2.3. Flashcards
ionske reakcije
če zmešamo dve raztopini elektrolitov- nove kombinacije ionov
IONSKE REAKCIJE= reakcije med ioni v raztopini
ionska reakcija poteče če nastane:
-slabo topna snov (oborina)
-slabo disociirana snov (molekule v raztopini, koordinacijske spojine)
-hlapen molekularen produkt (izhlapi iz raztopine)
ionske reakcije med kislinami in bazami= PROTOLITSKE REAKCIJE
definicije kislin in baz
1) ARRHENIUS
kislina odceplja H+
baza odceplja OH-
(velja le za vodne raztopine)
2)BRONSTED-LOWRY
kislina odceplja H+
baza veže H+
(vodne razt., vendar ista snov lahko kislina ali baza)
3)LEWIS
kislina je akceptor elektronskega para (kislina ni več HCl, ampak H+)
baza je donor elektronskega para (ponuja el. par na katerega se veže ptoton)
proton gre lahko samo na el. par (el. par mora biti na voljo)
jakost kisline/ baze
amfiprotična zvrst
močnejša kot je kislina, šibkejša je njena konjugirana baza
amfiprotična zvrst= hkrati kislina in baza
indikatorji
ekvivalentna točka
INDIKATORJI= zelo razredčene raztopine šibkih kislin (ali baz) in njihovih soli
v protonirani obliki (kislina, konjugirana kislina) so drugačne barve kot v deprotonirani (baza, konjugirana baza)
indikatorje uporabljamo za določanje ekvivalentne točke acidimetrične titracije
ekvivalentna množina kisline= množina kisline * št. molov protonov, kij jih odceplja en mol kisline
zkckVk = zbcbVb
kaj je entropija
ENTROPIJA S= funkcija stanja (ni pomembno kako sistem v to stanje pride)
ima ničlo (notranja e. in entalpija je nimata)
popolnoma urejen monokristal pri temp. 0K ima entropijo 0
enota: J/K
entropija narašča z temperaturo (urejenost se zmanjšuje)
entropija narašča: trdno-tekoče-plinasto
Je povečanje entropije sistema kriterij spontanosti procesov?
Ne
potečejo tudi spontane spremembe, kjer je sprememba entropije sistema negativna- nered se zmanjša
npr. zmrzovanje tekočin, nastanek trdne snovi, zmanjšanje množine plina
Upoštevati moramo entropijo sistema in okolice!!!
npr. zmrzovanje vode pri 0C
nastaja trdna snov z manjšo entropijo
pri zmrzovanju vode se sprošča toplota
zaradi sproščene toplote se molekule okolice hitreje gibljejo (entropija okolice naraste)
naraste celotna entropija
če celotna entropija naraste, je proces spontan
reverzibilni procesi: sprememba entropije je 0
prosta entalpija
nova funkcija stanja, odvisna le od sistema
pove ali bo proces potekal spontano
= PROSTA ENTALPIJA (Gibbsova prosta energija)
G= H-TS
H= entalpija
S= entropija
sprememba:
ΔG = ΔH - TΔS (Gproduktov - Greaktantov)
ΔG < 0 proces poteka spontano
ΔG = 0 proces v ravnotežju
ΔG > 0 proces spontano poteka samo v nasprotni smeri
ΔG odvisna od tlaka, temp. in koncentracij reaktantov, produktov
s potekom reakcije se spreminja in v nekem trenutku postane 0
oksidacija, redukcija
oksidacija= proces oddajanja elektronov
redukcija= proces sprejemanja elektronov
reducent se oksidira- poteče oksidacija
oksidant se reducira- poteče redukcija
oba procesa tečeta vzporedno- redoks reakcije
disproporcionacija
koproporcionacija
avtoredukcija
disproporcionacija= ista vrsta atomov hkrati oksidant in reducent (pogosto pri halogenih)
koproporcionacija= na začetku element z dvema različnima oksidacijskima številoma, v produktu je oksidacijsko stanje enako (nekaj vmes)
avtoredukcija= en del spojine oksidira drugega (in obratno- drugi del reducira prvega)
redoks pari
OKS + e- → RED
Na in Cl- sta reducenta (oddajata elektrone)
Na+ in Cl2 sta oksidanta (sprejemata elektrone)
smer redoks reakcije
smer reakcije določena z razmerjem jakosti oksidantov med reagenti (reducira se boljši oksidant)
Daniellov člen
Daniellov člen
napetost 1.1V
redoks para: Zn2+/Zn in Cu2+/Cu
reakcije polčlenov:
Cu2+ + 2e- → Cu
Zn → Zn2+ + 2e-
galvanski člen
elektroni tečejo ANODA(-) proti KATODA(+)
na anodi je reducent (poteka oksidacija)
na katodi je oksidant (poteka redukcija)
elektrolitski ključ:
kationi se pomikajo proti katodi
anioni se pomikajo proti anodi
vsak polčlen ima svoj potencial
razlika potencialov polčlenov je napetost
U= E(katode) - E(anode)
standardna vodikova elektroda
v raztopino H2SO4 pomočena elektroda iz gobaste platine
obliva jo vodik s tlakom 101.3kPa
aktivnost H3O+ (vodikovih) ionov je 1
na površini platine v kontaktu H+ in H2: lahko si izmenjujeta elektrone
H+ + e- → 1/2 H2
za ta par je potencial 0
redoks vrsta
napisana za redukcije
OKS + e- → RED
kovine so reducenti
ioni so oksidanti
moč reducenta se povečuje proti levi
moč oksidanta se povečuje proti desni
napetost člena povezana s prosto entalpijo redoks reakcije
ΔG= -z F U = -Ael.
ΔG…prosta entalpija
z…št. elektronov, ki se prenese pri redoks reakciji
F…Faradejeva konstanta(96 500As)
U…napetost člena
Ael….električno delo
enačba velja za počasno (reverzibilno) praznenje člen (majhen tok)
elektrokemijski členi v vsakdanji rabi
suhi člen
SUHI ČLEN= baterija
Zn + MnO2 → ZnO + MnO
Zn negativna elektroda
znotraj grafit (samo kolektor toka)
MnO2 in Zn se ne smeta sprijeti- vmes separator
separator= za ione prevodnik, za elektrone separator
v resnici reakcijski produkti reagirajo z elektrolitom= ionski prevodnik
svinčev akumulator
svinčev akumulator
koproporcionacija
Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O
zmore veliko ciklov praznenja/polnjenja
polnjenje: disproporcionacija
litijeve baterije
anoda= kovinski litij
katoda= neka organska spojina
Li za baterije dober: lahek, ima najnižji potencial
problem: pasivacija Li z vsem reagira (reakcija z elektrolitom)
ne da se je polniti
rešitev: Litij-ionski akumulator
Li je anodni material zapakiran v grafit (zaščiten)
katoda je litijevkobaltit (ima prostorčke kamor se vgrajuje litij)
vmes trden elektrolit- zelo dober ionski prevodnik
ELEKTROLIZA
redoks reakcija poteka pod vplivom zunanje napetosti
v obratni smeri kot bi potekala spontano
vlogo oksidanta in reducenta prevzameta elektrodi
anoda (+) oksidacija
katoda (-) redukcija
material mora biti prevoden
snovi morajo biti sposobne oddajati in sprejemati elektrone
do napetosti, ki je manjša od razlike potencialov se ne zgodi nič
rabimo najmanj nasprotno napetost ralike potencialov + malo več = prenapetost
elektroliza NaCl
elektroliza NaCl- več načinov
-v raztopini (morska voda)
ker je vodna raztopina bo prej dosežena napetost za izločanje vodika
dobimo klor na anodi in vodik na katodi
v raztopini ostane NaOH
železna elektroda
-v raztopini vendar živosrebrova katoda
prenapetost za izločanje vodika zelo velika
izloči se natrij v abliki amalgama (Na se meša z Hg)
-talina NaCl
vode ni, dobimo Na in Cl
talina ima večjo gostoto kot natrij, nastaja stopljen natrij, ki plava na površini
Cl v obliki mehurčkov
elektroliza enačba
It = nzF
I…el. tok
t…čas elektrolize
n…množina kationov
z…naboj kationov
F…Faradeyeva konstanta
metoda primerna za zelo majhne koncentracije
ista enačba pri galvanizaciji
