Kafli 11 - Svör við æfingum

Svör við æfingum

11.1 Upplausnarferlið

Efnasamsetning lausnar getur verið breytileg en efnasamsetning efnasambands ekki. Lausnir eru einsleitar á sameindastigi en aðrar efnablöndur eru misleitar.

(a) Ferlið er innvermið þar sem lausnin tekur til sín varma. (b) Aðdráttarkrafturinn milli K⁺ og ${\text{N}{\text{O}}_{3}^{\text{−}}}$ jónanna er sterkari en milli jónanna og vatnssameindanna (jóna-jóna víxlverkanir hafa lægri, neikvæðari orku). Þess vegna eykur upplausnarferlið orku millisameindavíxlverkananna og það notar varmaorku lausnarinnar til að bæta upp mismuninn. (c) Nei, kjörlausn myndast án verulegrar varmalosunar eða varmaupptöku.

(a) jóna-tvískautskraftar; (b) tvískauta-tvískautskraftar; (c) dreifiskraftar; (d) dreifiskraftar; (e) vetnistengi

Varmi losnar þegar heildar-millisameindakraftar (MMK) milli leysta efnisins og leysisameindanna eru sterkari en heildar-MMK í hreinu leysta efninu og í hreinum leysi: Að rjúfa veikari MMK og mynda sterkari MMK losar varma. Varmi frásogast þegar heildar-MMK í lausninni eru veikari en heildarkraftar í hreinu leysta efninu og í hreinum leysi: Að rjúfa sterkari MMK og mynda veikari MMK frásogar varma.

11.2 Rafkleyfar

Kristallar af NaCl leysast upp í vatni, skautuðum vökva með mjög stórt tvískautsvægi, og einstakar jónir verða sterkt leysishjúpaðar. Hexan er óskautaður vökvi með tvískautsvægi núll og hefur því ekki marktæk víxlverkun við jónir NaCl-kristallanna.

(a) Fe(NO₃)₃ er sterkur rafkleyfi og ætti því að klofna að fullu í Fe³⁺ og ${{{\text{NO}}}_{3}^{\text{−}}}$ jónir. Þess vegna táknar (z) lausnina best. (b) ${\text{Fe}{({\text{NO}}3)}3(s)\, \longrightarrow \, {{\text{Fe}}}^{{\text{3+}}}(aq)+3{{\text{NO}}}_{3}^{{\text{−}}}(aq)}$

(a) mikil leiðni (uppleysta efnið er jónaefni sem klofnar við upplausn); (b) mikil leiðni (uppleysta efnið er sterk sýra og jónast að fullu við upplausn); (c) óleiðandi (uppleysta efnið er samgilt efnasamband, hvorki sýra né basi, hvarfast ekki við vatn); (d) lítil leiðni (uppleysta efnið er veikur basi og jónast að hluta við upplausn)

(a) jóna-tvískauts; (b) vetnistengi; (c) dreifingarkraftar; (d) tvískauts-tvískauts aðdráttarkraftar; (e) dreifingarkraftar

11.3 Leysni

Leysni fastra efna minnkar yfirleitt við kælingu lausnar, en leysni lofttegunda minnkar yfirleitt við hitun.

40%

2,8 g

2,9 atm

102 L HCl

11.4 Samþynningareiginleikar

Styrkur efnatengja milli eins sameinda er meiri en styrkurinn milli ólíkra sameinda. Þess vegna munu sum svæði verða til þar sem vatnssameindirnar útiloka olíusameindir og önnur svæði þar sem olíusameindir útiloka vatnssameindir og mynda þannig misleitt svæði.

Báðar mynda einsleitar lausnir; suðupunktshækkun þeirra er sú sama, sem og gufuþrýstingslækkun þeirra. Osmósuþrýstingur og frostmarkslækkun eru einnig þau sömu fyrir báðar lausnir.

(a) Finndu mólfjölda HNO₃ og H₂O í 100 g af lausninni. Finndu mólbrot efnanna. (b) Mólbrot HNO₃ er 0,378. Mólbrot H₂O er 0,622.

(a) ${{X}_{{{\text{Na}}2}{{\text{CO}}}_{\text{3}}}=0,0119;}$ ${{X}_{{\text{H}2}\text{O}}=0,988;}$ (b) ${{X}_{{{\text{NH}}4}{{\text{NO}}}_{3}}=0,0928;}$ ${{X}_{{\text{H}2}\text{O}}=0,907;}$ (c) ${{X}_{{{\text{Cl}}2}}=0,192;}$ ${{X}_{{{\text{CH}}2}{{\text{CI}}}_{2}}=0,808;}$ (d) ${{X}_{{\text{C}5}{\text{H}}_{9}\text{N}}=0,00426;}$ ${{X}_{{{\text{CHCl}}3}}=0,997}$

Í 1 M lausn er eitt mól af efni í nákvæmlega 1 L af lausn. Í 1 m lausn er eitt mól af efni í nákvæmlega 1 kg af leysi.

(a) Ákvarðaðu mólmassa HNO₃. Ákvarðaðu mólfjölda sýru í lausninni. Út frá mólfjölda og massa leysisins, ákvarðaðu mólstyrkinn. (b) 33,7 m

(a) 6,70 $\times$ 10⁻¹ m; (b) 5,67 m; (c) 2,8 m; (d) 0,0358 m

1,08 m

(a) Ákvarðið mólmassa súkrósa; ákvarðið fjölda móla af súkrósa í lausninni; breytið massa leysisins í eininguna kílógrömm; út frá fjölda móla og massa leysisins, ákvarðið mólalstyrkinn; ákvarðið muninn á suðumarki vatns og suðumarki lausnarinnar; ákvarðið nýja suðumarkið. (b) 100,5 °C

(a) Ákvarðið mólmassa súkrósa; ákvarðið fjölda móla af súkrósa í lausninni; breytið massa leysisins í eininguna kílógrömm; út frá fjölda móla og massa leysisins, ákvarðið mólalstyrkinn; ákvarðið muninn á frostmarki vatns og frostmarki lausnarinnar; ákvarðið nýja frostmarkið. (b) −1,8 °C

(a) Ákvarðið mólmassa Ca(NO₃)₂; ákvarðið fjölda móla af Ca(NO₃)₂ í lausninni; ákvarðið fjölda móla jóna í lausninni; ákvarðið mólstyrk jóna og síðan osmósuþrýstinginn. (b) 2,67 atm

(a) Ákvarðið mólalstyrkinn út frá breytingu á suðumarki og K_b; ákvarðið mól uppleysts efnis í lausninni út frá mólalstyrk og massa leysis; ákvarðið mólmassann út frá fjölda móla og massa uppleysts efnis. (b) 2,1 ${\times}$ 10² g mól⁻¹

Nei. Hreint bensen frýs við 5,5 °C og því er lækkun á frostmarki þessarar lausnar ΔT_f = 5,5 − 0,4 = 5,1 °C. Gildið sem reiknað er, að því gefnu að engin jónun HCl eigi sér stað, er ΔT_f = (1,0 m)(5,14 °C/m) = 5,1 °C. Samræmi þessara gilda styður þá forsendu að HCl sé ekki jónað.

144 g mól⁻¹

0,870 °C

S₈

1,39 ${\times}$ 10⁴ g mól⁻¹

54 g

100,26 °C

(a) ${{X}_{{{\text{CH}}3}\text{OH}}=0,590;}$ ${{X}_{{\text{C}2}{\text{H}}_{5}\text{OH}}=0,410;}$ (b) Gufuþrýstingur er: CH₃OH: 55 torr; C₂H₅OH: 18 torr; (c) CH₃OH: 0,75; C₂H₅OH: 0,25

Jónirnar og efnasamböndin sem eru til staðar í vatninu í nautakjötinu lækka frostmark kjötsins niður fyrir −1 °C.

${\text{Δ}\text{bp}={K}_{\text{b}}m={({1,20\, \text{°}\text{C}\text{/}m})}{({\, {9,41\text{g}\, \times \, {1\text{mol Hg}\, {{\text{Cl}}}_{2}}{271,496\, \text{g}}}{0,03275\, \text{kg}}})}\, =\, 1,27\, \text{°}\text{C}}$
Mæld breyting er jöfn fræðilegri breytingu; þess vegna á sér engin sundrun stað.

11.5 Svif

Svifdreifingar samanstanda af eindum sem eru mun stærri en uppleystu efnin í dæmigerðum lausnum. Svifeindir eru annaðhvort mjög stórar sameindir eða þyrpingar smærri efna sem eru venjulega nógu stórar til að dreifa ljósi. Svif eru einsleit á stórsæjum (sjónrænum) skala, en lausnir eru einsleitar á smásæjum (sameinda) skala.

Ef þær eru settar í rafker munu dreifðar eindir færast í átt að raftroðinu sem ber gagnstæða hleðslu við þeirra eigin hleðslu. Við þetta raftroð verða hlaðnu eindirnar hlutlausar og storkna sem botnfall.