YO K1999 Tehtävä 7

Veden kloridipitoisuutta tutkittiin. Tutkittava 5,0 litran pohjavesi näyte haihdutettiin 50 ml:ksi. 50 ml:n liuokseen lisättiin hopeanitraattia, jolloin kloridi-ionit saastuivat hopeakloridina. Saostuma suodatettiin, kuivattiin ja punnittiin. Sen massaksi saatiin 243 mg.

a) Mikä oli pohjaveden kloridi-ionipitoisuus (mg/l)?

b) Mitkö virhelähteet saattoivat vaikuttaa tulokseen?

c) Miksi jouduttiin ottamaan niin valtava määrä näytettä ja se jouduttiin haihduttamaan niin pieneen tilavuuteen?

d) Miksi väkevöidyn liuoksen tilavuutta ei tarvitse tuntea tarkasti?

V: 
a)
Hopean (Ag) hapetusluku on +I, joten hopeanitraatin kemiallinen kaava on AgNO3.

Kloorin hapetus luku on -I, joten hopeakloridi -"- AgCl

243 mg => 0,243g

n(AgCl) = 0,243g / (107,87 + 35,45)g/mol = 0,0017 mol

                                                                  = 1,7 mmol

Ag+I + Cl-I => AgCl

Ionin atomimassa ei tiedetä joten täytyy soveltaa

2Ag + Cl2 => 2 AgCl


n(AgCl) = n(Cl-) 
m(Cl^–) = n(AgCl) * M(Cl-) 
m(Cl^–) = 243 mg / 143,35 g/mol · 35,45 g/mol = 60,09 mgKloridi-ionipitoisuus on 60,09 mg / 5,0 l = 12,018 mg/l 
                                                                     ~12 mg/l

b) Punnittaessa puntarin tulos heitti, lämpötilan muutos vettä kuljettaessa, jne

c) Väkevöinti on tarpeellista, jotta saostuminen onnistuisi. Pohjaveden kloridi-ionipitoisuus on hyvin pieni. Kloori ei myöskään häviä haihdutuksessa.

d) Halutaan vain tietää siinä olevat kloridi-ionien määrä suhteessa 5 litran näytteseen. Hopeanitraattia lisättäessä saostuvat kaikki kloridi-ionit.

Liukoisuustulo

Kysymys:
Laske hopeajodidin liukoisuus veteen 25°C lämpötilassa ja ilmoita vastaus g/dm³. Hopeajodidin Ks = 8,5e-17 (mol/dm³)³

Ratkaisu:

Hopeajodidi liukenee hopea- ja jodidi-ioneiksi.  Stoikiometriset kertoimet ovat kaikilla 1.

Kirjoitetaan tasapainokonsentraatio:


                                Hopeajodidi  <-=->  Hopea+ ioni      +       Jodidi- ioni
Konsentraatio   
alussa                     kiinteää                    0                                  0

Muutos                    liukenee x                 +x                                +x

Lopussa                 kiinteää                     x                                  x

Lasketaan liukoisuus tulo Ks 

Ks = [Ag+] * [I-]
Ks = x²              
8,5e-17 = x²
x ~ 9,22e-9

Lasketaan Hopeajodidin massa

c = n / V = m / M*V
m = c * M * V
m = 9,22e-9 * (107,87 + 126,90) * 1 dm³
m = 2,1644e-6 g
m ~ 2,16 µg

Happo-emäsreaktion tasapaino (Le Châtelier-Braunin periaate)

Kehittäjät: Henry Louis Le Châtelier ja  Karl Ferdinand Braun

Happo-emäsreaktion tasapainoon vaikuttavat tekijät:

• Paine, jos reaktioyhtälössä on mukana kaasu

PCl5 (g) <-=-> PCl3 (g) + Cl2 (g) voidaan huomata, että reaktiotuotteissa on enemmän molekyylejä, yksi fosforitrikloridi ja yksi kloori. 


Paineen nostaminen vie reaktiota suuntaan, jossa kaasumolekyylien määrä on pienempi (tässä tapauksessa vasemmalle)
Paineen laskeminen vie reaktiota suuntaan, jossa kaasumolekyylien määrä on suurempi (tässä tapauksessa oikealle)

• Lämpötila

Eksotermisessä (Lämpöä tuottavassa ja jonka entalpia muutos on negatiivinen esim; ΔH=-100) reaktiossa lämmön nostaminen vie reaktiota lähtöaineiden suuntaan. Lämmön laskeminen puolestaan reaktiotuotteiden.


Endermisessä (Lämpöä sitovassa ja jonka entalpia muutos on positiivinen esim; ΔH=100) vastakkaiseen suuntaan. Eli lämpöä laskiessa lähtöaineiden suuntaan ja taas nostaessa reaktiotuotteiden.

• Konsentraatio

Jos lähtöaineita vähennetään tai tuotteita lisätään, reaktion tasapainotila siirtyy lähtöaineiden puolelle. Jos puolestaan tuotteita vähennetään tai lähtöaineita lisätään, reaktion tasapainotila menee tuotteiden puolelle.