Kémia-E Flashcards
sav-bázis reakció
- R-COOH + K⁺OH⁻ = R-COO⁻K⁺ + H2O
karbonsav + KOH = só/szappan + víz
-1 mol zsírsav reagál 1 mol KOH-val - egy sav és egy bázis reakcióba lépnek egymással, hogy egy sót és vizet hozzanak létre
- sav: disszociációja során H⁺ ionokat ad a víznek
bázis: disszociációja során OH⁻ ionokat ad a víznek - erős sav/bázis: teljesen disszociál
gyenge sav/bázis: nem disszociál teljesen
erős vagy gyenge a sav/bázis?
- disszociációs egyensúlyi állandó (Kd)
keletkező termékek konc. szorzata a megfelelő hatványon / kiindulási anyagok konc. szorzata a megfelelő hatványon
faktorozás
- meghatározzuk a mérőoldat pontos koncentrációját savval
- mérőoldattal egy pontosan ismert mennyiségű és összetételű anyag oldatát titráljuk meg
- akkor van rá szükség, ha nem ismerjük az oldat pontos koncentrációját, ha a mérőoldat pontos beméréssel nem készíthető el
titrálás
a mérőoldatot az oldathoz fokozatosan adjuk hozzá ismert mennyiségben, amíg el nem érjük az egyenértékpontot, ill. a végpontot
egyenértékpontban a mérendő komponens és a hozzáadott reagens mennyisége kémiailag egyenértékű erős savak/bázisok esetén
- ha savat titrálok lúggal → pH nő
ha lúgot titrálok savval → pH csökken
- pH = 12 → c = 10⁻¹²
átcsapási pont, átcsapási tartomány
- Átcsapási pont (végpont): Az a pH-érték, ahol a sav-bázis indikátor színváltozást mutat. Ez a pont jelzi a sav és a bázis ekvivalenciáját a titrálás során. Az átcsapási pontnál a sav-bázis indikátor színe megváltozik, ami jelezheti, hogy a titrálás befejeződött.
- Átcsapási tartomány: Ez egy pH-intervallum, amely körülbelül a végpont környékén helyezkedik el, ahol a sav-bázis indikátor fokozatosan kezdi megváltoztatni a színét. Az átcsapási tartomány azért fontos, mert a sav-bázis indikátor színe nem hirtelen változik meg az átcsapási pontnál. Ehelyett fokozatosan változik, és az átcsapási tartomány megadja azt a pH-tartományt, amelyben a változás észlelhető.
visszatitrálás
-reagens fölöslegének meghatározása titrálással, HCl-val
pl.: többlet permanganát iont adunk a reakcióhoz, majd a feleslegben maradt permanganátot visszatitráljuk egy másik, megfelelő erős redukálószerrel.
- akkor van rá szükség, ha :
- túl lassú a reakció (pl. teljes zsírsav/szappanszám meghatározás)
- nincs indikátor (pl. Volhard módszer)
- káros mellékreakc. játszódik le
- enyhe oxidálószerek mérése
savszám, szappanszám
- savszám: 1 g olaj/zsír szabad zsírsavtartalmának közömbösítéséhez szükséges KOH mennyisége mg-ban.
- szappanszám: 1 g olaj/zsírban levő összes zsírsav közömbösítéséhez szükséges KOH mennyisége mg-ban.
sav-bázis titrálási görbe
- titrálás menete ezen követhető
- inflexiós pontja a titrálás egyenértékpontja
- x tengelyen: V (térfogat) vagy titráltsági fok
y tengelyen: pH
titráltsági fok
- hozzáadott reagens mennyisége / mérendővel egyenértékű reagens mennyisége
- az egészhez képest mennyi van megtitrálva
víz disszociációs állandó, vízionszorzat
ecetsav és sósav disszociációs egyensúlyi állandó
logaritmikus egyensúlyi diagram
titrálási görbe
- gyenge savat/bázisok esetén a görbe meredek szakasza rövidebb
- gyenge sav eép.-ja: pH > 7
gyenge bázis eép.-ja: pH < 7
mert a gyenge savak/bázisok sója az eép.-ban hidrolizál
titráltsági fok
puffer
- erős savak/bázisok hatását tompítják
- gyenge sav + gyenge sav erős bázissal alkotott sója (pl. ecetsav + NaOH)
gyenge bázis + gyenge bázis erős savval alkotott sója (p. ammónia + ammónium-klorid) - a sók mindig ionos formában vannak jelen és általában teljes mértékben disszociálnak
csapadékos titrálás
(argentometria) a mérendő ion az Ag⁺ ionnal rosszul oldódó csapadékot alkot
az eép-ot a keletkező csap. oldhatósági szorzata határozza meg
oldhatóság, oldhatósági szorzat
Volhard-módszer
- komplexometriás (fémionok mennyiségi meghatározása) indikálás
- vizsgálandó anyaghoz fölöslegben ezüstnitrátot AgNO3-ot adunk, az AgCl csapadékot kiszűrjük, a maradék AgNO3-ot NH4SCN-al (ammónium-rodanid) megtitráljuk
komplex, kelát
- komplex: elektronhiányos atom és egy magányos elektronpárral rendelkező molekula kapcsolata, a központi atomhoz datív kötéssel egy vagy több ligadum kapcsolódik
- ligandum: nagyméretű szerves vegyület, amely magányos elektronbárral rendelkezik
- kelát: gyűrűs komplex, a ligaadum több atommal kapcsolódik a központi atomhoz, stabil, több gyűrűből álló vegyület
kelatometriás titrálás
- kelátok és fémek közti reakciók alkalmazásával vegyületek mennyiségi meghatározása
- leggyakrabban alkalmazott kelátképző az EDTA
redoxi titrálás
- 2 redoxi rendszer hat egymásra
- az oxidáló rendszer oxidált formája oxidálja a redukáló rendszer redukált formáját
oxidációfok, oxidációszám
- oxidációfok: az atom hány elektront adott le/vett föl
- elektron leadás = oxidáció
- elektron felvétel = redukció
- oxidációszám: egy molekulán belüli azonos atomok átlagos oxidációfoka
redoxi potenciál
kifejezi egy redoxi rendszer oxidáló ill. redukáló képességét
- ha pozitív → oxidáló rendszer (Fe2+ → e- + Fe3+)
ha negatív → redukáló rendszer (Fe3+ + e- → Fe2+)
- egyensúlyban a 2 redoxi rendszer elektródpotenciálja kiegyenlítődik
- redoxi titrálási görbe x tengelyén: titráltsági fok
y tengelyén: redoxi pot, EME
- Ecella = EME = Eindikátor - Ereferencia
- Ecella = EME = Ekatód - Eanód
- anódon oxidáció, katódon redukció zajlik
permanganometria
- oxidimetria
- mérőoldat: permanganát
segédmérőoldat: oxálsav - a permanganát erősen savas közegben oxidál
jodometria
- oxidimetria és reduktometria
redoxi félreakció: I2 + 2e- ↔︎ 2I- - mérőoldat: kálium-jodidos jód oldat, kálium-jodát
segédmérőoldat: nátrium-tioszulfát
A jód a tioszulfát ionnal reagál, és jodidot képez, amely a reakció végpontját jelzi.
A KI3 és a KIO3 pontosan bemérhető, ezért ezeket nem kell faktorozni
A Nátrium-tioszulfát (Na₂S₂O₃) mérőoldatot kell. I2 + 2 S2O32- → 2 I- + S4O62- - reduktometriánál a mérendő anyaghoz fölöleben KI-ot adunk, a keletkezett jódot Na2S2O3-al visszatitráljuk
potenciometria
oldatban 2 elektród van (indikátor és referencia)
- a mérendő komponens meghatározására a vizsgálandó oldatban elhelyezett indikátor elektródon kialakuló potenciáljelet használjuk
- direkt: közvetlenül az elektródpot. értékéből (pl. pH mérés üvegelektróddal)
indirekt: kémiai reakció. segítségével = pot. titr.
- az indikátorelektród pot. változását végpontjelzésre használjuk
potenciometriás elektródok
spektroszkópia
az anyag és a fény kölcsönhatását vizsgáljuk és az abból származó jelet használjuk föl konc. meghatározásra (mindig intenzitást mérek!)
- atomspektroszkópiában a létrehozott szabad atomokat vizsgáljuk
*atomemisszió (AES): amikor az atom elnyel egy fotont, gerjesztődik, 1 elektronja a külső pályáról magasabb energiaszintre lép, de mivel alacsony energiaszintre törekszik le is adja azt és ez fényjelenséggel jár
atomabszorpció (AAS): láng helyett erősebb fényforrást alkalmazunk, az elnyelt foton gerjeszti az atomot, és mivel nem lép ki a foton, a besugárzott energia intenzitás-csökkenéséből következtetünk a koncentrációra
- a foton energiája a frekvenciájának és a Plank-állandónak a szorzata (∆E = hnű = c/λ)
- a fény sebessége a hullámhossz és a frekvencia szorzata
- emissziós spektrumnál az y tengely: intenzitás
abszorpciós spektrumnál az y tengely: abszorbancia
mind2 esetben az x tengely: hullámhossz λ
- AES: kibocsátott sugárzás intenzitása arányos az oldatbeli konc.-val
- AAS: a lángban atomizálom az anyagot de nem gerjesztem, másik fényforrással gerjesztem
UV-VIS spektrométer
végpontjelzések
A kelatometria egy speciális esete a komplexometriának, amikor a komplexek különösen stabilak és specifikusak, és olyan ligandokkal vannak képezve, amelyek több koordinációs helyet foglalnak el a fémionhoz képest. Mindkét módszer arra szolgál, hogy pontosan meghatározzák a fémionok mennyiségét vagy koncentrációját az oldatban, de a kelatometria egy specifikusabb és hatékonyabb módszer bizonyos fémionokkal szemben.
Mit értünk a mérőoldatok hatóértékének meghatározásán (faktorozásán), és mikor van erre szükség? Hogy határozhatjuk meg sósav mérőoldatok hatóértékét?
- faktorozás: meghatározzuk a mérőoldat pontos koncentrációját savval
- mérőoldattal egy pontosan ismert mennyiségű és összetételű anyag oldatát titráljuk meg, majd a mérőoldat felhasznált mennyiségéből kiszámítjuk a tényleges koncentrációt
- akkor van rá szükség, ha nem ismerjük az oldat pontos koncentrációját, ha a mérőoldat pontos beméréssel nem készíthető el
Ismertessen egy, az argentometriában használatos kémiai végpontjelzési eljárást!
- csapadékos végpontjelzés (Mohr-módszer): semleges közeg szükséges!
1. Titrálás 0,1 M ezüst-nitrát mérőoldattal
2. A klorid-ionok ezüst-kloriddá reagálnak az ezüst-nitráttal:
Cl- + Ag+ → AgCl csapadék
3. Indikálás: Amikor a klorid-ionok elfogynak, az ezüst-nitrát reakcióba lép a felesleges kálium-kromát indikátorral:
2 Ag+ + CrO4(2-) →Ag2CrO4 csapadék
4. A végpontnál a kromát indikátor sárgáról vörösre változik, jelezve, hogy az ezüst-nitrát már nem reagál klorid-ionokkal.
Ezután a mennyiségét a felhasznált ezüst-nitrát mérőoldat alapján meghatározhatjuk. - komplexometriás végpontjelzés (Volhard-módszer): erősen savas közeg kell!
Mit értünk a mérőoldatok faktrozásán? Miért van szükség a KMnO4 mérőoldat faktorozására? Hogyan (mivel) történik (reakcióegyenlet)?
faktorozás: meghatározzuk a mérőoldat pontos koncentrációját savval
mérőoldattal egy pontosan ismert mennyiségű és összetételű anyag oldatát titráljuk meg
akkor van rá szükség, ha nem ismerjük az oldat pontos koncentrációját, ha a mérőoldat pontos beméréssel nem készíthető el
Hogyan mérhetünk oxidálószereket jodometriásan? Ismertessen egy konkrét példát, írja fel a reakcióegyenleteket is, feltüntetve az oxidálódó és redukálódó atomok oxidációfokát!
Az oxidálószerek redukálják a jód ionokat jodid ionokká, míg a redukálószerek visszaváltják a jodidot jódra.
félreakció: 2I⁻ → I2+ 2e-
Ismertessen (reakcióegyenletekkel, feltüntetve az oxidálódó és redukálódó atomok oxidációfokát) egy visszatitráláson alapuló permanganometriás meghatározást! Indokolja a visszatitrálás szükségességét is!
A permanganometria egy olyan analitikai módszer, amelyben a mangán(VII) oxid (permanganát ion, MnO₄⁻) oxidálószerként használatos. A visszatitrálás azt jelenti, hogy egy többlet permanganát iont adunk a reakcióhoz, majd a feleslegben maradt permanganátot visszatitráljuk egy másik, megfelelő erős redukálószerrel.
Milyen követelményeknek kell megfelelnie egy mérőoldat faktorozásához használt sztenderd anyagnak (titer alapanyag)? Nevezzen meg olyan sztenderd anyagot, amellyel a nátrium-tioszulfát mérőoldatot faktorozhatjuk! Írja fel a reakcióegyenlet is!
Az egyik alapvető követelmény egy sztenderd anyagnál az, hogy pontosan ismert koncentrációval rendelkezzen. Emellett fontos, hogy stabil legyen, ne bomoljon, ne veszítsen koncentrációjából a tárolás során. A sztenderd anyagnak könnyen oldódnia kell, és a felhasználás során ne okozzon szennyezést vagy környezeti problémákat.
A nátrium-tioszulfátot pl. KIO3-tal lehet faktorozni
Mire használjuk a puffer oldatokat? Milyen komponensekből áll egy ammóniás puffer? Mi történik (reakcióegyenlet) és hogy változik a pH, ha ehhez a pufferhez NaOH-t adunk?
Pufferoldatokat arra használjuk, hogy stabilizálják a pH-értéket egy adott tartományon belül. Ez azt jelenti, hogy képesek ellenállni a pH-változásoknak, amelyek akkor következnének be, ha hozzáadnánk savakat vagy bázisokat a rendszerhez.
A pufferek (tompító oldatok) az erős savak, ill. bázisok hatását csökkentik (tompítják): a pufferolt oldat pH-ja a hozzáadott erős sav (bázis) hatására kevésbé változik, mint egy sima vizes oldaté (pl. sóoldaté).
Pufferek összetétele:
-gyenge sav + a gyenge sav erős bázissal alkotott sója (pl. ecetsav + Na-acetát)
-gyenge bázis + a gyenge bázis erős savval alkotott sója (pl. ammónia + ammónium-klorid)
Az ammóniás puffer egy olyan puffer, amely ammóniából és annak konjugált savából, az ammónium-ionból (NH₄⁺) áll. A reakcióegyenlet:
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-
Amikor NaOH-t adunk az ammóniás pufferhez, a hidroxidionok (OH⁻) reagálnak az ammónium-ionnal (NH₄⁺), amelynek eredményeképpen keletkezik víz (H₂O) és ammónia (NH₃):
NH4+ + OH- → NH3 + H2O
Ennek eredményeként a pH emelkedni fog, mivel a hidroxidionok csökkentik a hidrogénionok koncentrációját a rendszerben.
A kálium-dikromát az etanolt savas közegben ecetsavvá oxidálja (alkoholszonda). Írja fel a reakcióegyenletet, feltüntetve a redukálódó, ill. oxidálódó atomokat és azok oxidációfokát!
A kálium-dikromát (K₂Cr₂O₇) az etanolt (C₂H₅OH) savas közegben ecetsavvá (CH₃COOH) oxidálja. Ez a reakció a kémiai elemek oxidációs állapotának változásával jár, ami közvetlen hatással van az atomok oxidációfokára.
A reakció során a kálium-dikromát redukálódik kromát-ionná (Cr₂O₇²⁻), míg az etanol oxidálódik ecetsavvá. A változó oxidációfokok a következők:
- A kálium-dikromátban a króm oxidációs állapota változik +6-ról +3-ra.
- Az etanolban a szén oxidációs állapota változik -2-ről +4-re.
Mik a redoxi elektródok? Mire használhatók a potenciometriában? Mitől és hogyan függ ennek az elektródtípusnak a potenciálja?
A redoxi elektródok olyan elektródok, amelyek a redoxi reakciók egyensúlyi potenciálját mérik. Ezek az elektródok a redoxi reakcióban résztvevő anyagok (pl. ionok) közötti elektronátadást figyelik meg. A redoxi elektród két fő típusa a redukciós (vagy kationikus) és az oxidációs (vagy anionikus) elektród.
- Redukciós (kationikus) elektródok: Ilyen elektródoknál a mérendő ion redukciója történik. Például a réz(II)-ion redukcióját mérő elektród.
- Oxidációs (anionikus) elektródok: Ilyen elektródoknál az ionok oxidációja történik. Például a klór-ion oxidációját mérő elektród.
A potenciometriában a redoxi elektródokkal mérhető a feszültségváltozás az elektród és a referencia elektród között egy redoxi reakció során. Ez lehetővé teszi a pH, a redoxi potenciál és más ionok koncentrációjának meghatározását. A mérés során a potenciál a mérendő ion aktivitásának logaritmusával arányos.
Az elektród potenciálja a Nernst-egyenlettel számolható.
Mit nevezünk spektrumnak? Rajzoljon fel egy emissziós atomspektrumot! Mi hordozza egy ilyen spektrumban a minőségi információt?
Egy spektrum egy fényre jellemző paraméter. Az elektromágneses sugárzás (például fény) intenzitásának a frekvenciáját vagy hullámhosszát ábrázolja egy adott tartományban. A spektrumok különböző típusai vannak, például az abszorpciós spektrumok, emissziós spektrumok, tömegspektrumok stb.
Az emissziós atomspektrum az elektromos kisülés során, vagy egy anyag melegítésekor kibocsátott fény spektruma. Az ilyen spektrumban láthatók a különböző hullámhosszakhoz tartozó vonalak, amelyek az adott elem által kibocsátott karakterisztikus frekvenciákat vagy hullámhosszakat jelzik.
Az emissziós atomspektrumokban a minőségi információt a megjelenő vonalak pozíciója és intenzitása hordozza. A vonalak pozíciója a kibocsátott fény hullámhosszához köthető, ami egy adott elemre jellemző. Az intenzitás pedig arányos a kibocsátott fotonok számával, tehát a vonalak magasságával.
Az emissziós spektrumok a spektroszkópia fontos eszközei és sokat elárulnak az elemek és vegyületek szerkezetéről és tulajdonságairól.
Írja le röviden a fluoreszcencia jelenségét! Rajzoljon fel (vázlatosan) egy fluoreszcencia mérésére alkalmas berendezést és nevezze meg az egységeit!
Fluoreszcencia:
A fluoreszcencia egy olyan folyamat, amely során egy molekula rövid hullámhosszú (magas energia) fotonokat abszorbeál, majd a rövid hullámhosszú energia felhasználásával hosszabb hullámhosszú (alacsonyabb energia) fotonokat kibocsát. Ez azt jelenti, hogy a molekula megvilágítás után késleltetve reagál és önmagától fényt bocsát ki.
Fluoreszcencia Mérési Berendezés:
Egy fluoreszcencia méréshez általában a következő komponensek szükségesek:
1. Fényforrás: Egy erős fényforrás, ami gerjeszti a mintákat fluoreszcens állapotba. Gyakran használnak UV lámpákat vagy lézerrendszereket.
2. Monokromátor: A monokromátor kiválasztja az adott hullámhosszú gerjesztő fotonokat a fényforrástól, így a mintákat csak ezen a hullámhosszon gerjeszti.
3. Minta tartó: A mintát tartalmazó tartó, ahol a minta elhelyezkedik és megvilágítják a gerjesztő fényforrással.
4. Detektor: A detektor rögzíti és méri a minta fluoreszcens fotonjait. A detektor a minta által kibocsátott fényt alakítja elektronikus jelekké, amelyek további feldolgozásra kerülnek.
5. Adatgyűjtő rendszer: Az adatgyűjtő rendszer rögzíti a detektor által generált jeleket és összegyűjti a mérési adatokat.
Ez a berendezés lehetővé teszi a minta fluoreszcencia jeleinek gerjesztését és észlelését, majd az adatok rögzítését és elemzését.
