua da, a positiboa izan behar baita. 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 H 20 (s) + 2 H 20 (g) delako prozesuan, Kp = 1, da. Noiz galduko du CuSO4 5 H20(s) delakoak bere kristalizazio-ura? CuSO4 5 H20(s) delakoa, sikatzaile ona izango al da? Datua: p, (H20, 25 C) = 23,8 mm Hg

187 IX. Oreka kimikoa 185 Ebazpena: Kristalizazio-ura noiz galduko den jakiteko, uraren oreka-presioa jakin behar da, eta CuSO 4 5H 20 (s) CuSO 4 3H 20 (s) + 2H 20 (g) delako prozesuaren oreka-konstantea, K = p eta orekan egoteko, ph zo=k =1, atm, edo p H20 =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 sistema produktuetarantz 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 erreakzionatzaileetarantz desplazatu beharko da, hots, p H 2o > 7,92 denean, sikatzaile izango da, eta p H 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, 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.

188 186 Ebazpena AgC1 (s) + aq Ag+ (aq) + (aq) prozesuaren oreka-konstantea hau 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 heltzeko sistema 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 diren kontzentrazioekin K > [Ag + (aq) ] [C1- (aq)]. Beraz, orekara heltzeko prozesua produktuetarantz desplazatuko da. b.- emaitza: Erreakzioa eskuinetara desplazatuko da. c.- Tenperaturara altxatu egiten bada, oreka-konstantea aldatu egingo da; nola aldatzen den jakiteko, erreakzioaren AH-a jakin behar dugu; kasu honetan, AH = 15,7 kcal denez, erreakzioa endotermikoa da, eta zenbat eta tenperatura altuagoa izan, K handiagoa izango da zeren ln K 2 = AH K1 T2 Beraz, Tretik T 2-ra pasatuz, T2 > T i izanik, K2 > Ki 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.

189 IX. Oreka kimikoa 187 d.- Ura gehituz, [C1- (aq)] eta [Ag + (aq)] gutxitu egingo dira, eta berriz oreka lortzeko substantzia gehiago disolbatu beharko da, hots, K > [C1- (aq)] [Ag+ (aq)] diluitu ondoren, eta orekara berriz heltzeko, erreakzioa eskuinetara desplazatuko da. d.- Emaitza: Prozesua eskuinetara desplazatuko da. IX.B.4.- Etenoaren hidrogenazioaren Kp-a, 298 K-etan, 3,289 da. 1 mol eteno eta 1 mol hidrogeno nahastatzen dira, orekako presio totala 1 atm izanik. Kalkulatu a.- Zein izango den bakoitzaren presio partziala eta etenoaren portzentaia orekan. b.- Oreka lortu eta gero, etanozko 0,2 mol kentzen dira, eta orekan geratzen diren presio partzialak kalkulatu. c.- Erreakzioaren AH determinatu, baldin S (C 2H6) = 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 2H6 PT X C 2 H 6 1 K = = 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,

190 188 nc2h6 XC2H6 = 1 x xr = XH2 2 x x x n T (1 x) + (1 x) + x 2 x Oreka-konstantean ordezkatuz, K= 1 x 1 x (2 x) PT (1 x) (1 x) PT (1 x)2 2 x Eta geratzen den ekuazioa: 3,289 = 1 (2 x) x (1 x)2 Ekuazio honen emaitzak bi dira: x = 1,483 eta x = 0,517, eta nahiz eta biak positiboak izan, lehen baloreak ez du zentzurik, zeren hasieran bakarrik 1 mol baitzegoen, eta zegoena baino gehiago ezin daiteke gastatu, beraz, x = 0, PC 2 H4 = PT X C 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 a.- emaitza: p..2 it = PC2H4 = 0,326 atm; atmc2h, P = 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:

191 IX. Oreka kimikoa 189 C 2H4 (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 errakzioa produktuetarantz desplazatu beharko da, eta oreka berrian dauden presio partzialak determinatzeko, lehendabizi x-ak determinatu beharko dira, horrela, eta K = 1 xc,h6 PT X H 2 " XC 2 H 4 0,483 x XH 2 - Xc2H4 (0,483 x) + (0,483 x) + (0,317 + x) 0,317 + x xc2h6 = 1,283 x 0,483 x 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 ptnt = Oreka berria: P' T V = n' T R T P' Tn'T non PT, nt, P'T, n't lehen orekaren eta oreka berriaren presioa eta mole-kopurua diren, hurrenez hurren. PT = PT n T 1 atm (1,283 - x) mol 1,283 x nt 1,483 mol = 1,483

192 190 Balore guztiak oreka-konstantean ordezkatuz, 1 xc2h6 1,483 K= PT x H2 xc 2H41,283 - x 0,317 + x 1,283 - x =3 2 ' 289 -\ 0,483 - x 1,283 - x 0,389= 1,483 (0,317 + x) (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 etenoaren eta hidrogenoaren hasierako kontzentrazioen baino handiagoa baita; x = 0,067, eta beraz, 1,283-x 0,483-x 0,281atm PH 2 Pc 2 H 4 PT XH2 1,483 1,283-x PC 2 H6 PT XC2H6 1,283 - x 0,317 + x = 0,259 atm 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 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 K (-28,86) cal mo1-1 K-1= = -9,3 kcal.mo1-1 c.- Emaitza: AH = -9,3 kcal mo1-1

193 IX. Oreka kimikoa 191 IX.B.5.- Atmosferan, ondoko erreakzioa gertatzen da: NO (g) (g) -2 NO 2 (g) (g) Tenperatura 25 C bada, determinatu a.- Erreakzioaren AG, K p eta Kc-a b.- Ozonoaren oreka-kontzentrazioa, hasieran NO, 0 3 eta 02 badaude, eta berauen kontzentrazioak M, 10-9 M eta M badira, hurrenez hurren. c.- Aurreko emaitzak ikusiz, zenbat ozono desagertzen da? Datuak: AG'f (NO 2 ) = 12,39 kcal mo1-1 ; AG'f (0 3 ) = 39,1 kcal morl AG'f (NO) = 20,72 kcal mo1-1 Ebazpena: a.- Erreakzioaren AG -a berehala determina daiteke, zeren produktu eta erreakzionatzaile guztien AG; -ak jakinak baitira: NO(g) (g) NO2 (g) (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 0 2 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, eta Kc, gas guztiak gas ideala bezala konportatzen direla suposatuz, [NO2] (PNO 2 /RT) (po 2 /RT) = K, K = [NO] [0 3] (PNO/RT) ( p03 /RT) '

194 192 Beraz, Kp = K, = 6, a.- Emaitza: Kp = Ke = 6, b.- Kontzentrazioak ezagutzen direnez, eta ez presioak, errazago izango da oreka-kontzentrazioak determinatzeko K, erabiltzea K -aren ordez; beraz, NO (g) + 03 (g) # NO2 (g) + 02 (g) t = M 10-9 M M t=.0 (oreka) x x x x, kontsumitzen den NO-aren kontzentrazioa izanik [NO x ( x) K, = 6, = 1NO] [0 3 1 ( x) (10-9 -x) Kalkulak eginez, x-aren bi balore ateratzen dira, bata x _=L 10-9, eta balore negatibo bat bestea, eta hau arbuiatu egiten da; beraz, x = 10-9 M, [03] = Kalkuluak egin gabe aurresan zitekeen ebatzi hau, zeren, oreka- -konstantea K >> 1 denez, oreka produktuetarantz oso desplazatuta egongo 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

195 IX. Oreka kimikoa 193 C.- PROBLEMAK IX.C.1.- N 2 (g) (g) 2 NO(g) erreakzioaren oreka-konstantea, Kc, 2130 C-tan, 2, da. Determinatu NO(g ) 1/2 0 2 (g) + 1/2 N 2 (g ) erreakzioaren Kp-a, tenperatura berdinean. IX.C.2.-Dinitrogeno tetraoxido delakoaren baporearen dentsitatea, 333 K-etan eta N m- 2-tan, 2,080 g 1-1 da. Determinatu dinitrogeno tetraoxidoaren deskonposaketaren disoziazio-gradua eta oreka-konstantea baldintza 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 mole ester 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 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 disoziatua dago. 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) (g) # Hb (02)3 (aq) Nola interpretatzen da mendi garaietako zorabioa? IX.C N0( g ) + 02 (g) 2 NO 2 ( g ) erreakzioaren oreka-konstantea, Kp-a, 500 K-etan, 6, da. 300 K-etan, oreka mantentzeko behar den 0 2-aren kontzentrazioa determinatu, NO 2-aren eta NO-aren kontzentrazioak berdinak direnean. Erreakzioaren beroa 2,99 kcal mo1-1 da.

196 194 IX.C.8.-Zilar karbonatoa 110 C-tan sikatzen denean, airearen CO2-aren portzentaia %1 izatea nahikoa al da Ag2CO 3-a ez deskonposatzeko? Ag2 CO3Ag20 + CO 2K p (110 C)= 0,0095 IX.C tako ontzi batean nitrogeno eta hidrogeno nahastura bat jartzen da, 1:3 moletako proportzioan, eta gero 350 C-tara berotzen da, presioa 10 atm delarik. Amoniakoa formatzen dela jakinik, determinatu osagai bakoitzaren frakzio 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. Fosgenoa karbono monoxidotan eta klorotan deskonposatzen dela jakinik, determinatu K 450 C-tan. IX.C.11.- PC1 5 ( g ) PC1 3 ( g ) + C1 2 ( g ) erreakzioa kontutan edukiz, oreka eta oreka-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 litrotako matraze batean 2, mol fosforo pentakloruro solido jartzen dira, eta 473 K-etara heldu arte berotu egiten da. Fosforo pentakloruroa baporizatu egiten da, %46,2-tan disoziatzen delarik, fosforo trikloruroa eta kloroa emanik. Determinatu orekaren aldaketa matrazean, tenperatura berdinean 1, mole kloro jartzen badira. IX.C.13.- H HI erreakzioaren Kp-a, 355 C-tan, 54,4 da. Determinatu HI-tan bihurtzen den I 2-aren portzentaia, 0,2 mol hidrogeno eta iodo nahastatzen direnean eta orekara heltzen uzten denean, 355 C-tan eta 0,5 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.

197 IX. Oreka kimikoa 195 N 2O4 2 NO2 delako erreakzioa endotermikoa ala exotermikoa izango da? IX.C.15.- Ondoko erreakzioak kontutan edukiz, zein izango da sufre dioxidoaren kutsadura kentzeko prozesurik hoberena? Erreakzio biak bizkorrak dira, labeetako tenperaturetan behintzat. 1.- Ca CO 3 MgO(s) + 1/ SO 2 (g) CaSO4 MgO(s) + CO2 (g), K c = 5, SO 2 (g) <72 S(s) (g), K, =1, 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 PC1 3-aren eta PC1 5-aren presioak'? b.- Determinatu K -a c.- Nahastura 0,2 atm-tara hedatzen bada, determinatu disoziatuko den PC15-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 presio totala 1,18 atm bada, kalkulatu COBr2 (g) CO(g) + Br2 (g), K c (454K) = 0,569 a.- Zenbat COBr2(g) geldituko den erreakzionatu gabe. b.- Orekara heldu eta gero, 0,075 mole bromo gehitzen dira. Lortzen den orekan, zein izango da CO(g)-aren portzentaia? IX.C litrotako ganbara bat, 20 C-tan eta 745 mm Hg-tan, oxigenoz eta nitrogeno dioxidoz betetzen da, beraien bolumenak berdinak direlarik. 327 C-tara berotu ondoren, orekan 0,00298 mole oxido nitriko daudela aurkitzen da. Kalkulatu ondoko prozesuaren oreka-konstantea, eta orekako presio totala. 2 NO2 2 NO + 02

198 196 IX.C 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 dioxidotan disoziatzen bada, kalkula ezazu disoziazio-konstantea. Determinatu, halaber, gehiago ala gutxiago disoziatuko den, orekako presio totala 2 atm denean. IX.C litrotako ganbara batean, eta 500 K-etan, ondoko erreakzioa gertatzen da: SO 2 (g) + NO 2 (g) S0 3 (g) + NO(g) a.- Ganbara horretan, 3 mol SO 2, 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 oreka berrian 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 (S0 3 ) = 61,24 cal mo1-1 - K-1 AH; (NO 2 ) 8,091 kcal mo1-1s (NO 2 ) = 57,47 cal mol-l K-I AH; (NO) -= 21,6 kcal mo1-1s (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) CO 2 (g) + H2(g) Kalkulatu a K-etan, orekan dauden gas bakoitzaren presio partziala, hasieran 0,4 mol CO, eta 0,2 mol H 20 badaude, eta bolumen totala 5 1 bada. b.- K -a P '

199 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, orekako presioa 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-presio partzial berriak. IX.C C-tan, karbono dioxido puruaren eta karbono (grafito)-aren arteko erreakzioaren K -aren balorea, karbono monoxidoa lortzeko, da. a.- Zein da orekako gasen konposizioa, 817 C-tan eta 4 atm-tako presio totalean? b.- Zein izan beharko zitekeen CO 2-aren presio partziala, nahasturaren CO2-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 2S(g) Kp = 10-3 S(s) (g)#s0 2 (g) K = a.- Azpiko erreakzioaren K p-a kalkulatu. H 2 (g) + S0 2 (g)<«h 2S(g) + 02(g) b.- a ataleko erreakzioaren norantza aurresean, baldintzak hauek direnean:

200 198 P(H2S,g) = P(H 2,g) = P(S0 2,g) = 120 mm Hg; P(0 2,g) = 10-7 mm Hg c.- Hasierako baldintzak b atalekoak direnean, orekako presioak determinatu. Tenperatura 300 K da. IX.C 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 K-etan, 't' denbora pasatu ondoren, erreakzioaren AG = -3 kcal da. 0,5 mole HI(g)-tik hasita, determinatu t denbora horretan agertu diren I 2 moleak. c.- Orekan dagoen nahasturaren konposizioa Datuak: K (233) =3, ; Alrf (HI) = 6,33 kcal morl AFrf (1 2, g) = 14,923 kcal morl IX.C 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: NH 4HS (s) NH 3 (g) + H 2S (g) 2,4 litrotako matraze batean, 20 C-tan, 0,06 mol NH4HS solido sartzen dira.

201 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, eta 52,683 hurrenez hurren direla jakinik, determinatu orekako gas-nahastearen konposizioa, 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

202

203 X.Azido-base oreka 201 X. AZIDO-BASE OREKA A.- GALDERAK X.A.1.- Kalkuluak egin gabe, eta beraien artean konparazioak eginez, esan gutxi gorabehera ondoko ur-disoluzioek zein ph-tartea edukiko duten: a.- 0,1 M NaCN (K a (HCN)) = 3, ) b.- 0,1 HC1 c.- 0,1 M HAc gehi 0,1 NaAc (K a (HAc) = 1,8 10-5) cl - 0,1 M NaHCO 3 (K a (H 2CO 3 ) = 4, ; K2a (HCO 3- ) = 4, X.A.2.- Base ahul baten (Kb = 10-5) c 1 M den ur-disoluzioaren balorazioan azido sendo 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 C-tan eta 1 atm-tan, ur-disoluzio bi dauzkagu: a.- HC104 0,1 M Ka >>1 b.- HAc 0,1 M Ka = 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 bat prestatu nahi da. Arrazonatuz, esan ondoko substantzia-bikoteetatik zein erabiliko zenukeen, substantzia bakoitzaren kontzentrazioa gutxi gorabehera adieraziz: a.- HAc/NaAc b.- NaOH/NH3Ka (HAc) = Kb(NH3 ) --. 1,8 10-5

204 202 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) eta fenolftaleina (kolore-aldaketa, ph = 9). Zein erabiliko zenuke ondoko azido-base balorazioak egiteko? a.- b.- c.- HC1-a baloratzeko, NaOH delakoarekin HAc-a baloratzeko, KOH delakoarekin NH 3-a baloratzeko, HNO 3 delakoarekin Kasu bakoitza zehazki arrazonatu X.A.6.-a.- Ondoko substantzien ur-disoluzioak, azidoak, basikoak ala neutroak diren esan, justifikatuz, 1.- NH4C1 Kb (NH 3) = 1, H 3PO4Kal (H 3PO4) = 7, ; K = 6,2.10-8; a2 Ka3 = KC1 4 - Na2CO 3 Kai (H2CO 3) = 4,2 10-7; Ka2 = 4, 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 disoluzio indargetzaileak prestatzea: a.- NaOH eta HC1 b.- NH4C1 eta NaOH c.- 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-arekiko ordena hazkorrean jarri (disoluzio guztiak erreaktibo bakoitzarekiko 0,1 M dira):

205 X.Azido-base oreka 203 a.- Na2CO3 b.- HAc eta NaAc c.- KC1 d.- NH3 e.- NH4C1 f.- H3PO4 g.- Na2CO3 eta HC1 Datuak: H2CO 3 (K i = 4,3 10-7; K2 = 4, ) K(NH3) = 1,8 10-5; K(HAc) = 1, H 3PO4 (K i = 7,5 10-3; K2 = 6,2 10-8; K3 = 4, ) X.A.9.- Ondoko azido-base indikatzaileen artetik, metilo-gorria (aldaketaren bukaera-puntua, ph=4), bromotimol-urdina (aldaketaren bukaera-puntua, ph = 7) eta fenolftaleina (aldaketaren bukaera-puntua, ph = 9), zein erabiliko zenuke ondoko balorazioetarako? Zergatik? a.- KCN-a, HC1-arekin b.- NH 3-a, HNO3-arekin c.- HF-a, NaOH-arekin d.- H2SO4-a, KOH-arekin e.- HBr-a, NaOH-arekin Datuak: pk a (HCN) = 9,14; pk a (NHij = 9,26; pk a (H 2SO 4 ) = = 1,99; pk a (HF) = 3,17 B.- PROBLEMA EBATZIAK X.B.1.- Disoluzio baten ph-a determinatu, baldin disoluzio hori azido formikotan 0,1 M eta azido zianikotan 0,2 M bada. Datuak: Ka (HCOOH) = 1,8 10-4; Ka(HCNO) = 2,2 10-4

206 204 Ebazpena: dira: Disoluzioan dauden substantziak, eta beraien kontzentrazioak hauek [HC001-1] 0 0,1 M [HCNO] 0 = 0,2 M Azidoak gehitzen dira, beraz, ph < 7 izanez, gertatzen diren prozesuak (erreakzioak) hauek dira: 1.- HCOOH + H 20 HC00- + H HCNO + H 20 CNO- + H H 20 + H H30+ Erreakzio bakoitzari dagokion oreka-konstantea: K a (HCOOH) = [HC00-1[H30+]. [HCOOH] ' K a (HCNO) = [HC00-][H30+ [HCNO] Kw (H 20) = [H 30+ ][0H1 Masa-balantzeak: I. [HCOOH] o = [11C [HCOOH] II. [HCNO] 0 = [CNO [HCNO] eta karga-balantzea: III. [HC001+ [CNO - ] + [011-1= [H301 Ikusten denez, 6 ekuazioz osotutako sistema bat daukagu; baina masa-balantzeetan edo/eta karga-balantzean hurbilketa batzu egin daitezke.

207 X.Azido-base oreka hurbilketa: (I. masa-balantzean): HCOOH-a, kontzentrazio honetan, azido ahul bezala konportatuko da, 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 berdina eginez, 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 azidoa denez, [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

208 206 Hurbilketak egin ondoren, geratzen diren ekuazioak hauek dira: [HCOO1H 3 01C[ NO-][H301 1,8 10 A = = [HCOOH] [HCNO] = [H30+][OH-] ; 0,1 = [HCOOH] 0,2 = [HCNO] ; [CNO- ] + [FIC00- ]= [H301 Ordezkatuz, [HC00-]-aren eta [H 301-aren funtzioz jarriz, A [HC00-][H301 1,8 10 [HC00-][H301 = 1, ,1 ([H301 [HC00-]) 22, 10-4 > [H30+] 0,2 [H 30 + ] 2 [HC00- ] [H 30+ ] = 4, Beraz, [H 30 + ] 1, = 4, [H 301 = 7, M Eta balore hau ordezkatuz, beste balore guztiak determina daitezke, oreka-kozentrazioak hauek direlarik: [H 301 = 7, M; [HC001-1]= 0,1 M [HC00- ]= 2, M; [HCNO] = 0,2 M [CNO- ] = 5, M; [OH- ] = 1, M Orain, hurbilketak egiterakoan egin den errorea %5a baino txikiago dela egiaztatu egin behar da; ez balitz, problemaren ebazpena berregin beharko litzateke, hurbilketak egin gabe. 1. hurbilketa: [HC00- ] + [HCOOH] = [HCOOH]

209 X.Azido-base oreka 207 egokia izateko, 5/100. [HC0011]> [HC00-1 bete behar da. 5 0,1. > 2, betetzen denez, hurbilketa hau egiterakoan egiten 100 den errorea %5-a baino txikiago da, beraz, hurbilketa hau egokia da. 2. hurbilketa: [CNO- ] + [HCNO] = [HCNO] egokia izateko, 5/100 [HCNOI > {CNO-1 bete behar da. 0,2 5 > 5, betetzen denez, hurbilketa egokia da hurbilketa: [CNO- 1 + EFIC00- ] + [011-1 = [CNO- 1 + [HCOO1 egokia izateko; 5/100 ([CNO- } + [HC00-1) > [OH- ] izan behar da. 7, >1, betetzen denez, hurbilketa egokia da. 100 Honela, emaitzen errorea %5a baino txikiagoa denez, erresultatuak onak dira, beraz, [H 301 = 7, M ph = - 1og[H 301 = 2,1 Emaitza: ph = 2,1 0,02 mol anhidrido karboniko uretan disolbatzen dira, disoluzioaren bolumena 1 1 izan arte. Determinatu orekako espezie guztien kontzentrazioak eta dioluzioaren ph-a. Datuak: K i (H 2CO 3 ) = 4, ; K2 = 4,

210 Xi 208 Ebazpena: Anhidrido karbonikoak uretan disolbatzerakoan azido karbonikoa formatzen du: CO 2 + H 20 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 HCO 3 + H30+ HCO 3 + H 20 + H30+ H 20 + H 20 OH- + H30+ eta plantea daitezkeen ekuazioak hauek dira: [HCOAH30+1 K 1 (H 2CO 3 [H2CO3] K 2 (HCO 3 = [C0 - ][H301 [HCO K, (H 20) = [H [011-1 masa-balantzea: [H2CO3 io [H 2CO3 1 + [HCO 3 + [CO karga-balantzea: [HCO [C01 + [OH - 1 = [H301

211 X.Azido-base oreka 209 Beraz, 5 ekuazioz osotutako sistema bat daukagu, baina posible da zenbait hurbilketa egitea masa-balantzean edo/eta karga-balantzean. 1. hurbilketa (masa-balantzean): Azido karbonikoaren lehen disoziazio-konstantea, K 1, bere kontzentrazioa baino txikiagoa da, K 1 < [H 2CO3 ] 0, beraz, gutxi disoziatuta egongo da HCO3 bezala, eta are gutxiago co 32 - bezala. Orduan, [C0 - ] + [HC01 «[H2CO3] [CO + [HCO 3 I+ [H 2CO 3 ] H2CO3 Masa-balantzea honela geratuko da: [H2CO 3 ] 0 [H2CO3] 2. hurbilketa (karga-balantzean): Nahiz eta [HCO-3 -a txikia izan [HiCO 3 -arekin konparatuz, bai [CO 32-1 eta bai [OH- txikiak dira HCO3 -arekin konparatzen direnean, zeren disoziazio-kontanteak txikiagoak baitira, eta OH--aren kasuan, uraren autoprotolisisa ezkerretarantz desplazatuta egongo da, disoluzioa azidoa baita, beraz, [OH-] < 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+1 4,2 10 = ; = [H2CO 3 1 [HCO = [H 30+ 1[OH- 1; 0,02 = {H 2CO 3 1; [HCO31 = [H301

212 210 Ordezkaketa eginez, 1H aren funtzioz jan-iz, 4, H 301 = [ 0, 02 ' [H = 9, M [C01 [H 30+ 4, = = [C0 - ] = 4,8. 10 M [H = { [OH- ], [011-1 = 9, = 1, M Beraz, orekan dauden espezien kontzentrazioak hauek dira: [H 301 = 9, M; [H 2CO 3 ] = 0,02 M [HC01 = 9, M; [C01 = 4, M [OH- 1 = 1, M Orain, hurbilketak egiterakoan egin den errorea %5a baino txikiago dela egiaztatu behar da: 1. hurbilketa: [HCO3 << [H2CO3] egia izateko, 5/100 [H 2CO 3 [ > [CO [HCO-3 bete behar da. 0,02 > 9, betetzen da, beraz, hurbilketa egokia da. 100 Erraz ikusten da 2. hurbilketa ere egokia dela. Beraz emaitzen erroreak %5a baino txikiagoak direnez, orekako espezien kontzentrazioak kalkulatuta daude, eta ph-a: ph = log [H 301 = 4,04 Emaitzak: [H 301 = [HC01 = 9, M; [H 2CO 3 ] = 0,02 M ph = 4,04 = 4, M; [OH- = 1, M

213 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, 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 diren erreakzioak hauek izango dira: I. NaHCO 3 ---> Na + + HCO-3- HCO + H 20 H 2CO 3 + OH- HCO H 20 H 2CO 3 + OH- IV. H 20 + H H30+ zeren, Na+-a base sendo baten konjokatua denez, bere aziditatea (Ka < 10-14) arbuiagarria izango baita, eta HCO3 azido bezala eta base bezala konportatuko da. Ekuazio hauek plantea daitezke: Prozesu bakoitzari dagokion oreka-konstantea I. erreakzioa osorik dago eskuinetara desplazatuta, zeren gatz disolbagarria baita, eta, gatza denez, guztiz disoziatuta egongo da. II. erreakzioarena: _ K (H 20) [H2CO31 [OH-1 Kb 1-1CO 3 ) = w K 1 (H 2CO 3 ) [HCO

214 212 III. eta IV. ekuazioenak hauek dira: ) = [C0 ] [H301. K a (11C0) = K 2 (H 2CO 3 ' K m, (H 20) = [H [OH-] Masa-balantzeak: 1.- [NaHCO 3 ] 0 = [Na+] 2. [NaHCO = [HC01 + [C01 + [H2CO31 Karga-balantzea: [HCO1 + 2 [C0-1 + [011- ] = [H 30+ ] + [Nal Azken ekuazio honetako [1\Ta +]-aren eta [HCO3 -aren kontzentrazioak kentzeko, eta kontzentrazio baxuenean agertzen diren espezien funtzioz ekuazioa jartzeko, aldaketa bat egin behar da. Horretarako, masa-balantzeetatiko [Na+]-aren eta [HCO3 -aren baloreak ordezkatzen dira: [NaHCO 3 10 [H2CO31+ 2 [C0-1+ [011-1= = [H 301+ [NaHCO310 Lortzen den ekuazioa, balantze protononiko deitua, hau da [C0-1 + [OH- = [H 2CO [H30+1 Ikus dezagun hurbilketak egitea posible den ala ez. 1. masa-balantzean ez da posible hurbilketarik egitea. 1. hurbilketa: [HCO 3- delakoa base ahul bezala eta azido ahul bezala konportatuko da, zeren [NaHCO 3 ] 0 [HCO3], disoziazio-konstanteak baino handiago,2 baitira: Kb (HCO eta K b (HCO3) 10-1! Beraz, [H2CO3 eta [C0 - ] oso gutxi formatuko dira [HCO 3- -arekin konparatuz :

215 X.Azido-base oreka 213 [H2CO3 1 + [C01«[HCO1 [H 2CO 3 ] + [C0 ] + [HC0HHCO1 Bigarren masa-balantzea honela geratzen da: [NaHCO 3 ] 0 = [HCO31 2. hurbilketa: (karga-balantzean) K b > 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 ekuazioak hauek dira: n [H 2CO3 ] [OH [COUH301 2, = 4,8 = [HCO-3-1 [HCO = [H [01-1-]; 0,1 [Nal 0,1 = [HC01; [C0 - ] + [OH- 1 = [H2CO3] Ordezkatuz, [OH-]-aren eta[co 32- -aren funtzioz jarriz: ([C01 + [OH- 1) [OH-1 2, = --> 0,1 2, = [OH [011-1 [C01 [0:* [OH , = ; 4, = [CO3-1 0,1 - [011-1

216 214 Ekuazio hauek ebatziz, [OH-] = 2, M, eta balore hau beste ekuazioetan ordezkatuz, beste espezie guztien oreka- -kontzentrazioak determina daitezke: [OH- 1 = 2, M; [C01 = 1, M; [H = 4,5 10-9M [H 2CO 3 1= 1, M; [HCO31= 0,1 M ; [Nal = 0,1 M Hurbilketak egiterakoan egin den errorea %5a baino txikiago dela egiaztatu 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, betetzen da, beraz, hurbilketa egokia da. 2. hurbilketa: [H [H 2CO 3 [ [ H 2CO 3 [ egokia izateko, 5/100 [H 2 CO 3] > [H 3 0+] bete behar du 1, > 4, betetzen da, beraz, hurbilketa egokia da. 100 Espezieen oreka-kontzentrazioak lortutakoak dira, errorea %5a baino baxuagoa izanik, eta ph-a: ph = log [H 30+ I = 8,35 Emaitza: ph = 8,35

217 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 ioi fenolatoaren kontzentrazioak orekan kalkulatu. Datuak: K b (NH 3 = 1, ; K a (C 6 H 5OH) = 3, Ebazpena: Amoniakoak (basikoa) eta fenolak (azidoa) uretan disolbatzerakoan elkarrekin erreakzionatuko dute, eta neutralizatu egingo dira, gatza formatuz: NH 3 + C 6 H 5OH ---> NH4C6H5O hasieran 0,2 + 0,06 bukaeran 0,14 0,06 Beraz, erreakzioaren ondoren, 0,14 mol NH 3 eta 0,06 mol NH4C6HSO daude; disoluzioan espezie baten forma azidoa (NH 4+ eta forma basikoa (NH 3) daude. Hasierako kontzentrazioak hauek izanik: [NH 3 ] 0 = 0,14 mo1/11= 0,14 M [NH 4C 6H5 Cij o = 0,06 mo1/1 1 = 0,06 M Azido-base bikotearen, NH4/NH 3, forma basikoaren (NH 3) eta azidoaren (NH +4 ) hasierako kontzentrazioak handiak nahikoak direnez, disoluzioa indargetzaile bezala kon [ ortatuko da, eta ph-a forma azidoaren pka-aren heinekoa. [NH > NHijdenez, ph-a, pk a-a baino basikoago izango da, ph > pk a (NFI'L-1 ) = 9,26 Ebazpenaren zehar, C 6HSO erradikala, R baten bidez adieraziko da. Gertatzen diren ekuazioak hauek dira, bikotearen forma azidoaren erreakzioa soilik jarriz,

218 216 NH4R + R- 1. R- + H 20 HR + OH- 2. NI-14 + H 20 -# NH 3 + H H 20 + H 20 H30+ + OH- Prozesu horiek kontutan edukiz, ekuazio hauek idatz daitezke: * prozesu bakoitzari dagokion oreka-konstantea: K (H 90) [HR][0H-1 K(1) = K b (R = w K a (HR) [R-1 K (H 20) [NH 3 ][H301 K(2) = K a (NHn = w K b (NH 3 ) [NWEI K(3) = K w (H 20) = [H 30+ ] [OH-] * erradikal edo elementu bakoitzaren masa-balantzea I. [NH 3 ]0 + [NH 4R] 0 = [NHij + [NH3] 11. [NH 4R]0 = [HR] + [12- ] * kargen balantzea: [NHij + [H 30 + ]] = [R-] + [ oir Karga-balantzea disoluzioan kantitate txikienean agertzen diren espezien funtzioz jarriz, [NH 3 i0 + [NH 4R]0 [NH 3 ] + [H 301 = = [NH 4Rjo [HR] + [OH-]

219 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. masabalantzean ez da posible hurbilketarik egitea zeren disoluzioan bai NH+4, bai NH 3 biak baitaude, eta biak kantitate handitan egongo baitira. II. masa-balantzean, 1. hurbilketa bat egin dezakegu. Fenolatoa base ahul bezala konportatuko da zeren Kb (R-) 10-5, hasierako fenolatoaren 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 [H 30+]-a eta [OH-]-a txikiak dira besteekin konparatuz, disoluziora azidoa eta basea botatzen direnez, hots, OHeta H 30+, beraien artean erreakzionatuko dute. Halaber [HR]-a, [NH 3 ] 0-arekin konparatuz, txikia izango da, zeren fenolatoa ahulki konportatuko 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 diren ekuazioak hauek dira: 3, = [HR][0H-. [NH3]- [H301 5, = [R-1

220 = [H [0111 0,14 + 0,06 = [NHij + [NH3] 0,06 = [R-] 0,14 = [I\IF13] Ordezkatuz, eta [OH-]-aren funtzioz jarriz, 3, = [HR][011- ] 1 [HR] = 0,06 [011-] 1, ,56 A 0, 14[H " = 0,06 --> [H301 = 2, Honela, orekan agertzen diren espezie guztien kontzentrazioak: [OH- = 4, M; [HR] = 4, M; [H 30 + ] = 2, M [NH = 0,06 M; [R - ] = 0,06 M; [N1H 3 ] = 0,14 M Orain hurbilketetan errorea %5a baino txikiago dela egiaztatu egin behar da. 1. hurbilketa: [HR] + [R-] [R-] egokia izateko, 5/100 [R-] > [HR] bete behar da. 5 0,06 > 4, hurbilketa egiterakoan egiten den errorea 100 %5a baino handiagoa da; beraz ez da egokia. 2. hurbilketa: [NH 3 ] 0 + [HR] + [H 30+ ] [NH3i0

221 X.Azido-base oreka 219 egokia izateko, 5/100 [NH 3] 0 > [HR] + [H30+] bete behar da ,14 > 4, , hurbilketa hau egiterakoan egiten den errorea %5a baino handiagoa da; beraz ez da egokia. 3. hurbilketa: [NH3] + [NH3] egokia izateko, 5/100 [NH 3] > [OH-]bete behar , 14 > 4, hurbilketa hau egokia da. Orekako kontzentrazioak birkalkulatu behar dira, [HR]-a arbuiatu gabe, geratzen diren ekuazioak hauek direlarik: 3,1 [HR] [ = 5,56 [R-] A 10-/u = [ H31[H301 [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, = 10-5 H (0,06 [ 0,06 [HR] ' R]) = [HR] [OH-] (0,14 + [HR]) [H30+] 5, = > 5, (0,06 [HR]) = 0,06 [HR] = (0,14 + [HR]) [H30+] Eta bi ekuazio horiek erabiliz, [HR]-arekiko 2. ordenako ekuazio bat lortzen da, emaitzak 1, eta 0,445 direlarik; bigarren emaitza absurdua da, ez baitago horrenbeste HR-rik; beraz,

222 220 [HR] = 1, M. Emaitza hau erabiliz, orekan dauden espezie guztien kontzentrazioak determina daitezke: [HR] = 1, M; [R- = 4, M [OH- = 6, M [N114] = 4, M; [NH3 ]= 0,159 M; [H 301 = 1, M Orain, hurbilketak egiterakoan egin dean errorea %5a baino txikiago dela egiaztatu behar da: [NH 3 ] 0 + [HR] + [H 301 = [NH 3 ] 0 + [HR] egokia izateko, 5/100 ([NH 3] 0 + [HR]) > [H 30+], hots 5 (0, , ) > 1, 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, ; beraz, hurbilketa egokia da Oreka-kontzentrazioak hauek dira: [R- ] = [C 6H SO1 = 4, M [HR] = [C 6H SO1-1] = 1, M Emaitza: [c 6H SO- ] = 4, M; [C 6H SO1-1] = 1, M

223 X.Azido-base oreka 221 X.B.5.- Disoluzio indargetzaile bat 30,0 g Na2CO3, 350 ml uretan disolbatuz eta HC1-tan 1,00 M den 150 ml-tako disoluzio bat gehituz formatzen da. Determinatu disoluzioaren ph-a. Datuak: pk i (H2CO3) = 6,38; pk2 (H2CO3) = 10,32 Ebazpena: Disoluzioan dauden moleak hauek dira: 30,0 g 106,0 g mo1-1 0,283 mol Na2CO3 1 M 0,150 1 = 0,150 mol HC1 Na2CO 3-ak (base) eta HC1-ak (azido) elkarrekin errakzionatuko dute, baina bi pausotan, zeren Na2CO 3-a, azido diprotiko baten gatza baita. Na2CO3 + HC1 t = 0 0,283 0,150 NaHCO3 + NaC1 t = 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 hartu behar diren espezieak hauek dira: 0,133 mol [Na 2CO = 0,266 M (0, ,150) mol [NaHCO 3 1 = ' = 0,3 M (0, ,150)1 Disoluzioan, azido-base bikote baten forma biak daudenez, HCO3 eta c0 32 -, eta berauen kontzentrazioak handiak nahikoak direnez, disoluzioa ingargetzaile bezala konportatuko da, eta bere ph-a, forma

224 222 azidoaren, HCO 3-, pk-aren heinekoa. Baina forma basikoaren, c() hasierako kontzentrazioa, HCO3 -arena baino zerbait txikiagoa da, beraz, ph < pk a ( HCO3 ) = 10, 32 izango da. Gertatzen diren prozesuak hauek izango dira: (1) Na2CO3 ---> 2 Na + + (2) NaHCO3 Na + + HCO (3) HCO + H 20 CC* + H30+ (4) HCO3 + H 20 H 2CO 3 + OH- (5) H20 + H 20 H OH- (1) eta (2), gatzen disoziazio osoak dira; disoluzioa indargetzailea denez, (3) azidoaren, HCO3, erreakzioa da; (4), HCO3 -aren erreakzioa base bezala da, zeren anfolitoa baita, eta (5), uraren autoprotolisia. Plantea daitezkeen ekuazioak hauek dira: erreakzioei dagozkien oreka-konstanteak: K(3) = Ka (HCO) = K 2 (H 2CO 3 ) = [CO] {11301 [HC01 K (H 20) [H2CO31[OH-] K(4) = K b (HCO) = w KI(H2CO3) K(5) = K w (H 20) = [H 30+ ] [OH-] elementu edo erradikalen masa-balantzeak: I. Na-arena: 2[Na2 CO3 ] 0 + [NaHCO 310 = [Nal II. - arena: [Na 2CO [NaHCO = = [C0-1 + [HCOA + {1-12CO31 disoluzioaren karga-balantzea: [H 301 = [HC [C0 - ] + [011-]

225 X.Azido-base oreka 223 Ekuazio hau, disoluziora gehitzen diren espezieen funtzioan agertzen da, eta kontzentrazio txikienetan agertzen diren espezieen funtzioan jarri behar da, horretarako, [Na +] eta [HCO3 direlakoak ordezkatuz, 2 [Na2CO 3 ] 0 + [NaHCO 3 ]0 + [H301 = [Na 2CO 3 ]0 + [NaHCO 3 ] 0 [C0-] [1-1 2CO [C0 - ] + [011-1 Ordenatuz, balantze protonikoa lortzen da: [Na 2CO 3 ] 0 + [H 2CO 3 ] + [H 301 = [C01 + [OH - Ikus dezagun orain ea hurbilketarik egin daitekeen. I. Masa-balantzean ezin daiteke hurbilketarik egin, zeren espezie guztien kontzentrazioak handiak eta antzerakoak baitira. II. Masa-balantzean, CO 32- eta HCO3 disoluziora gehitzen diren espezieak dira, eta gutxi disoziatzen direnez, berauen kontzentrazioak handiak dira. Baina H 2CO 3-a eratzen den espezie bat da (4. erreakzioa), baina bere oreka-konstantea txikia denez, (K (4) = K b (HCO3) = 2, ) gutxi eratuko da, eta bere kontzentrazioa arbuiagarri izango da. II. masa-balantzean, [1-1 2CO 3 1 << [C01 + [HC01, beraz, [C01 + [HC01 + [H 2CO 3 ] [C01 + [HC01 eta II. [Na 2CO 3 ] 0 + [NaHCO = [0:*1 + [HC01

226 224 Balantze protonikoan ere, [H 2CO 3]-a arbuiagarri izango da, aurreko arrazoi berdinagatik. [OH-] eta [H 30+] 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 [H 30-1-] direlakoak arbuiagarriak izango dira, eta balantze protonikoa honela geratzen da: [H 2CO 3 ] + [H 301 «[Na2CO3]0 [H 2CO3 + [H 30+ ] + [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:, = [CO1[H30±1. [HCO1 M.-B: 2 0, ,3 = [Nal Q [H2CO3][ = [1-1C0] IL M.-B: 0, ,3 = [C0 - ] + [HC = [H 301 [011-]; B.P.: 0,266 = [C01

227 X.Azido-base oreka 225 Ebazpena eginez, lortzen diren balioak hauek dira: [Nal = 0,832 M; [C01 = 0,266 M; [HC01 = 0,3 M [H 301 = 5, M; [OH- ]= 1, M; [H 2CO 3 ]= 3, M Orain, egin diren hurbilketetan egindako errorea %5a baino txikiagoa den ala ez ikusi behar da. 1. hurbilketa: [C0 - ] + [HC01 + [H 2CO 3] [C0 - ] + [HC01 5 gokia izateko, ([C01 + EFIC01) > [H 2CO 3 1 bete behar da: (O, , 3) > 3, beraz hurbilketa egokia da. 2. hurbilketa: [Na2CO3] 0 + [H2CO3] + [H30 + ] [Na2CO3]0 5 egokia izateko, [Na 2CO 3 ] > [H 2CO 3 ]+ [H 301 bete behar da: , 266 > 3, , beraz, hurbilkea egokia da. 3. hurbilketa: [oh- + [co-

228 226 egokia izateko, [C0- > [OH- bete behar da , 266 > 1, beraz, hurbilketa egokia da. Emaitzen errorea, %5a baino txikiagoa denez, ph = - log [1130+]= = - log 5, = 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 orekako kontzentrazioak determina itzazu Datua: Ka (HCN, 25 C) = 4, X.C. 2.- Azido klorhidrikotan M den disoluzio baten ph-a determinatu. Berdin, M den disoluzio batena. X.C.3.- ph berdin 5,33 duen 10 1 disoluzio behar dira. Laborategian azido zianhidrikoa dago. Nola prestatuko zenuke disoluzio hori? Zenbat gramo beharko lirateke? Datua: Ka (HCN, 25 C) = 7, X.C.4.- Disoluzio baten [H 301-a determinatu, disoluzio hori azido formikotan 0,015 M dela eta azido klorhidrikotan 0,02 M dela jakinik. Datua: Ka(HCOOH) = 1,

229 X.Azido-base oreka 227 X.C.5.- Disoluzio baten [OH-]-a determinatu, disoluzio horren 200 cm3-tan 0,005 mol amoniako eta 0,005 mol piridina daudela jakinik. Datua: Kb(NH3) = 1, ; Kb(C 5H5N) = 1, X.C.6.- 0,2 mol azido klorhidriko eta 0,10 mol azido sulfhidriko 1 litro ur- -disoluziotan daude. Determinatu disoluzioaren ph-a. Datua: Ki (H2S) = 1, ; K2 (HS-) = X.C.7.- Azido oxalikotan (H 2C204) 0,1 M den disoluzio baten ph-a determinatu Datua: K a (H 2C 204 = 5, ; K a (HC 204 = 5, X.C.8.- ph berdin 1,00 duen disoluzio bat prestatu behar da, azido sulfurikoz. Zein da disoluzioaren molaritatea? Datua: K a (H 2SO 4 >> 1; K a (HSO4 = 1, X.C.9.- Bi disoluzio daude: A disoluzioa, 400 ml azido hipobromosoz osotuta dago, dentsitatea, 1,020 g cm-3 eta aberastasuna, pisutan, %0,380 direlarik; eta B disoluzioa, 500 ml amoniakoz osotuta dago, dentsitatea 0,960 g cm-3 eta aberastasuna %0,177 direlarik. A disoluziotik 125 cm 3 hartzen dira, B disoluziotik 50 cm 3, eta 500 ml-tako matraze aforatu batetara eramaten dira, ur distilatuz parekatzen delarik. Lortzen den disoluzioaren ph-a determinatu. Datuak: Kb (NH3) = 1,8 10-5; Ka (HBrO) = 2, X.C.10.- Amoniakotan 0,250 M diren 10 ml, eta amonio nitratotan 0,1 M diren 30 ml elkarrekin nahastatzen dira. Kalkulatu lortzen den disoluzioaren ph-a. Datua: Kb (NH 3) = 1, X.C.11.- Aurreko problemako disoluzioari zenbat ml amoniako 0,250 M gehitu beharko zaizkio ph-a 9,38 izateko? X.C.12.- Azido zianhidrikotan 1 M den 500 cm 3-tako disoluzio batetik, 200 cm3 hartzen dira eta 500 cm 3-tako matraze aforatu batera eramaten dira. Ontzi honetan aurretik sodio hidroxidozko 4 g zeuden jarriak. Gero ur distilatuz parekatzen da.

230 228 a.- b.- Lortzen den disoluzioaren ph-a kalkulatu. OH- ioien kontzentrazioa disoluzioan kalkulatu. Zenbat mole sodio hidroxido solido bota behar dira ph-a unitate batean 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 (NH 3) = 1, X.C.14.- Hipobromito ioia azido hipobromosoaren base konjokatua dela jakinik, eta sodio hipobromitotan 0,1 M den disoluzio baten ph-a 10,85 dela jakinik, determinatu sodio hipobromitoaren eta azido hipobromosoaren disoziazio-konstanteak. X.C C-tan, amoniakotan 0,01 M den disoluzio batean, amoniakoa %4,3- tan disoziatuta dago. Determinatu a.- b.- c.- Orekako OH--aren kontzentrazioa Amoniakoaren disoziazio-konstantea [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.- b.- c.- Potasio zianurozko 0,01 molerekin eta laborategian aurkitzen diren erreaktibo arruntekin, nola prestatuko zenuke disoluzio hori? Disoluzio horren 100 ml-ri, 0, mol azido perkloriko gehitzen zaizkionean, nola aldatuko da ph-a? Hasierako disoluzioaren 100 ml-ri 0, mol sodio hidroxido gehitzen zaizkionean, nola aldatuko da ph-a? Datua: Ka (HCN) = 4, X.C.17.- a.- 0,010 mol azido klorhidriko gasa, 1 litro uretan disolbatzen dira. Disoluzioaren bolumena 1 1 dela suposatuz, zein da disoluzioaren ph-a? b.- Azido klorhidrikozko kantitate berdina 1 litro disoluzio indargetzaile bati gehitzen zaio. Zein da ph-aren aldaketa gehiketa horren ondoren? Disoluzio indargetzailea sodio zianuro 0,30 M gehi azido zianhidriko 0,30 M da.

231 X.Azido-base oreka 229 X.C.18.- Azido zianhidrikozko 0,1 mol eta sodio zianurozko 0,1 mol dituen 0,5 1-tako disoluzio bat prestatu da. Azido zianhidrikoaren pk a 9,4 dela jakinik, kalkulatu a.- b.- c.- Disoluzioaren ph-a Zein da [OH ]-a disoluzioan? Disoluzioaren ph-aren balorea unitate batean gehitzeko, zenbat gramo sodio hidroxido bota beharko diogu? (Disoluzioaren bolumen-inkrementua arbuiatu). X.C.19.- ph = 5,1 duen disoluzio indargetzaile bat prestatu nahi da. Horretarako sodio azetatozko 0,1 moleri zera botako zaio, edo sodio hidroxidotan 0,2 M den disoluzioaren "V" bolumena edo azido klorhidrikotan 0,2 M den disoluzioaren "V'" bolumen bat. Horrela lortutako disoluzioari ura gehituko zaio bolumen totala 1 litro izan arte. a.- b.- Zein disoluzio gehituko zenioke? Zein da behar den bolumena? Datua: pka (HAc) = 4,75 X.C C-tan disodio hidrogenofosfatotan 2,5 M den ur-disoluzio baten 100 cm3-tako disoluzio bat, 1 1-taraino diluitzen da. Determinatu lortzen den disoluzioaren ph-a. Datuak: azido fosforikoarentzat, pk al = 2,12 ; pka2 = 7,21; pka3 = 12. X.C.21.- Sodio karbonatozko 2,12 g, 50 cm 3 uretan disolbatzen dira, eta gero 100 cm 3-taraino diluitzen. Zein da disoluzioaren ph-a? Datuak: Azido karbonikoarentzat, pk i = 6,37 ; pk2 = 10,33 X.C ,250 mol sodio karbonato eta 0,300 mol sodio hidrogenokarbonato uretan 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 M diren 300 ml ditu; eta B-ak, amoniakotan 10-1 M den 1 litro.

232 230 a.- b.- A disoluziotik 100 ml eta B-tik 50 ml hartzen dira, eta 500 ml-tako matraze aforatu batera eramaten dira, gero ur distilatuz parekatzen delarik. Kalkulatu lortzen den disoluzioaren ph-a. a.- ataleko disoluzioari azido klorhidrikoa gehitzen zaio, beronen kontzentrazioa 10-4 M izan arte. Kalkulatu disoluzioaren ph berria. Datuak: K a (NICI ) = 5, ; K a (HNO 2 ) = 5, X.C.24.- Bi disoluzio dauzkagu, A disoluzioa, 0,25 g sodio hidroxido 500 cm 3 uretan disolbatuz prestatua, eta B disoluzioa azido hipoklorosotan 10-2 M den 300 ml-takoa dena. Kalkulatu a.- Era honetan prestaturiko disoluzioaren ph-a: A disoluziotik 40,0 ml gehi B disoluziotik 125 ml; eta, 250 ml-tarainoko bolumena osotu arte, ura gehituz. b.- ph-a, a ataleko disoluzioa bolumen bikoitza lortu arte diluitzen bada. Datua: pk (HC10) = 7,53 X.C.25.- Alde batetik, 0,91 g cm-3-tako dentsitatea duen, eta pisutan %25eko aberastasuna duen amoniakozko disoluzio baten 250 cm 3 ditugu; eta, bestetik, 1,67 g cm- 3-tako dentsitatea duen, eta pisutan %70eko aberastasuna duen azido perklorikozko disoluzio baten 250 cm3. Lehen disoluziotik 7,5 cm 3 hartzen dira, eta bigarrenetik 4,5 cm 3, eta 250 cm 3-tako matraze batetara eramaten eta parekatzen. Horrela lortzen den disoluzioaren ph-a kalkulatu, eta halaber orekan dauden espezie guztien kontzentrazioak. Datua: pkb(nh 3) = 4,7 X.C.26.- Fenolftaleina, ph-a 8,0 denean, morexka kolorea hartzen hasten da, eta ph-a 9,8 denean, zeharo morea da. Determinatu fenolftaleina koloreztatuko den a.- 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-konstantea 3, izanik. Indikatzailearen azido-forma gorria da, eta base-forma, urdina. Zenbat aldatu behar da ph-a %75 gorri izatetik %75 urdina izatera pasatzeko?

233 X.Azido-base oreka 231 X.C.28.- Metilo-gorria delako indikatzailea azido ahula da, bere disoziazio- -konstantea 7, izanik. Forma gorriaren (azido) %6-a eta forma horiaren (basea) % 12-a ezin daitezke bereiztu. Determinatu, kolore- -aldaketa ongi bereizteko, zein den ph-aldaketa. X.C ml amoniako neutralizatzeko, azido klorhidrikotan 0,1 M den disoluzio baten 12,50 ml behar dira. Kalkulatu: a.- b.- c.- d.- e.- f.- Amoniakoaren, hasierako disoluzioaren ph-a, eta NH 4+ -aren kontzentrazioa. Azido klorhidrikotan 0,1 M den disoluzioaren 8 ml bota eta gero zeintzu diren ph-a eta NH 4+-aren kontzentrazioa. ph-a eta NH: -a baliokidetza-puntuan. Baliokidetza-puntua pasatu eta gero, 15 ml azido klorhidriko gehiago botatzen dira. Zeintzu dira ph-a eta NI-1 4 -a. Balorazio-kurbaren irudia. 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 (NH 3) = 4,7 X.C.30.- Azido monoprotiko ahul (K a = 1, ) baten muestra bat, zeinak 1,250 g pisatzen baitu, 50 cm 3 uretan disolbatzen da; lortzen den disoluzioa baloratzerakoan sodio hidroxidotan 0,090 M den disoluzio baten 41,20 cm 3 behar dira baliokidetza-puntura heltzeko. Determinatu: a.- b.- c.- Azidoaren pisu molekularra. Baliokidetza-puntuko ph-a. 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).

234 i N I

235 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 uretan ondoko disoluzioak gehitzerakoan: 1.-Azido karboniko 1 M 2.- Potasio nitrato 1 M 3.- Azukre 1 M 4.- Azido klorhidriko 1 M. b.- Zergatik, uretan, sodio kloruroa, kaltzio karbonatoa baino disolbagarriago den. XI.A.3.-Disoluzio batek CO3, Cl- eta anioiak ditu, denak kontzentrazio berdinean (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, zein da prezipitazio-ordena kontrolatzen duen aldagaia? Justifikatu. Ks(Ag2CO3) = ; Ks (AgC1) = 10-10; Ks (AgI) = 10-16

236 234 XI.A.4.-Kualitatiboki, zilar kloruroaren disolbagarritasuna konparatu, ur purutan, azido klorhidrikotan 0,1 M den ur-disoluzio batean, eta amoniakotan 0,1 M den disoluzio batean. Justifikatu. XI.A.5.-Bi gatz ditugu, beraien formula molekularrak ezezagunak direlarik eta disolbagarritasun-biderkadura berdinekoak. Esan al duzu gatz bien disolbagarritasunak berdinak diren ala ez? Erantzuna arrazonatu, adibide bat jarriz. XI.A.6.-Tenperatura konstante batean, gatz baten disolbagarritasuna, disolbagarritasun-biderkadurarekin zuzenki erlazionatuta dago. Zenbat eta Ks txikiagoa izan, disolbagarritasuna txikiagoa izango al da? Zein kasutan bai? Ondoko kasuei aplikatu: a.- Ca3(PO4)2 Ks = eta CaX Ks = j 0-20 b.- CaS 04 Ks = 10-4 eta CaCrO4 K s = 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 zer gertatzen den azaldu, hau da, konposatuak gehiago prezipitatzen duen ala gehiago disolbatzen den azaldu, disoluzioei ondoko disoluzioak gehitzen bazaizkie: azido klorhidrikoa, amoniakoa, sodio kloruroa, azido klorhidriko gehi azido nitriko, magnesio kloruroa, kaltzio kloruroa, amonio kloruroa. XI.A.8.-Eztabaidatu, arrazoiak adieraziz eta gertatzen diren erreakzio desberdinak idatziz, baieztapen hauek zuzenak diren ala ez: a.- Bi 3+-, Ag +- eta Cu2+-tan ekimolekularra den disoluzio bati azido sulfhidrikoa gehitzen zaionean, ioiak sulfuro-eran prezipitatzeko, prezipitatze-ordena hau da: 1) Bismuto sulfuro, 2) Zilar sulfuro, 3) Kobre sulfuro. b.- Ag+, Pb2+ eta Fe 3+ ioiak dituen disoluzio bati azido klorhidrikoa genitzen zaio, lortzen den prezipitatua iragazi egiten da beraren gainean amoniakozko ur-disoluzio bat gehituz, honela hiru ioien bereizketa bat egiten delarik. Datuak: Ks(Bi 2S 3) = 0-72 Ks(Ag2S) = 0-49 K s(cus) = Ks(AgC1) = 1, K,(PbC1 2) = 1,7 10-5

237 XI. Disolbagarritasuna 235 B.- PROBLEMA EBATZIAK XI.B tako disoluzio batean mol berun perklorato eta mol estrontzio perklorato daude. Disoluzio honi sodio sulfatoa gehitzen zaio, ioi sulfatoaren kontzentrazioa disoluzioan 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) = Ks(SrSO4) = 2, Ebazpena: a.- Hasieran, SO4 2 -a gehitu baino lehen, disoluzioan dagoen [Sr 2+] eta [Pb2+] hauek izango dira: Pb C10 4 )2 i o 2 = 10-3 mol M mol [ Sr(C10 4 = = M 11 Beraz, gatz disolbagarriak direnez, Pb C10 4 ]2 --> Pb C104 [Pb(C104 ) 2 ]0 = [Pb Sr(C104 ) 2 Sr C104 [ Sr (C10 4 ) 2 ]0 = [Sr2+ Horrela, [Pb2+] = M eta [Sr2+] = M

238 236 Disoluziora botatzen denean, disoluzioan dagoen[sq4-] = izan arte, Pb 2+ eta Sr2+ prezipitatuta egon beharko dute parte batean, zeren [Pb2+][S0-] = =10-5 > K s (PbSO4 ) eta [Sr2+][S024-]= =10-5 > K s (SrSO 4 ) baitira. Beraz, disoluzioa saturatuta egongo da PbSO 4-tan eta SrSO 4-tan, eta disoluzioan dagoen [S0 - ]= da, eta disoluzioan egon daitekeen 1Pb 2+1--a eta 1Sr2+1--a disolbagarritasun-konstantearen bidez determina daitezke. Honela, disoluzioa PbSO 4-tan saturatuta badago eta [S0? 1-. ] = M bada, PbSO 4(s) Pb 2+ + SO-; K s (PbSO4 ) = [Pb2+][S0-] K s (PbSO 4 ) [Pb 2+ 1= = M [ eta berdin SrSO4-tan saturatuta badago, SrSO 4 (s) # Sr 2+ + S024-; K s (SrSO4 ) = [Sr2+][SO4-] K (SrSO 4 ) 2, [Sr 2+ 1= = 5,6 10-6M s[s0-] ' a.- Emaitza: 1Pb2+1 = ; [Sr2+] = 5, b.- Hasieran, disoluzioaren bolumena 1 litro denez, disoluzioan dauden Pb2+-aren eta Sr2+-aren moleak dira, eta prezipitatuz gero Pb2+-aren moleak eta Sr2+-arenak 5, dira. Orduan Pb2+- -aren prezipitatu-moleen kopurua, mol mol = 1, mol da eta Sr2+-arena, mol 5, mol = 1, mol

239 XI. Disolbagarritasuna 237 Beraz, 1, PbSO4 eta 1, mol SrSO4 prezipitatzen dira, eta gramotan, 1, mol 303,2 g mol- 1 = 0,605 g PbSO4 1, 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 ml urekin nahastatzen dira. a.- Determinatu orekako NH 3-aren kontzentrazioa eta ph-a, egiaztatuz emaitzen errorea %5a baino txikiago dela. b.- 0,01 mol Mg2+ gehitzen direnean, kalkulatu, %-tan, prezipitatzen duen kantitatea. Datuak: K a (NHij = 5, K s (Mg(OH) 2 ) = 1, 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 bat gertatuko da: HC1 + NH 3 > NH 4C1 hasieran 0,150 0,210 bukaeran 0,06 0,150 mol

240 238 Disoluzioaren bolumena 20 ml ml ml = 520 ml denez, hasierako kontzentrazioak hauek dira: [NH 3]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+ /NH 3, forma biak agertzen direnez, eta kontzentrazio handitan, disoluzioa indargetzaile bezala konportatuko da; ph-a, forma azidoaren, NH 4 +, pk a-aren ingurukoa izanik. Baina [NH > [NH 3] denez, ph-a, pk a-a baino azidoago izango da, ph < pk a (NH 4 +) = 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, bikotearen forma azidoaren erreakzioa jarriz, NH 4 C1 NH: +C1 + H 20 NH 3 + H30+ H 20 + H 20 H 30 + OH- Prozesu bakoitzari dagokion oreka-konstantea: Ka(NH44) [NH31[H301 {NH = {113010H-] Masa balantzeak: [NH 4C1i 0 = [C1-] [NH 4Cij o + [NH 3 ] o = [NHij + [NH3]

241 XI. Disolbagarritasuna 239 Karga-balantzea: [C1- ]+ [OH- ]= [NHij + [H30+] Kontzentrazio handitan agertzen diren espezieak kenduz, [NH 3] + [OH-]= [H [NH3]0 Hurbilketak, bakarrik karga-balantzean egin daitezke, zeren disoluziora NH 3 (forma basikoa) eta NH4+ (forma azidoa) biak botatzen badira, formatzen diren [OH-] eta [H 30+] neutralizatu egingo baitira, eta beraien kontzentrazioak txikiak izango dira, beraz, [OH-]<< [NH 3 ] eta [H30+] << [NH 3 ] 0 direnez, [NH 3] = [NH 3 ] 0geratzen da. Geratzen diren ekuazioak hauek dira: 5, = [NH31[H301 [NH4] [H 3010H- ]= ,288 = [C1-] [NH 3 ]= 0,115 0, ,115 = [NHij + [NH3] Ekuazioon ebazpena eginez, emaitza hauetara heltzen da: [C1- = [NHij = 0, 288M [NH 3 ]= 0,115M [H 301 = 1, M [011- ]= 7, M Hurbilketak egiaztatuz, egiten diren erroreak %5a baino txikiagoak direla ikusten da, beraz, emaitzak hauek berauek dira, eta ph = log [H 30+]= 8,86 a.- Emaitza: [NE 3] = 0,115; ph = 8,86

242 240 b.- 0,01 mole Mg 2+ gehitu ondoren, disoluzioan, [mg2+1 0, 01 mol = 1, M ' 0,520 1 Disoluzioa Mg(OH) 2-az saturatuta dagoenean, prozesu hau betetzen da: Mg(011) 2(s) Mg eta Ks(Mg(OH) 2) = [Mg2+][0H-]2 Ikus dezagun ea Mg(OH) 2-rik prezipitatzen den: Kasu honetan, l0h-1 = 7, M [Mg2+] = 1, M eta [Mg 2+] [OH-]2 = 1, (7, ) 2 = 99, Hau da, [Mg 2+ ][0H-] 2 < Ks (K, = 1, i) Beraz, ez da Mg 2+-rik prezipitatzen, eta %-tan, %Oak prezipitatzen du. b.- Emaitza: %0 XI.B C-tan eta 1 atm-tan, H 2S-zko disoluzio saturatu batean hau betetzen da: [s2-][h30+]2 = 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 agertzeko b.- 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 honetan bolumena ez dela aldatzen suposatuz, ze ioi prezipitatuko da? Ioi honen ze kantitate geratuko da disoluzioan, ehunekobestetan? Datuak: Ks (MnS) = Ks (ZnS) = 1, Ka(HAc) = 1,8 10-5

243 XI. Disolbagarritasuna 241 Ebazpena: a.- Disoluzioan, [Zn2+] = 0,01 M bada eta [Mn 2] = 0,01 M, ZnS-aren prezipitaturik ez agertzeko, disoluzioan [S 2-]-a maximoa izango da, beraz ZnS(s) Z S2- Ks = [Zn 2+ ][S2- ] Beraz, ZnS-rik ez prezipitatzeko, rs2-1 < K s(zns) _ 1, I -- [Zn2+ 1 0,01 = 1, M Era berdinean, MnS-aren prezipitaturik ez agertzeko, # mn2+ + s2- MnS(s) Ks = [Mn2+][S2-] [s2-] < K s (MnS) _ [mn2+] 0,01 = M Inolako prezipitaturik ez agertzeko, ez MnS ez eta ZnS, zera bete behar da [S 2-] 1, M Disoluzioa H 2S-az saturatura dagoenean, ekuazio hau betetzen da: = [s2-1[ H30+ 12; [H,o+ 1 = f [ S2- ] / 1/2 [S2- ] 1, M izateko, [H30+] ( , i 1/2 = 0,289M Beraz, ph 0,54 denean prezipitaturik ez da agertuko. a.- Emaitza: ph 0,54

244 242 b.- Batek bakarrik prezipitatzerakoan, bakarrik ZnS-ak prezipitatuko du, zeren [S 21-aren kontzentrazio txikiena behar du prezipitatzeko: [S 2-] > 1, , eta beraz, ZnS-ak prezipitatzeko ph > 0,54 izan behar du, eta MnS-a ez da hasiko prezipitatzen [S 2-] > M izan arte. Ikus dezagun, beraz, zein ph-tan gertatzen den hau. [H 301 < [S2-1/2 > [H 301 < \ 1/2 = 3, M [ ] < 3, M; ph > 4,42. Balore honetan hasiko da MnS-a prezipitatzen. Prezipitatu bakar bat lortzeko ph-tarteak zera izan behar du: 0,54 < ph < 4,42 Bereizketa kuantitatiboa zein ph-tan gertatuko den jakiteko, ikus dezagun ph = 4,42 denean, zenbat Zn 2+ geratzen den disoluzioan. Hasierako kantitatearen %0,1 baino gutxiago geratzen bada, bereizketa kuantitatiboa izango da. ph = 4,42 [1130+] = 3, IS2-1 = M Disoluzioan dagoen IZn 2+1 determina daiteke, zeren disoluzioa ZnS-az saturatuta egongo baita: ZnS(s) Zn 2+ + S2- Disoluzioan geratzen den da: IS2-1 = denean, zera izango [Zn 2+ ] = K,(ZnS) = 1, [S , M Beraz, 1, , = 1,

245 XI. Disolbagarritasuna 243 Hasierako Zn2+ -kantitatearen %1, geratuko da. ph = 4,42 denean; Mn 2+-a oraindik prezipitatzen hasi ez denez, bereizketa kuantitatiboa izango da. Bereizketa zein ph-tan hasiko den kuantitatibo izaten, nahikoa izango da determinatzea zein ph-tan geratzen den [Zn2+]-a hasierakoaren %0,1 den, hots, zein ph-tan [Zn 2+] = 0,1/100 0,01 = 10-5 M [Zn 2+ 1 = 10-5 izateko, [s 2_ 1 = K (ZnS) 1, s [Zn 2+ ] 10-5 =1, M [S 2-1 = 1, M izateko, [11301 = {S21 \ 1/2 / \ 1/ [H 301=9, pH = 2,04 Beraz, 4,42 > ph > 2,04 tartean, bereizketa kuantitatiboa izango da. b.- emaitza: ioi batek bakarrik prezipitatzeko, 0,54 < ph < 4,42 bereizketa kuantitatiboa izateko, 2,04 < ph < 4,42 c.- Ze ioi prezipitatuko den jakiteko, [S 2-]-a determinatu beharko da, eta [S 21-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 diren prozesuak, forma azidoaren erreakzioa bakarrik jarriz,

246 244 NaAc --> Na + + Ac- HAc + H 20 <--2 Ac- + H30+ H 20 + H 20 # H OH- Erreakzio bakoitzari dagokion oreka-konstantea: K(HAc) a = [Ac-][H30+] [HAc] = [H [011-1 Masa-balantzeak: [NaAc]o = [Na+] [NaAc]o + [HAc]o = [HAc] + [Ac-] Karga-balantzea: [H 30+] + [Na+] = [Ac-] + [OH-] Kontzentrazio handitan agertzen diren espezieak kenduz, karga-balantzea honela 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] ---> [H 30+ ] + [HAc] -- [HAc] } [HAc] =-- [HAc]o [OH- ] «[HAc] o -> [OH- ] + [HAc] o -. [HAc]o

247 XI. Disolbagarritasuna 245 Hurbilketa horiek eginez, geratzen diren ekuazioak hauek dira: [Ac-1[H301 1, = [HAc] = [01-1-][H301 0,04 = [Nal 0,04 + 0,01 = [HAc] -1-[Ac-] 0,1 = [HAc] Orekako kontzentrazioak hauek dira: [H 30+] = 4, M [HAc] = 0,1 M [Na+] = 0,04 M [OH-] = 2, M [Ac- ] = 0,04 M Egin diren hurbilketak, %5a baino errore txikiagoko egiten duela egiaztatzen da. Beraz, disoluzioan, [H30+ ] = 4, eta [S2- ] = 2 = 2 = 4, M [H (4,5 105) Ikusten denez, MnS-a ez da hasi prezipitatzen, zeren MnS-a prezipitatzeko [S2-] > M, eta Zn2+-ak prezipitatu du. Disoluzioan geratzen den Zn2+-aren kantitatea, bere disolbagarritasun-konstanteak emango du: [Zn 2+ ] disoluzioan = K s (ZnS) = 1, [S 2-] 4, = 2, M geratzen da. Disoluzioan geratzen den Zn2+ -kantitatea, ehunekobestetan: 2, , = %2, c: Emaitza: Zn2+; %2,

248 246 XI.B.4.- Sodio klorurozko ur-disoluzio baten dentsitatea 1,008 g cm- 3 da, eta 1,195 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 sodio zianuro gehituz, zer gertatuko da? Datuak: K s (AgC1) = 1, Kdis [Ag(CN) 21 = Ebazpena a.- Disoluzioaren molaritatea hau izango da: M = Solutuaren mole - kopurua litro - disoluzio 1,195 g, NaC1 Solutuaren mole-kopurua = = mol NaC1 58,5 g mo g H ,195 g NaC1 Litro - disoluzio cm- 3 = 0, ,008 g cm-3 beraz, M = 2 ' mol NaC1 = 0,2035 M 0, disoluzio a.- Emaitza: Molaritatea: 0,2035 M AgC1 prezipitatua eratzeko, [Agl-aren eta IC1-1-aren kontzentrazioek, disoluzioan, beren disolbagarritagun-biderkadurak adierazten duena baino handiago izan behar dute. Orekan, AgCl(s) Ag + + C1 Ks(AgC1) = [Ag + 1 [C1-1

249 XI. Disolbagarritasuna 247 eta prezipitatuta agertzeko, K s (AgC1) < 1Ag+1 [C1-] eta [C1-] = 11\TaC11 izango da, eta hasierako disoluzioan 5 1-taraino diluitu denez, AgNO 3-aren disoluziotik gehitzen den bolumena V izanez, [NaC1] = [C1- ] = 2, mol V 1 eta Ag+-aren kontzentrazioa, AgNO 3-arena izango da: - [AgNO 3 ] = [Ag + 1 = 10 5 M V 1 51+V1 Ordezkatuz, 1, < 2, \ / v V V 1 nondik V > 4, AgNO 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-a prezipitatuta egongo da, zeren 1Ag +11C1-1 > K s (AgC1) izango baita. NaCN-a botatzerakoan, behintzat partzialki disolbatu egingo da, zeren Ag+-ak CN--arekin konplexua formatuko baitu. Determina dezagun 5 g NaCN 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 hauek izango dira: 0,102mol n 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

250 248 Dena disolbatuko den ala ez jakiteko, konplexua eratu ondoren, [Ag + ]-a eta [C1-]-a determinatu behar dira, horretarako, CN--aren basikotasuna arbuiatuz, gertatzen diren prozesuak hauek dira: 1.- NaCN --> Na + + CN- 2.- AgC1(s) Ag+ + C1-3.- Ag CN- <_ > Ag(CN)2 1.a eta 2.a, gatzen disoziazio osoak dira, eta 3.a, Ag + -aren eta CN--aren arteko konplexuaren eraketa da. Eta plantea daitezkeen ekuazioak hauek dira: - Erreakzioei dagozkien oreka-konstanteak 1 [Ag(CN)-21 K(3) = = 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 beharko lirateke. Baina karga-balantzea ez da beharrezkoa problemaren ebazpena egiteko.

251 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, baina gehienetan estekatzaile bezala dagoen substantzia soberakinean egoten da, beraz, ez da arbuiatuko. Honela, geratzen diren ekuazioak hauek dira: [Ag(CN) = [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, M Egin den hurbilketaren errorea %5a baino txikiago da, zeren 5 [Ag(CN)1 >> [Agl baita , 02» 7, beraz, egokia da.

252 250 Eta bukaeran, lag+1 = 7, M [C1-] = 0,02 M eta [Ag+] [C1] = 1, < K s (AgC1 ) = 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 disoluzioen 1 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, XI.C.2.- Zn2+, Mn2+ eta Bi3+ ioien disoluzio bat, bakoitzean, 10-2 M da, eta azido sulfhidrikoz saturatzen da. Azido sulfhidrikoaren disoziazio-orekaren ekuazioa, disoluzio saturatutan, [S 2-] [H 30+] 2 = 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: K s (ZnS) = ; K s (MnS) = K s (Bi2S 3) = 1, XI.C.3.-Berun nitratotan 0,1 M den 1 ml, estrontzio kromatotan saturatua den 100 ml-tako disoluzio bati gehitzen zaio. Zenbat miligramo berun kromato prezipitatuko dira? Datuak: Ks (SrCrO4) = 3, ; Ks (PbCrO4) =

253 XI. Disolbagarritasuna 251 XI.C.4.-Zenbat gramo amonio kloruro gehitu behar zaizkio 500 ml-tako disoluzio bati, zeinek 3 g magnesio nitrato eta 5 g amoniako baititu, magnesio hidroxidorik ez prezipitatzeko? Datuak: Ks (Mg(OH)2) = ; Kb (NH 3) = 1, XI.C.5.-Magnesio hidroxidoaren K s-a, 25 C-tan, 1, dela jakinik, determinatu amonio klorurotan 2 M den 1 1-tako disoluzio batean 0,1 mole Mg2+ disolbatuko diren ala ez. XI.C.6.-Berun iodatoa gatz disolbagaitza da, bere K s-a, 2, izanik. Berun nitratotan 0,150 M den 35 ml-tako disoluzioari potasio iodatotan 0,8 M den 15 ml disoluzio gehitzen zaizkio, berun iodatozko prezipitatu bat lortuz. Determinatu [Pb2+] eta [ disoluzioan. XI.C.7.-A1 3+-tan 0,1 M diren 10 ml, amonio klorurotan 6 M diren 20 ml eta amoniakotan 6 M diren 5 ml, 45 ml urekin nahastatzen dira. Determinatu A13+-aren kontzentrazioa disoluzioan. Datuak: Kb(NH 3) = 1, ; Ks(Al(OH)3) = XI.C g zilar nitrato 50 ml-tako disoluzio bati gehitzen zaizkio, zeina azido azetikotan 0,05 M baita. Prezipitaturik agertuko al da? Datuak: Ka (HAc) = 1, K s (AgAc) = XI.C C-tan eta 1 atm-tan, azido sulfhidridoaren disoluzio saturatu batean ekuazio hau betetzen da: 1S 2-11H = 1, Determinatu a.- 1S 2-1-a ondoko kasuetan: ml-tako disoluzio batean, zeinak 1 ml azido klorhidriko %40ko purutasunekoa (d = 1,20 g cm-3) baitu tako disoluzio batean, zeinak azido azetikozko eta sodio azetatozko kontzentrazio berdinak baititu. b.- a.1 eta a.2 kasuetan, zink sulfuroak osorik prezipitatuko duen ala ez. Datuak: Ka (HAc) = 1, ; Ks (ZnS) = 4,

254 252 XI.C.10.- Determinatu zenbat amonio kloruro behar den ondoko disoluzioan magnesio hidroxidorik ez prezipitatzeko: 1 litro disoluziotan, 0,01 mol amoniako eta 0,01 mol Mg 2+ daude. Datuak: Kb (NH3) = 1, ; KS (Mg(OH)2) = 1, XI.C.11.- Determinatu zein izan daitekeen Fe 3+-aren kontzentrazio maximoa, honela osotuta dagoen disoluzio batean: 0,1 M amoniakotan eta 0,2 M amonio klorurotan. Datuak: Kb (NH3) = 1, ; K s (Fe(OH) 3) = 1, XI.C.12.- Disoluzio bat honela prestatzen da: 0,01 mol Mg 2+, 0,10 mol amoniako eta 1,0 amonio kloruro uretan disolbatzen dira, disoluzioaren bolumena 1 litro izan arte. Prezipitaturik agertuko al da? Datuak: Ks(Mg(OH) 2) = 8, ; Kb (NH 3) = 1, XI.C.13.- Nitrato kuprikozko 9,38 g, 500 ml uretan disolbatzen dira. Disoluzio horren 100 cm 3-ri, 10-2 mol sodio hidroxido gehitzen bazaizkie, kalkulatu prezipitatzen duen ioi kuprikoaren ehunekobestea. Datua: Ks Cu(OH)2 = 2, XI.C.14.- Disoluzio batera, bertan 0,16 mol Pb2+ litroko egonik, C1--a botatzen da, C1--tan 0,1 M izan arte; momentu horretan, Pb 2+-aren %99a prezipitatzen 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 sulfhidrikoz saturatzen bada? ([H 2S] = 0,1 M). b.- Fe2+ guztia prezipitatzeko, zein izan behar du amonio azetatoaren kontzentrazioak? Datuak: Ks(FeS) = 3, ; Ka (HAc) = 1, ; Ka (H2S) = 10-7 ; Ka (HS- ) = 10-14

255 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 poliki botatzen diogu. Determinatu a.- Zeinek prezipitatuko duen lehenago, zilar kloruroak ala zilar kromatoak? b.- Zilar kloruroa eta zilar kromatoa elkarrekin prezipitatzen hasten direnean, zeintzu dira C1--aren eta Ag +-aren kontzentrazioak? Datuak: K s (AgC1) = 1, K s (Ag2Cr04) = 2, XI.C.17.- A+-tan 10-2 M; B+2 -tan M eta C +3-tan 10-3 M den disoluzio batean, X- (s) gatz bat botatzen da. AX(Ks= ), 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 zein bigarren. b.- Zein izango den ioien kontzentrazioa, azken ioia prezipitatzen hasten denean. c.- X-(s) gatzaren bidez, egin al daiteke ioien bereizketa kuantitatiboa? XI.C.18.- Determinatu zenbat zilar nitrato disolba daitekeen (1 1-tan), honela osotuta dagoen disoluzio batean: 1 M amoniakotan eta 10-3 M potasio iodurotan. Datuak: K s (AgI) = 10-16; Kdis(Ag(NH3 ) 2+ = 5, XI.C.19.- Zein amoniako-kantitate gehitu behar da zilar kloruroaren prezipitatzea ekiditeko (ebitatzeko), baldin zilar kloruro hori, zilar nitratotan 0,01 M den disoluzio bati potasio klorurozko 0,001 mole litroko gehitzen zaionean formatzen bada? Datuak: K s (AgC1) = 1, ; K dis (Ag(NH 3 )+2 = XI.C.20.- Zilar bromuroa eta zilar ioduroa substantzia disolbagaitzak dira, baina CN- -tan, behintzat partzialki, disolbatzen dira. Determinatu, zenbat gramo sodio zianuro behar diren 1 1-tako disoluzio batean prezipitaturik ez eratzeko:

256 254 a.- Disoluzioa zilar nitratotan 10-2 M eta potasio bromurotan 10-1 M izanik b.- Disoluzioa zilar nitratotan 10-3 M eta potasio iodurotan 10-2 M izanik. 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 bakoitzari sodio sulfatoa gehitzen zaio, ondoko kantitateetan: a.- 5, mol b.- 1, mol Nahastura bakoitzarentzako, [Pb 2+]-a eta[s a kalkulatu, eta prezipitatu ez duen berunaren protzentaia. Suposatu azido sulfurikoaren gehiketak ez duela bolumen-aldaketa garrantzitsurik erakarri. Datua: Ks (PbSO4) = 1, XI.C.22.- Zn 2+ eta Ni2+ ioietan 10-2 M den disoluzio bati potasio zianuro gehitzen zaio CN- = 1,0 M izan arte, eta baita ere azido sulfhidriko nahikoa [S 2-] = 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) = ; K s (ZnS) = ; K dis (Ni(CN) 42- ) = 10-31; K dis (Zn(CN)4) = XI.C.23.- Disoluzio bat, ondoko biak nahastuz prestatzen da, bata %40ko purutasuneko eta 1,19 g cm- 3 -tako dentsitateko 1,92 ml HC1, eta bestea, 21,5 g sodio zianuro 500 cm 3-tako matraze batean disolbatuz prestatu izan den disoluzio batetiko 50 ml. Gero, ur distilatua gehitzen da, 250 ml-tako bolumena osotu arte.

257 XI. Disolbagarritasuna 255 a.- Lortzen den disoluzioaren ph-a kalkulatu. b.- Zein izan daiteke Fe 3±-aren kontzentrazio maximoa disoluzioan? Datuak: K s(fe(oh) 3) = 1, ; Ka(HCN) = 7,

258 i N i

259 XII. Oxidazio-erredukzioa 257 XII. OXIDAZIO-ERREDUKZIO OREKA XII.A.1.- Elektrodo bi hauek emanik, A.- GALDERAK Sn4+, Sn2+IPt Ag+ I Ag E = 0,150 V E = 0,799 V a.- Baldintza standardetan osa daitekeen pila galvanikoa idatz, esanez 1.- Zein den anodoa eta zein katodoa. 2.- Pilan gertatzen diren erreakzioak. b.- Pila galvaniko honi 0,800 V-tako voltaia bat emanez, esan, arrazonatuz 1.- 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, eta zein erreakzio totala. b.- Zer esan daitekeen erreakzio totalaren propietate termodinamikoei buruz. c.- Zein den amonio nitrato delakoaren funtzioa pilan, eta beronen ordez, 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, kasu bakoitzean zera adieraziz, a.- Zein den agertzen den erreakzioa erdielementu anodikoan eta zein kationikoan. b.- Zein den oxidatzailea eta zein erreduzitzailea.

260 258 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 V 2.- C1 2 (g) + 2 Fe 2+ (aq) > 2 Cl- (aq) + 2 Fe 3+ (aq) e = 0,589 V 3-3 Pb(s) + Cr (aq) + 14H + --> XII.A.4.- Ondoko pilak emanik 3 Pb 2+ (aq) + 2 Cr 3+ (aq) + 7 H20(1) E = 1,546 V 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 NH4NO 3 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 gertatzen den 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, parte guztietan gertatzen diren prozesuak eta erreakzioak oharterazi. c.- Erreakzioan parte hartzen duten erreaktibo guztiak egoera standardean aurkitzen badira, zein elektrodok edukiko du potentzial altuena? d.- Ezagutzen dituzun datuekin, esan dezakezu erreakzioa endotermiko ala exotermiko izango den? Arrazonatu. e.- Laborategian, elektrodo bietatik bat bakarrik badaukagu, lan elektriko bat 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.

261 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 diren disoluzioetan sarturik. Honela osa daitekeen pilak nola funtzionatuko du? Gertatzen den erreakzioaren zentzua, pilaren potentziala eta anodo bezala funtzionatzen duen elektrodoa adierazi. Zein da elektrodo positiboa? d.- c.- ataleko gatz-zubia prestazeko, ondoko substantzietatik zein erabiliko zenuke: amonio kloruroa, amonio nitratoa, potasio kloruroa. XII.A.7.- a.- Ondoko erreakzioak gertatzen diren pilak diseinatu, gatz-zubia jarriz. Kasu bakoitzean, anodoa, katodoa eta korrontearen zentzua adierazi. 1.- Ni(s) + 2 Ag +Ni Ag(s) 2.- H 2 (g) + 2 Fe H Fe2+ b.- Ondoko bi elektrodoetatik, baldintza standardetan, zein erabili beharko 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-ontziak ur distilatua saio-hodiak zilar nitratoa Bunsen metxeroa amonio nitratoa beirazko tutuak kobrezko ziri bat kobre-alanbrea zilarrezko ziri bat bonbila bat beira-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?

262 260 XII.A.9.- Glukosaren, (C 6H 1206), oxidazioak, CO2 eta H20 emateko, bi oxidazio- -erredukziozko erdierreakzioen gehiketa bezala kontsidera daiteke, 02 H20 C6H ) CO2 Glukosaren, CO 2-tik eta H 20-tik formazio-erreakzioak -hau da, glukosaren oxidazio-erreakzioaren alderantzizkoa-, AG = 2867,5 kj mol- 1 daukala jakinik, a.- Goiko bi erdierreakzioak doitu eta glukosaren oxidazio-erreakzio globala idatz. b.- Goiko erdierreakzioekin pila bat era daiteke? Baiezkoan, pilaren eskema 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 (0 2)) = 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 osotzeko beharrezko 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

263 XII. Oxidazio-erredukzioa 261 potentzial normal handien daukaten laurak? Hauek eskematikoki errepresentatu, erabiliko zenukeen gatz-zubia adieraziz, eta kasu bakoitzean gertatzen diren erreakzioak idatziz. c.- Posible diren zelula galvaniko guztietatik, zein edo zeintzu erabili ahal izango lirateke goilaratxo bat zilarreraztatzeko? Zeinek emango luke etekin handiena zilarreztapenean? d.- Zer egin beharko litzateke b ataleko lau pilek zelula elektrolitiko bezala lan egin dezaten? Zeintzu izango lirateke erreakzioak kasu honetan? XII.A.12.-Laborategi batean, zelula galvaniko bat muntatzeko beharrezko diren elementu fisikoez gain (beira-hodiak, prezipitatu-ontziak, eta abar), zilarrezko ziri luze bat, zilar nitrato (s), amonio nitrato (s), azido klorhidriko eta ur distilatua dauzkagu. a.- Elementu horiekin, elektrizitate-kantitate maximoa lortu nahi da. Zer egin beharko litzateke hori egiteko? Nola konbinatu beharko lirateke elementu desberdinak? Zertzu metodo erabili behar dira hura neurtzeko? b.- Dauzkazun elementu horiekin, posible al da zilar kloruroaren disolbagarritasun-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, sistema kimikoaren entropian handiagotze bat egon behar du. b.- Objektu baten gainean kromoa ezartzeko, beharrezkoa da objektu hori, Cr3+ (aq) delakoaren disoluzio kontzentratu batean anodoa izatea. c.- Elektrodo batean gertatzen den erdierreakzioa faktore batekin biderkatzen bada, elektrodo horren potentzial standarda ere modu berdinean aldatuko da. XII.A.14.-Ondoko pila galvanikoa eraikitzen da, elektrodo biak egoera standardean egonik, Al I Al (OH)4, OH- II H 2P02, HP0-, OH- I Pt

264 262 Korronte elektrikoa aske pasatzen uzten da, elektrodo bien arteko potentzial-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, bertan gertatzen 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 den konposatua adieraziz. b.- Pila osotzen duten elektrodoetan parte hartzen duten substantzien baldintzak (kontzentrazioa, presioa) aldatuz, alanbre bat kobrez estal daiteke? c.- Pilari, a ataleko baldintzetan aurkitzen denean, eta elektrodo bien artean, 0,6 V-tako korrontea ematen duen bateria bat jartzen zaio. Honela posible al da kobre metala lortzea?

265 XII. Oxidazio-erredukzioa 263 B.- PROBLEMA EBATZIAK Kasu guztietan kontzentrazioak 1 M direla suposatuz eta taulak erabiliz, determina itzazu a.- Al 3+ -aren bidez, Fe 2+-a, Fe3+-ra oxida daitekeen ala ez. b.- I--a oxida daitekeen ala ez Fe 3+-a erabiliz c.- Cr ioiaren bidez, Fe 2+-a oxida daitekeen ala ez. Ebazpena: a.- Aluminioak, Fe 2+-a, Fe 3+-ra oxidatzeko, Fe 3+-ak erreduzitzeko duen ahalmena baino ahalmen gehiago eduki behar du; horretarako, bere erredukzio-potentzialak Fe2+ I Fe3+ bikotearena baino handiago izan behar du. Tauletan begiratuz, A1 3+ I Al bikotearen erredukzio-potentzial normala 1,622 Volta-takoa da, eta Fe 2+ I Fe 3+-arena, 0,778 Volta-takoa, beraz, Fe3+-ak, A13+-ak baino ahalmen gehiago dauka erreduzitzeko; ondorioz, A1 3+-a erabiliz, ezin da Fe 2+-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, Fe 3+ 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--a I2-ra oxidatzea. b.- Emaitza: bai, oxida daiteke c.- Tauletan begiratuz, Cr207,, I Pt E = 1,333 V eta, Fe 3+, Fe 2+ I Pt E = 0,778 V Beraz, Cr ak ahalmen gehiago dauka Cr3+-ra erreduzitzeko, eta beraz, Cr ak Fe2+-a oxidatuko du Fe3+-ra pasa eraziz. c.- Emaitza: bai, oxida daiteke.

266 264 XII.B.2.- Taulak erabiliz, esan ondoko erreakzioak espontaneoak diren ala ez, eta pila espontaneoa idatzi, potentziala normala determinatuz. a.- Ca(s) + 2 H + (aq) Ca2+ (aq) + H 2 (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 eta osotzen den pilaren potentzialaren E > 0. Ikus dezagun, bada, osotzen diren pilen potentzialak zero baino handiago diren ala ez. a.- Ca (s) + 2H + (aq) Ca2+ (aq) + H2(g) Erreakzio hau espontaneoa izateko, H + I H 2 bikotearen erredukziopotentzialak, 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 hauek izan dira: Anodoan (oxidazioa) Ca (s) --> Ca 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)

267 XII. Oxidazio-erredukzioa 265 E = E;atodo (erredukziozkoa) - E:nodo (erredukziozkoa) E = 0, (-2,866 V) = 2,866 V Pila bat espontaneoa izateko, beti bere E-ak zero baino handiago izan behar du. a.- Emaitza: E = 2,866 V b.- a ataleko era berdinez egiten da atal hau. BaI 2 (aq) + C1 2 (g) --2 BaC1 2 (aq) (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--ra erreduzitzeko, I2-arena baino handiago izan behar da. Tauletan begiratuz, E (I- I I2(Pt)) = 0,5355 V eta E (C1- I C1 2(Pt)) = 1,3593 V Ikusten denez, C1 2-aren erreduzitzeko ahalmena 1 2-arena baino handiagoa da eta erreakzio hau espontaneoa izango da. Pilan gertatzen diren erreakzioak hauek izango dira: Anodoan (oxidazioa) 2 I e- Katodoan (erredukzioa) C e- 2 Cl- Osoa C I- --> 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)+c1 2 (g) # CaC1 2 (g)+ F2 (g)

268 266 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 alderantzizko zentzuan: CaC1 2 (aq)+f2 (g) CaF2 (aq)+ C12(g) Pila espontaneoa izateko gertatu behar diren erreakzioak hauek dira, Anodoan (oxidazioa) 2 Cl- --> C e- Katodoan (erredukzioa) F2 + 2 e- F2 Osoa F2 + 2 C12 --> C1 2 + F- eta pila espontaneoaren eskema: C1 2(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 = eta [Mn041 = M direnean, 1,361 V dela, kalkulatu disoluzioaren ph-a. b.- Kalkulatu gertatzen den erreakzioaren oreka-konstantea, pila, a ataleko elektrodoarekin eta Cu 2+ (1 M), Cu + (1 M) I Pt (E = 0,153V) elektrodoarekin osotuta badago.

269 XII. Oxidazio-erredukzioa 267 Ebazpena: a.- Potentzial normala 1,51 V izateak zera esan nahi du, elektrodoa osatzen duten espezie guztien kontzentrazioa 1 M dela. Beraz, Mn04, Mn 2+ I Pt elektrodoaren E = 1,51 V da eta Mn04 ( M), H + (x), Mn 2+ (10-2 M) IPt E =1,361 V Nernst-en ekuazioak adierazten du elektrodo edo pila baten potentziala zein den, espezieak baldintza standardetan ez daudenean. Aplikatzeko, elektrodoan edo pilan gertatzen den erreakzioa jakin behar da. Elektrodo honetan gertatzen den erredukziozko erdierreakzioa hau da: Mn0:4 + 8 H e- --> Mn H20 Beraz, Fmn2+1 0, 059 E = E log 1- n [Mn0:41 [H18 1,361 V = 1,51 V 0, 059 (V) log ( ) [H1 2 0 nondik, log = 12, [ H = 4, [H+] 8 = 4, eta [H+] = 5, Beraz, ph-a ph = log [H+] 1,29 a.- Emaitza: ph = 1,29 b.- Pila espontaneoa izateko, katodo bezala jartzen den elektrodoaren erredukziozko potentziala, anodo bezala jartzen denarena baino handiagoa izan behar da. Beraz, E (Mn0:4 ( M), H+, Mn2+ (10-2 M) IPt) = 1,361 V E (Cu 2+ (1 M), Cu + (1 M) I Pt) = 0,153 V

270 268 direnez, katodo bezala, Mn04, H +, Mn2+ I Pt delako elektrodoa egon beharko da, eta bestea anodo bezala, osatzen duten pilaren eskema hau delarik, Pt ICu 2+, Cu + IlMnWI, H +, Mn2+ IPt eta gertatzen diren erreakzioak, Anodoan (oxidazioa) (Cu +Cu2+ +1 el 5 Katodoan (erredukzioa) MnO4 +8 H' +5 e-mn H20 Osoa 5 Cu + + Mn H + 5 Cu 2+ + Mn H 2 O Oreka-konstantea hau izanik: 0, 059 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 = XII.B C-tan, pila bat 1. eta 2. elektrodoez osotuta da: 1. Elektrodoa, zilar nitratotan 0,1 M den 50 ml-tako disoluzio batean zilar-ziri bat sartuz osotzen da. 2. Elektrodoa, kobre(ii) nitratotan 0,2 M den disoluzio batean kobre-ziri bat sartuz osotzen da. a.- Elektrodo bakoitzean gertatzen den erreakzioa eta erreakzio totala idatzi. b.- Pilaren potentziala determinatu. c.- Zilar nitratoa dagoen ontzira azido klorhidrikotan 0,2 M den 50 ml-tako disoluzio bat botatzen da. Determinatu pilaren potentzial berria eta gertatzen diren erreakzioak azaldu. Datuak: E (Ag+ I Ag) = 0,799 V; E (Cu2+ I Cu) = 0,3367 V; K (AgC1) = 10-10

271 XII. Oxidazio-erredukzioa 269 Ebazpena: a.- Erreakzioak idatzi baino lehenago, jakin egin behar da zein izango den anodoa eta zein katodoa. Katodo bezala erreduziozko ahalmen handiena daukan espeziea egongo da, beraz, erreduziozko potentzialak ikusiz, erreduziozko ahalmen handiena zilarrak dauka, beraz, katodo bezala zilarra egongo da, eta anodo bezala, kobrea. Kontutan eduki behar da potentziala kontzentrazioarekin aldatu egiten dela, eta batzutan erreakzioen zentzua aldatu egin daitekeela. Determina dezagun osotzen den pilaren potentziala. Horretarako erreakzioak idatziz, Anodoan (oxidazioa) Cu(s) Cu e- Katodoan (erredukzioa) (Ag+ + 1 e- > Ag(s)) 2 Osoa Cu(s) + 2 Ag+ > Cu Ag(s) Disoluzioan AgNO 3 delakoa guztiz disoziatuta egongo denez, disoluzioan [Ag+ = lagno 3 1 = 0,01 M; berdinki [Cu 2+] = [Cu(NO 3)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, eta horretarako potentziala positiboa dela egiaztatu behar da. Espezieak baldintza standardetan ez daudenez, Nernst-en ekuazioa aplikatu behar da, E = [Cul ' log n[ag+]2 E = Ekat Ea E = 0, 059 0, 2 (0,799 0,3367) log = 0,424 V 2 (o3)2 Beraz, potentziala positiboa denez, erreakzioa espontaneoa da direkzio horretan. a.- Emaitza: Erreakzio osoa: Cu(s) + 2Ag +Cu2+ + 2Ag(s) b.- Emaitza: E = 0,424 V

272 270 c.- AgNO3-a dagoen ontzira HC1-a botatzen bada, AgC1-a prezipitatuko da: Beraz, disoluzioan geratzen den Ag +-a aldatuko da. Honela potentziala eta erreakzioak idatzi baino lehenago, disoluzioan geratzen den [Ag+]-a determinatu 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 = mol nxci = ,2 M = 10-2 mol Gertatuko den prezipitaziozko erreakzioa honela geratuko da: AgNO 3 + HC1 AgC Beraz, mol AgC1 eratuko dira; hauetarik disoluzioan zenbat dauden jakiteko, AgC1-aren disolbagarritasuna determinatu behar da, disoluzioan dagoen HC1-aren kontzentrazioa hau denean, mol [HC1] 0 = = 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 = [OH-] [H30+]

273 XII. Oxidazio-erredukzioa 271 Masa-balantzea, [HC1] 0 + S = [C1-] S = [Ag+] Karga-balantzea [Ag-1-] + [ = [C1-] + [OH-] Hurbilketak: AgCl-aren disolbagarritasuna txikia da ur purutan (10-5 M), beraz, HC1- -tan M den disoluzio batean txikiago, eta beraz, S arbuiagarri izango da. [HC1] 0» S ; [HC1] 0 + S [HC1] 0; [HC1] 0 = [C1-] Disoluziora azido bat botatzen denez, [OH-]-a txikia izango da, eta berdin zeren berdin solugarritasuna baita; beraz, [Ag 1 << [H 301; [Agl + [H 30 + HH301 } [OH- ] «[C1-1; [C1- ] + [ [C1-} K.-B.:[H301= [C1-] Hurbilketa hauekin, geratzen diren ekuazioak hauek dira, 1: = [Ag+] [C1-]; 2: = [ [OH-]; 3: = [C1-] 4: S = [Ag+1; 5: [H 30+] = [C1-] Ebatziz, orekako kontzentrazioak hauek dira, [C1- ] = [H 30+ ] = M; [OH- I = M; S = [Agl = M

274 272 Hurbilketen errorea egiaztatuz, [HC1] 0 + S,--- [HC1]0; > beraz, egokia da 5 [Ag [H 30+ ] ----, [H 30+ I; > beraz, egokia da 100 [OH-1 + [C1-] [C1- ]; > beraz, egokia da 100 Disoluzioan dagoen [Ag +] = M da; beraz, pila a ataleko direkzio berdinean doala suposatuz, pilaren eskema hau izango da; Cu I Cu 2+ (0,2 M) IlAg M) I Ag Potentziala, E = l 0 ' 059 log [Cu 2 - n [Ag+1 2 = (0,799-0,3367) 0' g (2-10 0, -9)2 = 0,030 V Beraz, pila (erreakzioa) ez da zentzu honetan espontaneoa izango, eta bai beste zentzuan; horregatik, gertatzen diren erreakzioak eta pilaren eskema hauek dira, erreakzioa: Cu Ag Cu + 2 Ag+ Pila Ag I Ag + ( 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: Cu Ag Cu + 2 Ag+

275 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. Determinatu AgC1-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--aren kontzentrazioa 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 elektrodoaren potentziala ba dakigu: Ag+ (x) I Ag E = 0,222 V x, Ag+-aren kontzentrazioa izanik. Nernst-en potentzialak adierazten du nola aldatzen den potentziala kontzentrazioarekiko; elektrodoan gertatzen den erredukziozko erdierreakzioa hau da, Ag > Ag(s) Honela, E = E 0 ' lo g [Ag+ n nondik [Ag+] determina baitezakegu: 1 0,222 = 0,80 0,059 1 lo g [Agl [ Ag+ ] = 1, M

276 2/4 hots, Ks = [C1--] [Ag +] = 1 1, = 1, a.- Emaitza: Ks(Ag C1) = 1, b.- Erredukziozko C1 2-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 egin beharko da eta zilarra oxidatu. Horrela, pilaren potentziala, espezie guztiak 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 zero baino txikiagoa izango da zeren AG = n F E Honela gertatzeko erreakzioa hau da, oxidazioa (Ag ---> Ag e-) 2 erredukzioa C e- 2 Cl- Osoa C Ag --> 2 Ag+ + 2 Clberaz, AG = 2 mol 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

277 XII. Oxidazio-erredukzioa 275 C.- PROBLEMAK XII.C.1.- Potentzial standarden taula erabiliz, determina ze oxidatzaile erabil daitekeen a.- C1--a, C1 2-ra oxidatzeko. b.- Pb-a, Pb2±-ra oxidatzeko. c.- Fe2+-a, Fe 3±-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 aldiz diluitzen 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 den disoluzio batean sartuta, eta beste erdielementua Pt metala, C1--tan 1 M den disoluzio batean sartuta. Pt-elektrodoan, C1 2-a 1 atm-tan burbuilatzen denean, pilaren potentziala 1,63 V da. Kobalto-elektrodoa negatiboa 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 [Co 2+]= 0,01 M denean.

278 276 XII.C.5.- Determinatu hidrogeno-elektrodoaren potentziala a.- 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 determinatzeko indikatzaile egoki bat erabiliz. a.- Zein da ur oxigenatuaren kontzentratzioa, baldin ur oxigenatu horren 20 cm 3 baloratzeko, potasio dikromatozko disoluzio baten 10 cm 3 erabili badira, eta disoluzio hau, %80ko purutasuna duen lagin baten 30 g, 1 litro uretan disolbatuz prestatu izan bada? b.- Potasio dikromatozko disoluzioaren zein bolumen erabili beharko litzateke, baldin ur-baporez saturatutako, eta 0,5 g helio duen 2 litrotako 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 beharko litzateke, baldin azido sulfurikoak 1,84 g cm-3-tako dentsitatea badu, eta %96ko purutasuna pisutan badu? Datuak: Pv (H20, 1, 22 C) = 19,8 mm Hg E (Cr203-, H + I Cr3+ ) = 1,333 V E (0 2 I H 202 (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 (Cu 2+ 1Cu) = 0,337 V; Ka(HSO4) = 1, K ths ([Cu(NH 3 ) 4 1 2± ) = 2,

279 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 disoluzio batean sartuta. Pilaren elektrodo positiboa kalomelanoa izanik, pilaren potentziala 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 purutasuna determinatu, zera jakinik, 1,334 g uretan disolbatuz eta azido sulfurikoz azidotuz, 37,15 cm 3 potasio permanganato 0,1 M erreduzitu egin dutela. CO 2 ; MnWi Mn21 XII.C.10.- Zilar kloruro delakoaren Ks-a 1, 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 zilarraren gainean zilarrik ez ezartzeko, elektrodoa 25 C-tan eta zilar nitratotan 0,001 M den disoluzio batean sartuta badago? b.- Ze potentzial eman behar zaio zilarrekzo elektrodoari zilarra disolbatzeko, aurreko disoluzioari potasio zianuroa gehitzen bazaio, CN--tan 1 M izan arte? Suposatu potasio zianuroa gehitzerakoan bolumena ez dela aldatzen. Datuak: E (AglAg) = 0,799 V; K ths (Ag (CN)-2 = XII.C.12.- Ondoko zelula galvanikoa emanik, H2 (1 atm)(pt) I H C1(0, 2 M) II Na2SO4 (1 M), Ag 2SO4(s) I Ag eta potentziala 25 C-tan 0,698 V dela jakinik, a.- Zelularen erreakzio espontaneoa idatzi. b.- Ag 2SO4 delakoaren disolbagarritasun-konstantea determinatu. Datua: E (Ag+ I Ag) = 0,799 V

280 278 XII.C.13.- Potentzial standarden taula erabiliz, ondoko zelula galvanikoaren erreakzio 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) direla kontsideratu. XII.C.15.- Mn0 1, H +, Mn 2+ I Pt elektrodoaren edo Mn0,4- I Mn 2+ sistemaren potentziala determinatu, ph = 2 eta ph = 7 direnean. Determinatu halaber nola aldatuko den Mn04 delakoaren indar oxidatzailea H 30+-aren kontzentrazioa 1 mol 1-1 izatetik 10-4 mol 1- I izatera aldatzen denean. Datua: E (Mn0; H + ; Mn 2 lpt) = 1, 5 V XII.C.16.- Pila bat honela osotuta dago, Ag + I Ag elektrodo standard bat eta bestea zilarrezko hari bat klorurotan 1 M den disoluzio batean sartuta, zilar kloruro solidoarekiko saturatuta dagoena. Kalkulatu zilar kloruroaren disolbagarritasun-biderkadura, pilaren potentziala E = 0,576 V dela jakinik. XII.C.17.- a.- Ag +-tan 0,1 M den disoluzio batean zilarrezko hari bat sartu ondoren, lortzen den elektrodoaren potentziala zein izango da? b.- Zein izango da potentziala, haria Ag(NH 3 ) 2±-tan 0,1 M den disoluzio batean sartzen badugu? c.- Potasio klorurotan 1 M den disoluzio batean Ag, AgCl(s) elektrodo bat sartzen bada, pila galvaniko bat egin dezakegu elektrodo honekin eta gorago esan ditugunekin? Zein izango da potentziala kasu bakoitzean? Datuak: E (Ag + I Ag) = 0,799 V; K(Ag(NH 3 ) 2+ ) = 6, Ks(AgC1) = 1,8 10-1

281 XII. Oxidazio-erredukzioa 279 XII.C.18.- Ondoko erreakzioaren oreka-konstantea, 298 K-etan, 5, da. Cu + 2 NO3 + 4H + Cu NO 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 azido klorhidrikotan 0,1 M den disoluzio baten 50 ml gehitzen badizkiogu? (aurretiko bolumena 25 ml izan zen) c.- NO3, H + NO 2 (Pt) elektrodoaren E -a Datua: E (Cu 2+ I Cu) = 0,337 V XII.C K-etan pila bat bi elektrodoz osotuta dago, bata platinozko ziri bat Sn2+- eta Sn4+-zko disoluzio batean sartuta, eta bestea platinozko ziri bat 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; [Cr 3+ ] = 0,0025 M; [Cr2+ 1 = 0,055 M f.- 482,44 C-etako korronte elektriko bat eman ondoren, determinatu pilaren potentziala, hasierako kontzentrazioak e.- atalekoak izanik. Suposatu katodoko eta ane rloko disoluzioen belumenak 1 1 direla. Datuak: E (sn4+, sn2+ I Pt) = 0,15 V E (Cr3+, Cr2+ I Pt) = 0,41 V ; XII.C.20.- Ondoko erreakzioaren oreka-konstantea 3, dela jakinik, Fe 2+ + Hg 2+Fe- 1 + g 2

282 280 Determinatu zein ph-tartea erabili behar den Mn04 - ak Hg -a oxida dezan ingurune azidotan, beste espezie guztien kontzentrazioa 1 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 Fe Cr Fe3+ Oreka-konstantea, 298,15 K-etan, 1, delarik. a.- Erreakzio hau gertatzen deneko pilaren potentziala kalkulatu, disoluzioaren ph-a 3 denean. Noiz izango da erreakzioa espontaneoagoa, 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 honen indar oxidatzailea disoluzioaren ph-arekiko? c.- Determinatu pilak sortutako elektrizitate-kantitatea funtzionatzen duen denboraren zehar, hasierako baldintzak a atalekoak badira, eta Fe 3+-aren bukaerako kontzentrazioa 1,02 M bada. Bolumenak 1 1-takoak direla suposatu. Datua: E (Fe3+, Fe2+ I Pt) = 0,770 V

283 1. Taula: Azido ahulen disoziazio-konstanteak TAULA AZIDO AHULEN DISOZIAZIO-KONSTANTEAK UR-DISOLUZIOTAN Izena Formula K1 K2 K3 I.- Azido ezorganikoak Amonio NIC[ 5, ) Artseniko H3AsO4 5, , , Artsenioso H3AsO Boriko H3B03 7,3 10-io 1, , Fluorhidriko HF 3, Fosforiko H3PO4 7, , , Fosforoso H3P03 1, , Hiprobromoso HBrO 2, Hipoiodoso HIO 2, Hipokloroso HC1O 2, Iodiko HIO3 1, Karboniko H2CO3 4, , Kromiko H2CrO4 1, , Nitroso HNO2 4, Periodiko H104 2, Perkloriko HC1O4 1, Pirofogforiko /44Pz 7 1, , , (K4 = ) Sulfhidriko H2S 9, , Sulfuriko H2SO4-1, Sulfuroso H2S03 1, , Zianhidriko HCN 4, Zianiko HCNO 2,2 10-4

284 282 AZIDO AHULEN DISOZIAZIO-KONSTANTEAK UR-DISOLUZIOTAN (Jarr.) Izena Formula K 1 K2 K3 II.- Azido organikoak Azetiko CH3COOH 1, Bentzoiko C6H5COOH 6, Bromoazetiko BrCH2COOH 2, Dikloroazetiko C12COOH 3, Fenol C6H5OH 1, o-ftaliko C6H4(COOH)2 1, , Formiko HCOOH 1, Iodoazetiko ICH2COOH 7, Kloroazetiko C1CH2COOH 1, Oxaliko COOH COOH 5, , Tartariko (CHOH COOH)2 1, , Trikloroazetiko C1 3COOH Zitriko COOH CH2 COH CH2 COOH COOH 7, , , Itun-ia: "Handbook of Chemistry and Physics", 70th edition, CRC Press, Boca Raton, Florida, USA, 1989.

285 2. Taula: Base ahulen disoziazio-konstanteak TAULA BASE AHULEN DISOZIAZIO-KONSTANTEAK UR-DISOLUZIOTAN Izena Formula Kb 1 Kb2 a-naftil amina cc-h2nci0h7 8, [3-naftil amina P-H2NCI , Aluminio hidroxido Al(OH)3 5, , Amoniako NH3 1, Anilina C6H5NH2 4, Bentzidina NH2C6H4C6H4NH2 4, , Butil amina C4H9NH2 5, Dietil amina (C2H5)2NH 3, Dimetil amina (CH3)2NH 5, Etil amina C2H5NH2 6, Etilen diamina NH2CH2CH2NH2 5, , Fenantrolina C12H8N2 6, Hidroxilamina NH2OH 9, Hidrazina NH2-NH2 8, Kaltzio hidroxido Ca(OH)2 6, Kinolina C9H7N 7, Metil amina CH3NH2 3, Piridina C5H5N 1, Trietil amina (C2H5)3N 1, Trietil amina (CH3)3N 6, Urea CO(NH2)2 1, Zink hidroxido Zn(OH)2 7, Iturria: "Handbook of Chemistry and Physics", 70th edition, CRC Press, Boca Raton, Florida, USA, 1989.

286

287 3. Taula: Datu termodinamikoak TAULA DATU TERMODINAMIKOAK Substantzia kimikoen formazio-entalpia standarda (41-1(1, Gibbs-en energia standarda AG`t?, kj eta entropia absolutu standarda (S, J K- 1 mo1-1 ), T = 29,15 K-etan. I. Substantzia ezorganikoak Izena Formula (egoera) A1-1(f) AG)- S kj mo1-1 kj mo1-1j K- 1 mo1-1 Aluminio Aluminio Al(s) ,33 Aluminio Al(g) 326,35 285,77 164,43 Aluminio A1+3(g) 5483, Aluminio A1+3(aq) -531,4-485,3-321,75 Aluminio hidroxido Al(OH) 3(amorf) -1276,1 - Aluminio kloruro A1C13(s) -704,2 628,9 110,67 Aluminio oxido Al203(s,a) -1675,7-1582,4 50,92 Antimonio Antimonio Sb(s) ,69 Estibia SbH3(g) 145,11 147,74 232,72 Argon Argon Ar(g) ,73 Artseniko Artseniko As(s,a) ,15 Artseniko As(g) 302,50 261,08 174,10 Artsinia AsH3(g) 66,44 68,91 222,67 Bario Bario Ba(s) ,76 Bario Ba(g) 179,91 146,44 170,13

288 286 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 9,62 Bario kloruro Ba2(s) -858,56-810,44 123,68 Bario oxido BaO(s) -533,5-525,1 70,42 Bario sulfato BaSO4(s) -1473, ,31 132,21 Bario sulfato BaSO4(aq) -1446, ,37 29,71 Berilio Berilio Be(s) 0 0 9,50 Berilio Be(g) 324,26 286,60 136,16 Berilio kloruro BeC12(s,a) -490,36-445,60 82,68 Berilio oxido BeO(s) -609,61-530,32 14,14 Berun Berun Pb(s) ,81 Berun Pb(g) 194,97 161,92 175,26 Berun Pb2-4-(aq) -1,67-24,39 10,46 Berun dioxido Pb02(s) -277,40-217,36 68,62 Berun oxido PbO(s, gorria) -218,99-188,95 66,53 Berun oxido PbO(s,horia) -215,33-187,90 68,70 Berun sulfato PbSO4(s) -919,94-813,20 148,57 Bismuto Bismuto Bi(s) ,74 Bismuto Bi(g) 207,11 168,20 186,90 Bismuto kloruro BiC13(s) -379,07-315,06 176,98 Bismuto oxido Bi203(s) -573,88-493,71 151,46 Boro Boro B(s) 0 0 5,86 Boro B(g) 562,75 518,82 153,34

289 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) -36,40-53,43 198,59 Azido bromhidriko HBr(aq) -121,55-103,97 82,42 Bromo Br2(1) ,23 Bromo Br2(g) 30,91 3, ,35 Bromo Br(g) 111,88 82,43 174,91 Bromuro Br-(g) 233, Bromuro Br-(aq) -121,55-103,97 82,42 Burdina Burdina Fe(s) ,28 Burdina Fe(g) 416,31 370,70 180,38 Burdina Fe+2(aq) -89,12-78,87-137,65 Burdina Fe+3(aq) -48,53-4,60-315,89 Burdinadisulfuro FeS2(s) 178,24-166,94 52,83 Burdina(II) oxido FeO(s) -271, 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) ,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) ,55 Eztainu Sn(g) 302,08 267,36 168,38 Eztainu Sn2+(g) 2434,88 - Eztainu Sn2+(g) -8,79-27,20-16,74 Eztainu (IV) kloruro SnCl4(1) -511,28-440,16 258,57 Eztainu(II) oxido SnO(s) -302,50-256,90 56,48 Eztainu (IV) oxido Sn02(s) -580,74-519,65 52,30

290 288 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, ,80-221,75 Fosfina PH3(g) 5,44 13,39 210,12 Fosforo P(s, zuria) ,09 Fosforo P(s,gorria) -17,57-12,13 22,80 Fosforo 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) -271,12-273,22 173,67 Azido fluorhidriko HF(aq) -332,63-278,82-13,81 Fluoro F2(g) ,67 Fluoro F(g) 78,99 61,92 158,64 Fluoruro F-(aq) -332,63-278,82-13,81 Helio Helio He(g) ,04 Hidrogeno (ikus, halaber, Deuterioa) Hidrogeno 1-12(g) ,57 Hidrogeno H(g) 217,97 203,26 114,60 Hidrogeno H+(aq) Ur 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 1,72 206,48 Azido iodhidriko H1 (aq) -55,19-51,59 111,29 Iodo I2(s) ,14 Iodo 12(g) 62,44 19,36 260,58

291 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 70,28 180,68 Ioduro I-(g) -196,65 Ioduro I-(aq) -55,19-51,59 111,29 Kadmio Kadmio Cd(s,y) ,76 Kadmio Cd (g) 112,01 77,45 167,64 Kadmio 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 54,81 Kadmio sulfato CdSO4(s) -933,28-822,78 123,04 Kadmio sulfuro CdS(s) 161,92-156,48 64,85 Kaltzio Kaltzio Ca(s) ,42 Kaltzio Ca(g) 178,24 144,35 154,77 Kaltzio Ca2+(aq) -542,83-553,54-53,14 Kaltzio bromuro CaBr2(s) -682,83-663,58 129,70 Kaltzio fluoruro CaF2(s) -1219, ,34 68,87 Kaltzio ioduro CaF2(s) -533,46-528,86 142,26 Kaltzio karbonato CaCO3(kaltzita) -1206, ,84 92,88 Kaltzio karbonato CaCO3(aragonito) -1207, ,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) 135,14 124,68 201,67 Azido zianhidriko HCN(g) 108,87 124,93 112,84 Karbono C(grafito) 0 0 5,74 Karbono C(diamante) 1,897 2,900 2,377 Karbono C(g) 716,68 671,29 157,99 Karbono dioxido CO2(g) -393,51-394,36 213,64 Karbono dioxido CO2(aq) -413,80-386,02 117,57

292 290 DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.) Izena Formula (egoera) A1-1( kj mol-i OG f kj mo1-1 S J K- 1 mol-i Karbono disulfuro CS2(1) 89,70 65,27 151,34 Karbono oxido CO(g) -110,52-137,15 197,56 Karbono tetrakloruro CC14(1) -135,02-65,27 216,40 Zianuro CN-(aq) 150,6 172,4 94,1 Kloro Azido klorhidriko HC1(g) -92,31-95,30 186,80 Azido klorhidriko HC1(aq) -167,16-131,26 56,48 Kloro C12(g) ,96 Kloro Cl(g) 121,68 105,70 165,09 Kloruro C1-(g) -246, Kloruro C1-(aq) -167,16-131,26 56,48 Kobre Kobre Cu(s) ,15 Kobre Cu(g) 338,32 298,61 166,27 Kobre Cu+(aq) 71,67 50,00 40,58 Kobre Cu2+(aq) 64,77 65,52-99,58 Kobre oxido CuO(s) -157,32-129,70 42,63 Kobre sulfato CuSO4(s) -771,36-661,91 108,78 Kobre sulfato, 5H20 CuSO4 5H20(s) -2279, ,55 300,41 Kripton Kripton Kr(g) ,97 Kromo Dikromato Cr03- (aq) -1490, ,22 261,92 Kromato Craj- (aq) -881,15-727,85 50,21 Kromo Cr(s) ,77 Kromo Cr(g) 396,64 351,87 174,39

293 3. Taula: Datu termodinamikoak 291 DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.) Izena Formula (egoera) OHf AG`f1 S kj mol-i kj mo1-1j K- 1 mo1-1 Litio Litio Li(s) ,12 Litio Li(g) 159,37 126,69 ' 138,66 Litio Li+(aq) 278,49 293,30 13,39 Litio Li(g) 679,57 - Magnesio Magnesio Mg(s) ,68 Magnesio Mg(g) 147,70 113,14 148,54 Magnesio Mg+2(aq) -466,85-454,80-138,07 Magnesio karbonato MgCO3 (s) -1095, ,11 65,69 Magnesio kloruro MgC12(s) -641,32-591,83 89,62 Magnesio oxido MgO(s) -601,70-569,44 26,94 Magnesio sulfato MgSO4(s) -1284, ,00 91,63 Manganeso Manganeso Mn(s,a) ,01 Manganeso Mn(g) 280,75 238,49 173,59 Manganeso Mn2+(g) 2519, Manganeso Mn+2(aq) -220,75-228,03-73,64 Merkurio Merkurio Hg(1) ,02 Merkurio Hg(g) 61,32 31,85 174,85 Merkurio Hg2+(aq) 171,13 164,43-32,22 Merkurio (aq) 172,38 153,55 84,52 Merkurio(I) bromuro Hg2Br2(s) -206,90-181,08 217,57 Merkurio(I) ioduro Hg2I2(s) -121,34-111,00 233,47 Merkurio(I) kloruro Hg202(s) -265,22-210,78 192,46 Merkurio(II) kloruro HgC12(s) -224,26-178,66 146,02 Merkurio oxido HgO(s,gorria) -90,83-58,56 70,29 Merkurio oxido HgO (s, horia) -90,46-58,43 71,13

294 292 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 88,28 Merkurio(II) sulfuro HgS (s, gorria) -58,16-50,63 82,42 Neon Neon Ne(g) ,219 Nikel Nikel Ni(s) ,87 Nikel Ni(g) 429,70 384,51 182,08 Nikel Ni2+(g) 2930, Nikel Ni2+(aq) -53,97-45,61-128,87 Nikel(II) oxido NiO(s) -239,74-211,71 37,99 Nikel(III) oxido Ni203(s) -489, Nitrogeno Amoniako NH3(g) -46,11-16,48 192,34 Amoniako NH3(aq) -80,29-26,57 111,29 Amonio NH4 (aq) -132,51-79,37 113,39 Amonio 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) -207,36-111,34 146,44 Nitrogeno N2(g) ,50 Nitrogeno N(g) 472,70 445,58 153,19 Nitrogeno 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 86,57 210,65 Oxido Nitroso N20(g0 82,05 104,18 219,74

295 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 Hidroxilo Hidroxilo Oxigeno Oxigeno Ozono OH-(aq) OH(g) 02(g) O(g) 03(g) - 229,99-157,29-10,75 38,95 34,23 183, ,03 249,17 231,75 160,95 142,67 163,18 238,82 Potasio Potasio Potasio Potasio Potasio Potasio bromuro Potasio dikromato Potasio dikromato Potasio hidroxido Potasio ioduro Potasio klorato Potasio kloruro Potasio kromato Potasio nitrato Potasio permanganato Potasio zianuto 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) ,18 89,24 60,63 160,23 514, ,38-238,26 102,51-393,80-380,66 95, , ,96 288, , ,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, , ,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) ,10 Rubidio Rubidio Rubidio Rubidio Rubidio Rubidio kloruro Rb(s) Rb(g) Rb+(g) Rb+(aq) RbC1(s) ,78 80,88 53,09 169,98 490, ,17-283,97 121,50-435,35-407,81 95,90

296 294 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) ,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) ,83 Silizio Si(g) 455,64 411,29 167,86 Silizio 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) ,21 Sodio Na(g) 107,32 76,79 153,60 Sodio Na+(g) 608, Sodio Na+(aq) -240,12-261,89 58,99 Sodio bromuro NaBr(s) -361,06-348,98 86,82 Sodio hidrogenokarbonato NaHCO3(s) -950,81-851,03 101,67 Sodio hidroxido NaOh(s) -425,61-379,53 64,45 Sodio ioduro NaI(s) -287,78-286,06 98,53 Sodio karbonato Na2CO3(s) -1130, ,49 134,98 Sodio kloruro NaCl(s) -411,15-384,15 72,13 Sodio kloruro NaCl(s) -407,27-393,15 115,48 Sodio nitrato NaNO3(s) -467,85-367,06 116,52 Sodio sulfato Na2SO4(s) -1387, ,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

297 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) ,80 Sufre S(s, monokliniko) 0,33 0,1 32,6 Sufre S(g) 278,81 238,28 167,71 Sufre 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) ,40 Urre Au(g) 366,10 326,35 180,39 Xenon Xenon Xe(g) ,57 Zesio Zesio Cs(s) ,23 Zesio Cs(g0 76,07 49,15 175,49 Zesio Cs+(aq) -258,28-292,00 133,05 Zilar Zilar Ag(s) ,55 Zilar Ag(g) 284,55 245,68 172,89 Zilar Ag+(g) 1019, Zilar Ag.1-(g) 105,58 77,12 72,68 Zilar bromuro AgBr(s) -100,37-96,90 107,11 Zilar ioduro AgI(s) -61,84-66,19 115,48 Zilar kloruro AgC1(s) -127,07-109,80 96,23 Zilar 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

298 296 DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.) Izena Formula (egoera) AH(f) kj mol-i AG`t? S kj mo1-1j K- 1 mo1-1 Zink Zink Zn(s) ,63 Zink Zn(g) 130,73 95,18 169,87 Zink Zn2+(aq) 153,89 147,03 112,13 Zink kloruro ZnC12(s) 415,05 369,43 111,46 Zink oxido ZnO(s) 348,28 318,32 43,64 Zink sulfato ZnSO4(s) 982,82 874,46 119,66 Zink sulfuro ZnS(s, esfarelita) 205,98 201,29 57,74

299 3. Taula: Datu termodinamikoak 297 II. Substantzia organikoak DATU TERMODINAMIKOAK (Jarr.) 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 CH 3-CO-CH 3 (1) -248,1-155,4 200,4 Formaldehido HCHO(g) -117,15-112,97 217,66 Alkoholak, fenolak eta eterrak 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) -424,72-361,41 128,95 Azido oxaliko COOH-COOH(s) -827,18-674,04 45,61 Azukreak a-d-glukosa C (s) f3-d-glukosa C6H1206(s) Sukrosa C (s) ,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

300 298 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, Boca Raton, Florida, USA, 1989; "Physical Chemistry", 4th edition, P.J. Atkins, Oxford Univ. Press, 1990, eta egileen elaborazioa.

301 4. Taula: Disolbagarritasun-biderkadurak 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, hidroxido A1(OH)3 1, Bario artseniato Ba3(As04)2 8, fluoruro BaF2 1, iodato Ba(I03)2 4, karbonato BaCO3 8, kromato BaCrO4 1, sulfato BaSO4 1, Berun(II) artseniato Pb3(As04) bromuro PbBr2 6, fluoruro PbF2 7, fosfato Pb3(PO4) hidroxido Pb(OH)2 1, iodato Pb(103)2 3, ioduro Pb12 8, karbonato PbCO3 1, kloruro PC12 1, kromato PbCrO4 1, oxalato PbC204 8, sulfato PbSO4 1, sulfuro PbS 9, tiozianato Pb(SCN)2 2,

302 300 DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK (Jarr.) Substantziaren izena Formula Ks Bismuto artseniato BiAsO4 4, fosfato BiPO4 1, hidroxido Bi(OH)3 4, sulfuro Bi2S3 1, Burdina(II) fluoruro FeF2 2, hidroxido Fe(OH)2 4, karbonato FeCO3 3, sulfuro FeS 1, Burdina(III) artseniato FeAsO fosfato FePO4 9, hidroxido Fe(OH)3 2, Estrontzio artseniato Sr3(As04)2 4, fluoruro SrF2 4, fosfato Sr3(PO4) iodato Sr(I04)2 3, karbonato SrCO3 5, kromato SrCrO4 3, oxalato SrC2O4 5, sulfato SrSO4 3, Eztainu(II) hidroxido Sn(OH)2 5, sulfuro SnS 3, Kadmio artseniato Cd3(As04) fluoruro CdF2 6, fosfato Cd3(As04)2 2, hidroxido Cd(OH)2 5, iodato Cd(IO)2 2, karbonato CdCO3 6, sulfuro CdS 1,

303 4. Taula: Disolbagarritasun-biderkadurak 301 DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK (Jarr.) Substantziaren izena Formula Ks Kaltzio artseniato Ca3(As04) 6, fluoruro CaF2 1, fosfato Ca3(PO4)2 2, hidroxido Ca(OH)2 4, iodato Ca(I03)2 6, karbonato CaCO3 4, oxalato CaC2O4 2, sulfato CaS 04 7, Kobalto(II) artseniato Co3(As)4)2 6, fosfato Co3(PO4)2 2, hidroxido Co(OH)2 5, iodato Co(I03)2 1, Kobre(I) bromuro CuBr 6, ioduro CuI 1, kloruro CuCl 1, sulfuro Cu2S 2, tiozianato CuSCN 1, Kobre (II) artseniato Cu3(As04)2 7, fosfato Cu3(PO4)2 1, hidroxido Cu(OH)2 2, iodato Cu(I03)2 6, oxalato CuC2O4 4, sulfuro CuS 1, Kromo (III) fosfato CrPO4 2, hidroxido Cr(OH) Litio karbonato Li2CO3 8, Magnesio amonio-fosfato MgNH4PO4 2, artseniato Mg3(As04) fluoruro MgF2 7,

304 302 DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK (Jarr.) Substantziaren izena Formula Ks fosfato Mg3(PO4)2 9, hidroxido Mg(OH)2 5, karbonato MgCO3 6, oxalato MgC204 4, Manganeso(II) artseniato Mn3(As04)2 2, hidroxido Mn(OH)2 2, iodato Mn(I03)2 4, karbonato MnCO3 2, oxalato MnC204 1, sulfuro MnS 4, Merkurio(I) bromuro Hg2Br2 6, fluoruro Hg2F2 3, hidroxido Hg2(OH)2 1, iodato Hg2(I03)2 2, ioduro Hg212 5, karbonato Hg2CO3 3, kloruro Hg2C12 1, oxalato Hg2C204 1, sulfato Hg2SO4 7, tiozianato Hg2(SCN)2 3, zianuro Hg2(CN)2 5, Merkurio(II) hidroxido Hg(OH)2 3, ioduro Hg12 2, sulfuro HgS 6, Nikel(II) fosfato Ni3(PO4)2 4, hidroxido Ni(OH)2 5, iodato Ni(I03)2 4, karbonato NiCO3 1, sulfuro NiS 1,

305 4. Taula: Disolbagarritasun-biderkadurak 303 DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK (Jarr.) Substantziaren izena Formula Ks Paladio(II) sulfuro PdS 2, tiozianato Pd(SCN)2 4, Platino(II) sulfuro PtS 9, Potasio perklorato KC1O4 1, Talio(I) bromuro T1Br 3, iodato T1I03 3, ioduro TlI 6, kloruro T1C1 1, sulfuro T12S 5 1()-21 Zerio(III) hidroxido Ce(OH)3 6, iodato Ce(I03)3 3, Zilar artseniato Ag3AsO4 1, azetato AgC2H3O2 1, bromato AgBrO3 5, bromuro AgBr 5, fosfato Ag3PO4 8, hidroxido AgOH 1, iodato AgI03 3, ioduro AgI 8, karbonato Ag2CO3 8, kloruro AgC1 1, kromato Ag2Cr04 1, nitrito AgNO2 1, oxalato Ag2C204 5, sulfato Ag2SO4 1, sulfuro Ag2S 6, tiozianato AgSCN 1, zianuro AgCN 1,

306 304 DISOLBAGARRITASUN-BIDERKADURAK (Jarr.) Substantziaren izena Formula Ks Zink artseniato Zn3(As04)2 3, fluoruro ZnF2 3, fosfato Zn3(PO4)2 1, hidroxido Zn(OH)2 6, iodato Zn(I03)2 4, karbonato ZnCO3 1, oxalato ZnC2O4 1, sulfuro ZnS 2, Iturriak: "Handbook of Chemistry and Physics", 70th edition, CRC Press, Boca Raton, Florida, USA, "Equilibrio Quimico", Allen J. BArd, Ed. Del Castillo, Madrid, 1970.

307 5. Taula: Ioi konplexuen egonkortasuna-konstantek TAULA IOI KONPLEXUEN EGONKORTASUNA-KONSTANTEAK M" (aq) + mx -P (aq) # MX6,11P.m(aq) Ioi konplexua Oreka-erreakzioa Aluminio EDTA A13+ +Y4- #[AlY]- 1, fluoruro A F- # [AlF3 6, hidroxido* A H- # [Al(OH) 4 ] oxalato Al3+ + 3ox 2- # [Al(ox) 3 ] 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, oxalato Pb2+ + 2ox-2 # [Pb(ox)1 2 3,4 106 zianuro Pb2+ + 4CN- # [Pb(CN 4 )] Burdina(II) ED Fe en # [Fe(en) ,4 107 EDTA Fe2+ + Y 4 # [FeY]2-2, zianuro Fe2+ + 6CN- # [Fe(CN) 6 ] Burdina(III) EDTA Fe3+ + Y 4- # [FeY]- 1, oxalato Fe3+ + 3ox2- # [Fe(ox 3 )13 1, zianuro Fe3+ + 6CN- # [Fe(CN) 6 ]

308 306 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 Cd en # [Cd(en 2 )12+ 1, EDTA cd2+ + Y4- <.- [Cd Y]2-2, hidroxido Cd H- #_ [Cd(011) ioduro Cd I- # [CdI 6 ] oxalato Cd2+ + 3ox2- # [Cd(ox) 3 ] zianuro Cd2+ + 4CN- # [Cd(C1\14 7, Kaltzio EDTA Ca2+ + Y [Ca Y] 2 5, Kobalto(II) amonio EDTA zianuro Co2+ i2+ + NH 3 # [Co(NH ) 5, Co2+ + Y4- # [CoY]2- Co2+ + 6CN- --_-_> [Co(CN 6 )]4 2,0 10'6 Kobalto(III) amonio Co NH 3 " [Co(NH, 13+ ')6 4, EDTA Co3+ + Y 4 [Co Y] Kobre (I) amonio Cu+ + 2NH3 { Cu ( NH3)2 i+ 6, zianuro Cu+ + 3CN- [Cu(CN) 3 ]

309 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, ED Cu en # [Cu(en) 2 ] EDTA Cu2+ + Y4 # [Cu Y] 2 6, oxalato Cu ox2- # [Cu(ox) 2 ] tartrato Cu2+ + 2tar2- -4 [Cu(tar) 2 ] 2 1,3 105 zianuro Cu CN- # [Cu (CN) 4 ] Magnesio EDTA mg2+ + y4 4 [mg Y] 2 4,9 108 oxalato Mg ox 2 # [Mg(ox) 2 ] 2 2,4 104 Manganeso ED Mn en #._ [Mn(en) 2 ]2+ 6,1 104 EDTA Mn2+ + Y4 # [Mn Y[ 2 1, oxalato Mn+2 + 2ox 2- # [Mn(ox) 2 ] 2 1,8 105 Merkurio amonio Hg2+ + 4NH3 # {Hg(NH 3 ) 4 ]2+ 2, bromuro Hg2+ + 4Br- -<- -_) [Hg Br4 ] EDTA Hg2+ + Y4 #- [Hg Y]2-6, ioduro Hg # [HgI 4 ] 2 1,9 103 kloruro Hg2+ + 4C1- -4 [HgC1 4 ] 2 1, zianuro Hg2+ + 4C1\1- # [Hg(CN)4 12 3,1 1041

310 308 IOI KONPLEXUEN EGONKORTASUNA-KONSTANTEAK (Jarr.) Ioi konplexua Oreka-erreakzioa Nikel (II) amonio Ni2+ + 6NH3 # [Ni(NH 3 ) 6 ]2+ 3,1 108 ED Ni en # [Ni(en) , EDTA Ni2+ + Y4- -<=> [Ni Yr 4,1 10'8 oxalato Ni ox2- # [Ni(ox) 2 }2 3,2 106 zianuro Ni CN- # [Ni(CN) Zilar amonio Ag+ + 2 NH 3 # Ag[(NH 3 ) ,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- # AgC zianuro Ag+ + 2 CN- # Ag(CN) Zink amonio Zn2+ + 4NH 3 # [Zn(NH 3 )4 ] 2+ 4,1 108 ED Zn en # [Zn(en) 2 ] 2+ 2, EDTA Zn2+ + Y4- P_ [Zn Y] 2 3, hidroxido* Zn H- # [Zn(NH) , oxalato Zn ox 2- # [Zn(ox) 2 ] 2 2,3 107 zianuro Zn CN- # [Zn(CN) ,

311 5. Taula: Ioi konplexuen egonkortasuna-konstantek 309 * Oharrak: Konplexu polinuklearrak ere era daitezke. Laburpenak: Ac = Azetato= CH3C00- ED: en = etilendiamina: H2NCH2CH2NH2 EDTA: 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, Macmillan Publ. Co., New York, 1989.

312

313 6. Taula: Erredukziozko potentzial normalak TAULA ERREDUKZIOZKO POTENTZIAL NORMALAK, 298,15 K-ETAN Elektrodoa(erdielementua)Erredukziozko prozesu katodikoa E (voltak) Li+ ILi K+ IK Ca2+ ICa Na+1Na mg2+ img Al3+ IA1 Mn2+IMn OH- IH2 (Pt) Zn2+ IZn S 2- IS (Pt) Fe2+ IFe Cr3+, Cr2+ I Pt Cd2+ ICd T1+ IT1 Br, Br2 Pb(s)1Pb Co2+ ICo Ni2+1Ni I-, lag(s) lag Sn2+ ISn Pb2+ IPb Fe 3+ IFe D+ ID2(Pt) H+ IH2(Pt) Br, BrAg(s) lag Sn4+, Sn2+ IPt Cu2+, Cu + IPt Cl-, AgC1(s)!Ag Kalomel-elektrodoa KC1-tan saturatua Cl-, Hg2C12(s) IHg Li+ + e- Li K+ + e- --> K Ca e- Ca Na+ + e- --> Na Mg e- --> Mg A e- --> Al Mn e- > Mn 2 H e- --> + 2 OH- Zn e- --> Zn S + 2 e- S2- Fe e- Fe Cr3+ + e- --> Cr2+ Cd e- --> Cd T1+ + e- > Tl PbBr2 + 2 e- --> 2 Br- + Pb Co e- Co Ni e- Ni AgI + e- --> I- + Ag Sn e----> Sn Pb e- Pb Fe e- ---> Fe 2 D+ + 2 e- D2 2 H+ + 2 e- > H2 AgBr + e- Br + Ag Sn e- --> Sn2+ Cu2+ + e- Cu+ AgC1 + e- --> Cl- + Ag Hg2C e 2 Cl- + 2 Hg erreferentzia-elektrodoa ez-standarda Hg2C e- --> 2 Cl- + 2 Hg 3,0401 2,931 2,868 2,71 2,372 1,662 1,185 0,8277 0,7618 0, ,447 0,407 0,4030 0,336 0,284 0,28 0,257 0, ,1375 0,1263 0,037 0,0034 ± 0, , , , , , ,26808

314 312 ERREDUKZIOZKO POTENTZIAL NORMALAK, 298,15 K-ETAN (Jarr.) Elektrodoa(erdielementua)Erredukziozko prozesu katodikoa E (voltak) Kalomel-elektrodoa KC1-tan 1 molar Hg2C12 + e- 2 Cl- + 2 Hg + 0,2801 erreferentzia-elektrodoa, ez-standarda kalomel-elektrodoa, KC1-tan 0,1 molar Hg2C e- 2 C Hg + 0,3337 erreferentzia-elektrodoa, ez-standarda Cu Cu2+ + e- Cu + 0,3419 Fe(CN) 6,Fe(CN) 36 IPt Fe(Cn) 6- +e-fe(cn) ,358 OH-10 2 (Pt) H e- 4 OH- + 0,401 Cu+ ICu Cu+ + e- Cu + 0,521 I-II2(Pt) e- --> 2 I- + 0,5355 SO -,Hg 2SO 4 (s) IHg Hg2SO4 + 2 e - SO - + Hg + 0,6125 H+, Kinhidrona I Pt C6H H+ + 2 e- > C 6H4(OH) 2 +0,6992 Fe3+, Fe 2+ IPt Fe3+ + e- Fe ,771 Hg + Hg Hg + 2e ---> 2 Hg+ + 0,7973 Ag+ lag Ag+ + e- Ag + 0,7996 Hg2+ IHg Hg2+ + 2e- Hg + 0,851 Hg 2+,Hd + IPt 2 Hg e- Hd + + 0,920 Br- IBr2(Pt) Br2(1) + 2 e- 2 Br- + 1, ± IO2(Pt) H+ + 4 e- --> 2 H ,229 Cr20. -,H +,Cr 3+ IPt Cr e- 2 Cr H ,232 T1 3+, T1+ IPt T e- T1+ + 1,252 Cl- IC1 2(Pt) C e- 2 Cl- + 1,35827 Au3+ lau Au e- > Au + 1,498 Mn04,H +,Mn 2+ 1Pt Mn04 + 8H e- Mn2+ + 4H ,507 Ce4+, Ce3+ IPt Ce4+ + e Ce3+ + 1,61 SO4-, 11 ±,Pb0 2 (s)ipb Pb H + SO - +2e- PbSO 4 +2H ,6913 Au+ lau Au+ + e- Au + 1,692 Co3+, Co2+ IPt Co3+ + e- > Co ,83 F- IF2(Pt) F2 + 2 e- > 2 F- + 2,866 Iturria: "Handbook of Chemistry and Physics" 70th edition, CRC Press, Boca Raton, Florida, USA, 1989.

315 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.- c zuzena a b b b b c I.A MnO 4K + 5 H 2S + 3 H 2SO4 2 MnSO S + K 2SO H20 I.A Cr 3+ +C OH- --> 2 Cr04- +C1- +5 H2O I.A.11.- a.- KMnO H H 2SO 4--> b.- 3 C KOH MnSO4 + K 2SO H20 KC1O 3 +5 KC1 + 3 H20 c.- P4 + 30H- + 3 H20 PH H2POr d.- 2 KMn HC1 > e.- 8 Al+ 3NO-F 50H-+ 2 H 20 --> 2 KC1+ 2 MnC C H20 3 NH A10. f.- 2 KMn NaNO 2 + H20 2 Mn NaNO KOH g.- 2 Cr C NaOH h.- 6 CoC1 2 +KC KOH 6 NaI Na 2CrO NaC H20 3 Co KC1 + 6 H20 i.- j.- 2 CrC1 3 + KC KOH 2 K 3 [Fe(CN) 6 1+ H KOH 2 K 2Cr KC1 + 5 H20 2 K4[Fe(CN) H20+02 k.- 3 C 2H60(aq) + Cr20-(aq) + 8 H + --> 3 C2H40(aq)+ + 2 Cr 3+ (aq)+ 7 H20

316 314 I.A.12.- a I.A.13.- d I.A.14.- b, c I.A.15.- c I.A.16.- a I.A.17.- c I.A.18.- a I.A.19.- c I.A.20.- a I.A.21.- a I.A.22.- a: 0,800(H); 0,400(S) b: 13,633 g c: 0,806 g H; 12,826 g S d: 0,4 6, e: 2 0,4 6, atomo H; 0,4 6, atomo S I.A.23.- a.- okerra b.- okerra c.- zuzena d.- zuzena e.- okerra I.A.24.- a I.A.25.- a C. PROBLEMAK I.C.1.- a.- 59,044 b.- CoC12 c.- CoC13 I.C.2.- %95,55 I.C.3.- C4H60 5 I.C.4.- Cu: %77,98; Zn: %6,16; Pb: %4,59 Sn: %11,27 I.C ,53 I.C.6.- C2H6: %80; C2H2: %20 I.C ,95; Cr; Kromo(III) oxido I.C.8.- COH2 ; 60; C202H4 I.C ,75 I.C.10.- BH 3 ; B2H6; 27,566; 1,498 g B203 I.C ,259; 3; B203; BC13 I.C.12.- a: Al + NaOH + H 20 -->NaA H 2 (g) 2 b: 162,53 cm3 I.C ,

317 Emaitzak. I. Estekiometria 315 I.C.14.- a: 356,47 1 b: PC12 = P H2 = 491,25 mm Hg I.C.15.- %42,99 I.C ,63 kg I.C.17.- a: 16,81 1; b: 3,026 1 I.C.18.- C3H6 I.C.19.- %50 CO + %50 C2H2 I.C.20.- a.- %95,04 I.C.21.- a.- 50,51 I; I.C.22.- b.- %9,06 I.C.23.- PbO I.C ,2 cm2 I.C.25.- Al b.- 279,31 g b.- 25,1771 c.- 458,65 cm3

318

319 Emaitzak. II. Gas-egoera 317 II. GAS-EGOERA II.C.1.- a.- d = 1,628 g 1-1 b.- d = 1,577 g c.- d = 1,488 g 1-1 II.C.2.- p = 34,4 mm Hg; 4, atm; 4, Pa II.C ,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 atm d.- 0,010 mol e.- 0,010 mol f.- 0,250 atm (383 K) 0,185 atm (383 K) II.C.7.- a.- 32,71 atm; b.- 23,31 atm II.C g II.C.9.- a.- C 3H 6 ; b.- xc,h6 = 0,276 c.- pc3h6 = 800 mm Hg; PC mm Hg

320 318 II.C.10.- b. - p Ai. = 1,202 atm; p02: 3,778 atm, ph20 = 0,022 atm c.- V = ; C1 2 ' ' n o = mol =2, II.C.11.- a.- xc 3H6 =0,103 b.- pc3h6 = 0,0573 atm xco2 = 0,897 Pco2 0,499 atm c.- 169,3 J II.C.12.- a.- 7, mol N2 ; 1, mol He b.- pn2 = 0,194 atm; phe =0,355 atm c.- VN2 =515 m s- 1 ; VHe =1363 m s-1 II.C ,20 cm II.C.14.- a.- 5, J molek-1 b.- 7, J molek-1 c.- v (0 C) = 652 m s-i ; (100 C) = 762 m s-1 II.C ,830 m s- 1 b.- Oxigeno-molekula II.C.16.- a.- V N204 /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(nh 3, CH4) = 24,79 J mol- 1 K-1 b.- Bai; 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

321 Emaitzak. II. Gas-egoera 319 II.C.18.- a.- 731,7 K b.- 711,7 K II.C.19.- a.- c.- %14,32; %11,20 V = 447,51 ideala V. der Waals V = 0,3 1 ideala V. der Waals CO 2 0, , CO 2 74, 66 47, 16 NH 3 0, , NH 3 74, 66 38, 86 b.- V = 447,51 V = 0,3 1 ideala V. der Waals ideala V. der Waals CO 2 %0,1 %0, 1 CO 2 %55, 5 %1, 75 NH 3 %0, 1 %0, 1 NH 3 %91, 4 %0, 36 II.C.20.-a.- %66,7; b.- %73,8

322

323 Emaitzak. IV. Zinetika kimikoa 321 IV. ZINETIKA KIMIKOA IV.C.1.- t = 403 min IV.C.2.- v = k [NO 2 NH2]; tv2 = 122 min k = 5, min-1 IV.C.3.- v = k [(CH 3)2 0]; k = 4, s-1 IV.C ordenakoa; k = 4, s-1 IV.C.5.- a.- 1/0,365; c.- 0,44 ordu-1 b.- 1 d.- 0,824 IV.C.6.- NO-arekiko, 2. ordenakoa; C12-arekiko, 1. ordenakoa; ordena totala: 3 IV.C.7.- a.- v = k [H 3 As04] [I-] [H-12 k = 1, mo s-1 b.- vo = 5, mol 1-1 s-1 IV.C.8.- a.- v = k [NH 3] k = 3, s-1 b.- 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 A b.- t = 6,67 A IV.C.12.- V = 14,46 ml IV.C.13.- Bai, 2. ordenakoa IV.C ordenakoa; IV.C.15.- a.- 1; b.- 1; 2; k = 4, s-1 k = 0,0292 ordu-1 k = 0,64 ordu- 1 mo1-1 1

324 322 IV.C.16.- A-arekiko ordena: 1 B-arekiko ordena: 1/2 ordena totala: 3/2 k = 10 mo1-1/2 cm 3/2 s-1 IV.C.17.- a.- k [A] 2 [B] b.- k = 7, mo1-2 cm6 s-1 IV.C.18.- bai; k exp = k 3 k 2 k1/2 1 1, E a = E a + E E a + E a 3 a2-2 2 ' 2 IV.C.19.- v = k[hno 2 INHAH 201 I k = k 3 k i kij k 2 E a = E a + E di + 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 1 E a =E a2 + 2 Ea, --2Ea4 IV.C.22.- a.- ordena = 1 b.- k = 6, mo1-11 s-1 c.- Ea = 34,9 kj mo1-1 IV.C ordenakoa; k = 8, min-1 Ea = 25,4 kcal mo1-1 ; A = min-1

325 Emaitzak. IV. Zinetika kimikoa 323 IV.C.24.- k = 0,20 s-1; A = 1, s-1 IV.C.25.- Ea = 26 kcal mo1-1; A = 8, s-1

326

327 Emaitzak. V. Termodinamika 325 V. TERMODINAMIKA V.C.1.- a.- 6,37 kj V.C.2.- p = 0,345 atm V.C.3.- W = q = 15,91 kj b.- 3,17 kj T = 188,4 K AH = AE = 0 V.C.4.- a.- PT = 8, Pa b.- AH = 2658,42 kj AE = q v = 2665,9 kj V.C.5.- a.- AH = 12,8 kcal b.- AH = 12,9 kcal c.- 12,9 cal V.C.6.- 4, kcal V.C.7.- 6,40 cal mo1-1 V.C.8.- 7,31 cal mo1-1 V.C.9.- a kcal b kcal c.- qp = 423 kcal; V.C.10.- a.- 343,27 g; q, = 421,2 kcal b.- 14,594 kcal V.C ,4 kcal V.C.12.- a K b.- m = 34,375 g V.C.13.- a.- 13,34 kcal mo1-1 b.- 781,31 kcal mo1-1 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

328 326 V.C.17.- a.- q = 5,71 kj b.- q = 2,23 kj; AS = 19,14 J/K AS = 19,14 J/K V.C.18.- W(kJ) q(kj) AE(14 AH( kj) AS(J/K) a - 0,411 0, ,37 b - 0, 328 0, 848 0,520 0, 848 6, 00 c - 0, , 280-0, V.C.19.- Tf = 295,7 K; ASizotza 2982 J K-1 ASura = J K-1 V.C.20.- a.- T = 305 K; b.- AS Au = -1,59 cal K-1 c.- AS u = 1,87 cal K-1 V.C.21.- a 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-1 Espontaneoa. V.C.23.- AG = 16,28 kcal mol-1 AS = -12,69 cal mol- 1 K-1 K = 1, V.C.24.- AH = -9,83 kcal; AG = -6,81 kcal AS = -10,13 cal K-1 a.- AE = -9,83 kcal b.- S?1,0g = 45,13 cal mo1-1 K-1 c.- K = 9, V.C.25.- AH = 4,0 kcal mo1-1as = 14,75 cal K- 1 - mo1-1 AG = -0,4 kcal mo1-1 V.C.26.- a.- K = 1, ; b.- AG = -650 J mo1-1 c.- AG = 1070 J mo1-1 AG = 2, J mo1-1

329 Emaitzak. V. Termodinamika 327 a.- AG = 16,73 kcal/mol AH = 23,49 " AS = 22,66 cal mo1-1 K-1 b.- K(298) = 1, ; K(600) = 3, AG (2198 = 16,37 kcal/mol AG(6)00 = 9,88 kcal/mol V.C.28.- a.- OH = 32,21 kcal mol-1 b.- K = 1, 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, bigarrena: AG = 118,82 kcal/mol; K = 1, V.C.31.- a.- OHf = 8,2 kcal/mol b.- K = 1, c.- K = 4,64 106; T = 25 C V.C.32.- AG = 122,9 kcal ez-espontaneoa

330

331 Emaitzak. VI. Fase-aldaketak 329 VI. FASE-ALDAKETAK VI.C.1.- a.- 1,593 atm; b.- 0,020 mol c.- 0,363 cm3 VI.C.2.- a.- V. 20,2 1; b.- 92 mm Hg c.- 61,9 mm Hg VI.C.3.- a.- Ez b.- Bai; bai c.- 303,4 K d.- 8 kcal mo1-1 VI.C K VI.C.5.- 0,39 atm VI.C ,4 K VI.C ,57 K; 5, N m-2 VI.C ,38 mm Hg VI.C.10.- a.- 501,2 mm Hg; 300 K b.- 312,7 K c.- 5,754 kj mol-1 VI.C.11.- a.- 4,81 kcal mo1-1 b.- 3,489 g (2,972 cm3)

332

333 Emaitzak. VII. Ez-elektrolitoak 331 VII. EZ-ELEKTROLITOAK VII.C.1.- a.- 0,1070 molar; b.- 0,0623 molar VII.C ,35 M; 500 m; XH2s04 = 0,900 VII.C ,73 ml NH 3 ; 32,43 ml HNO3 VII.C.4.- a.- K = 0, ; b.- K = 1, : bai c.- 73,7 C. VII.C.5.- N2: 1, mol 1-1 He: 8, 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 C b.- 100,27 C c.- 12,48 atm d.- 752,9 mm Hg VII.C ,04 g H20 VII.C.9.- a.- 9, g b.- 6, 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 , g mo1-1 VII.C.13.- a.- 93,21; b.- 1,07 K; c.- 1,04 K

334 332 VII.C.14.- M = 100,40; X = 40,16 VII.C.15.- a.- YC 2H5Br = 0,567 b.- xc 2115Br = 0,268 c.- AFF,',(C 2H 5I) = 34,79 kj mo1-1 VII.C.16.- PCH3OH = 254 mm Hg P C2H5OH = 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 = 1,52 (100 C) Pi`3> P B

335 Emaitzak. VIII. Elektrolitoen disoluzioak 333 VIII. ELEKTROLITOEN DISOLUZIOAK VIII.C.1.- a ,47 s b.- 0,8521 VIII.C.2.- a.- go = 405, cm2 moi-i b.- oc = 0,275 VIII.C.3.- a = 0,29 VIII.C.4.- M = 1, mol- l 1-1 Ks = 2, VIII.C.5.- p.0 (LiC1) = 114,65 S2-1 cm 2 mo1-1 VIII.C.6.- oc = 4, ; Ka = 1, VIII.C.7.- oc = 0,272; m = 2,021 g VIII.C.8.- 0,962 m; 100,99 C VIII.C.9.- 0,852 VIII.C.10.- a.- a = 0,269; b.- oc= 0,381 VIII.C.11.- NaC1 NaOH CaC1 2 H2SO4 ZnSO4 Mg (OH)2 a.- I = 0,001 0,01 0,15 0,03 0,02 0,003 b.- 7+= 0,964 0,889 0,403 0,666 0,515 0,880 VIII.C.12.- oc = 0,46 VIII.C.13.- a.- 2,47 cm-1 b.-!, 1=A = 141; X = 131 S2-1 - cm2 - mo1-1 VIII.C.14.- a.- 0,864 cm-1 b.- oc = 0,171

336

337 Emaitzak. IX. Oreka kimikoa 335 IX.C.1.- K = 20 IX. OREKA KIMIKOA. IX.C.2.- a = 0,619; IX.C.3.- a.- K, = 4; b.- Azido: 0,097 mol; K = 2 50 P ' 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.- [0 2] = 4, M IX.C.8.- B ai, nahikoa da. IX.C.9.- X NH3 = 0,075; XN = 0,231; xh2 = 0,694 Kp = 7, ; Kc = 1,90 IX.C.10.- Kp = 3, IX.C.11.- a.- Eskuinetara b.- Eskuinetara c.- Ezkerretara d.- 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

338 336 IX.C.16.- P ciz = P = 0,814 atm; PC13 P PC15 = atm b - K = 1 78 P ' c.- %95,1 d.- %48,5 e.- 0,097 atm IX.C.17.- a.- COBr2: %2,7; b.- CO: %32,5 IX.C.18.- K, = 1, ; Kp = 6, ; p = 2,04 atm IX.C.19.- Kp = 1, ; gutxiago IX.C.20.- a.- [S0 3] = 1,998 M b.- [S02] = 0,504 M; [S0 3] = 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; PH 20 = 8, atm b.- K = 168,96 IX.C.22.- a.- rnobr = 0,147 atm; PBr2 0,170 atm b.- Kp = 0,954 c.- a = 0,697 d - PNOBr = 0,273 atm; PBr2 = 0,872 atm PNO = 0,340 atm PNO = 0,214 atm IX.C.23.- a.- xco = 0,763 b - pc02 = 0,040 atm; p co = 0,627 atm IX.C.24.- a.- K = b.- Ezkerretara po2 = 2, mmhg Pso2 PH2s PH2 120 mm Hg

339 Emaitzak. IX. Oreka kimikoa 337 IX.C.25.- a.- AG = 1,51 kcal/mol AH = 2,263 kcal/mol AS = 3,21 cal mo1-1 K-1 b.- I 2-moleak: 3, mol xi2 = xn2 = 0,140; X HI = 0, 720 IX.C.26.- a. _ n = Fe304 " nfe0 = 3,293 b.- nco2 = 1,231; C. nfe304 = 0, 023; nfe0 = 3,431; nco = 1,069 nco2 = 1,231 nco = 1,069 nco = 1,023 nco2 = 1,177 IX.C.27.- a.- Portzentaia: %37,2; b.- Amoniako: 0,831 mol c.- Berdin utziko du IX.C.28.- Konposizioa: CO: %70,3; CO2: %29,7 02 : %1,

340

341 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.- [H 30+] = 0,02 M X.C.5.- [OH-] = 6, 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; b.- 8, mol [OH-] = 1, M X.C.13.- [NH 3] = 9, M X.C.14.- K(NaBrO) = 5, ; K(HBrO) = 2, X.C.15.- a.- [OH-] = 4, M b.- Kb(NH3) = 1, c.- [OH-] = 2, M X.C.16.- a.- 8, mol HC1-rekin b.- ph = 8,27 X.C.17.- a.- ph = 2 b.- A(pH) = 0,03

342 340 X.C.18.- a.- ph = 9,4 b.- [OH-] = 2, M c.- masa NaOH = 3,28 g X.C.19.- a.- HC1, 0,2 M b.- 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; b.- ph = 5,31 b.- ph = 7,35 X.C.25.- ph = 9,22 X.C.26.- a.- bai; b.- ez X.C.27.- ph: 4,046-5 X.C.28.- ph: 4,24-6,30 X.C.29.- a.- [NH 3 ] = 0,025 M; b.- [NH-ij =1, c.- [NH-ij = M; d.- [NH-ij =1, M; e.- Metilo-gorria [NH 4,-1 1= 6, M; ph =10,83 ph = 5,48 ph =1,71 X.C.30.- a.- PM = 337,11 b.- ph = 8,76 c.- Fenolftaleina

343 Emaitzak. XI. Disolbagarritasuna 341 XI.C.1.- a.- 4, g b.- 5, g c.- 5, g d.- 4, g XI. DISOLBAGARRITASUNA XI.C.2.- a.- Bi 3+, Zn2+, Mn2+ b.- ph 1 Bi3+; 1 ph 5. 4,42 Bi 3+ eta Zn2+ ph 4,42 hirurak c.- ph 0,30 d.- Bai e.- 0,7 < ph < 1 Bi3+ 2,5 < ph < 4,42 Zn2+ XI.C.3.- XI.C.4.- XI.C.5.- XI.C.6.- XI.C.7.- XI.C.8.- XI.C ,2 mg 18,03 g Bai [Pb2+] = 2, ; [I01 [A13+] = 2, Ez a.1.- 7, M a.2.- 4, M b.1.- Ez b.2.- Bai = 0,03 M XI.C , mol XI.C , mol 1-1 XI.C.12.- Ez XI.C.13.- %50a XI.C.14.- Ks(PbC12) = 1,6 10-5

344 342 XI.C.15.- a M b.- 0,108 M XI.C.16.- a.- AgC1 b.- [C1-] = 2, ; [Ag+] = 7, XI.C.17.- a.- A+, C3+ b.- [Ag+] = 7, M; [C3+] = 3, M c.- Bakarrik A+-arena. XI.C , mol XI.C , mole litroko XI.C.20.- a.- 0,98 b.- 0,098 XI.C.21.- a.- [Pb 2+ 1 = ; [S0-] = 2, ; %50a b.- [Pb 2+ ] = [SO4-] = 1, M; %0,1a XI.C.22.- a.- ZnS, bai b.- Ni2+ = M; Zn2+ = M c.- Zn: %1,67; Ni: %100 XI.C.23.- a.- ph = 9 b.- [Fe3+] = 1, mol 1-1

345 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 Al c.- E = 0,71 V XII.C.4.- a.- Co I Co 2+ II Cl- I C12(Pt) b.- -0,27 V c.- + 1,69 V XII.C.5.- a.- -0,059 V b.- -0,127 V XII.C.6.- a.- [H202] = 0,122 M b.- V (K2Cr207) = 0,1561 c.- V (H2SO4) = 0,181 cm3 XII.C.7.- a.- 0,282 V b.1.- 0,419 V (espontaneoa) b ,090 V(ez-espontaneoa) c.- K = 2, XII.C.8.- a.- ph = 2,73 b.- Ka = 1, XII.C.9.- Purutasuna: %99a XII.C ,224 V XII.C.11.- a.- Potentziala 0,622 V b.- Potentziala > -0,676 V XII.C.12.- a.- Eskuinetara b.- Ks = 1, XII.C Fe + 3 Sn4+ -> 2 Fe Sn2+ ; E = 0,17 V XII.C.14.- a.- Ag +(0,1 M) -> Ag+(0,01 M) b.- 0,059 V c C

346 344 XII.C ,3 V; 0,83; 1,50 V-tatik 1,12 V-tara XII.C.16.- Ks(Ag C1) = 1, XII.C.17.- a.- 0,74 V b.- 0,625 V c.- 0,516 V; 0,402 V XII.C.18.- a.- 0,405 V b.- 0,621 V c.- 1,095 V XII.C.19.- b.- 0,56 V c.- 9, d.- AG = 26,05 kcal mo1-1 e.- E = 0,648 V f.- 0,609 V XII.C.20.- ph < 6,2 XII.C.21.- a.- 0,150 V; ph azidotan b.- 0,232 V; ph-a handiagotzerakoan, indar oxidatzailea gutxitu egiten da. c C

347

348

349

350

351 KONSTANTE FISIKO GARRANTZITSUAK Izena Sinboloa Balorea Grabitatearen azelerazioa Argiaren abiadura, hutsean Gasen konstantea Elektroiaren karga Elektroi geratuaren masa Planch-en konstantea Faraday-ren konstantea Boltzmann-en konstantea g R e- Me h F kb 9,80665 m s-2 2, m s-1 0, atm K- 1 mo1-1 8,31441 J mol- 1 K-1 1,98719 cal mo1-1 K-1 1, C 9, kg 6, J s 9, C mo1-1 1, 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, J 760 mm Hg = 760 torr N m- 2 (exaktua) Pa

352