Fragen zur Selbstkontrolle. Stoffmengenanteile eines Stoffes und Wasser Bestimmung der Molmasse eines Stoffes

2.10.1. Berechnung der relativen und absoluten Massen von Atomen und Molekülen

Die relativen Massen von Atomen und Molekülen werden anhand der in der Tabelle von D.I. angegebenen Werte bestimmt. Mendelejews Werte der Atommassen. Gleichzeitig werden bei Berechnungen zu Bildungszwecken die Werte der Atommassen von Elementen üblicherweise auf ganze Zahlen gerundet (mit Ausnahme von Chlor, dessen Atommasse mit 35,5 angenommen wird).

Beispiel 1. Relative Atommasse von Calcium A r (Ca) = 40; relative Atommasse von Platin A r (Pt)=195.

Die relative Masse eines Moleküls wird als Summe der relativen Atommassen der Atome, aus denen ein bestimmtes Molekül besteht, unter Berücksichtigung der Menge ihrer Substanz berechnet.

Beispiel 2. Relative Molmasse von Schwefelsäure:

M r (H 2 SO 4) = 2A r (H) + A r (S) + 4A r (O) = 2 · 1 + 32 + 4· 16 = 98.

Die absoluten Massen von Atomen und Molekülen erhält man, indem man die Masse von 1 Mol einer Substanz durch die Avogadro-Zahl dividiert.

Beispiel 3. Bestimmen Sie die Masse eines Calciumatoms.

Lösung. Die Atommasse von Calcium beträgt A r (Ca) = 40 g/mol. Die Masse eines Calciumatoms beträgt:

m(Ca)= Ar (Ca) : N A =40: 6,02 · 10 23 = 6,64· 10 -23 Jahre

Beispiel 4. Bestimmen Sie die Masse eines Schwefelsäuremoleküls.

Lösung. Die Molmasse von Schwefelsäure beträgt M r (H 2 SO 4) = 98. Die Masse eines Moleküls m (H 2 SO 4) ist gleich:

m(H 2 SO 4) = M r (H 2 SO 4) : N A = 98:6,02 · 10 23 = 16,28· 10 -23 Jahre

2.10.2. Berechnung der Stoffmenge und Berechnung der Anzahl atomarer und molekularer Teilchen aus bekannten Werten von Masse und Volumen

Die Menge eines Stoffes wird bestimmt, indem man seine Masse, ausgedrückt in Gramm, durch seine Atommasse (Molmasse) dividiert. Die Menge eines Stoffes im gasförmigen Zustand bei Nullniveau wird ermittelt, indem man sein Volumen durch das Volumen von 1 Mol Gas (22,4 l) dividiert.

Beispiel 5. Bestimmen Sie die Menge der Natriumsubstanz n(Na), die in 57,5 ​​g Natriummetall enthalten ist.

Lösung. Die relative Atommasse von Natrium beträgt A r (Na) = 23. Wir ermitteln die Menge der Substanz, indem wir die Masse des Natriummetalls durch seine Atommasse dividieren:

n(Na)=57,5:23=2,5 mol.

Beispiel 6. Bestimmen Sie die Menge der Stickstoffsubstanz, wenn ihr Volumen unter normalen Bedingungen beträgt. beträgt 5,6 l.

Lösung. Die Menge an Stickstoffsubstanz n(N 2) Wir finden, indem wir sein Volumen durch das Volumen von 1 Mol Gas (22,4 l) dividieren:

n(N 2)=5,6:22,4=0,25 mol.

Die Anzahl der Atome und Moleküle in einer Substanz wird durch Multiplikation der Substanzmenge der Atome und Moleküle mit der Avogadro-Zahl bestimmt.

Beispiel 7. Bestimmen Sie die Anzahl der Moleküle, die in 1 kg Wasser enthalten sind.

Lösung. Wir ermitteln die Menge der Wassersubstanz, indem wir ihre Masse (1000 g) durch ihre Molmasse (18 g/mol) dividieren:

n(H 2 O) = 1000:18 = 55,5 mol.

Die Anzahl der Moleküle in 1000 g Wasser beträgt:

N(H 2 O) = 55,5 · 6,02· 10 23 = 3,34· 10 24 .

Beispiel 8. Bestimmen Sie die Anzahl der Atome, die in 1 Liter (n.s.) Sauerstoff enthalten sind.

Lösung. Die Menge an Sauerstoffsubstanz, deren Volumen unter normalen Bedingungen 1 Liter beträgt, ist gleich:

n(O 2) = 1: 22,4 = 4,46 · 10 -2 Mol.

Die Anzahl der Sauerstoffmoleküle in 1 Liter (n.s.) beträgt:

N(O 2) = 4,46 · 10 -2 · 6,02· 10 23 = 2,69· 10 22 .

Es ist zu beachten, dass am 26.9 · Bei Umgebungsbedingungen sind in 1 Liter eines beliebigen Gases 10 22 Moleküle enthalten. Da das Sauerstoffmolekül zweiatomig ist, ist die Anzahl der Sauerstoffatome in 1 Liter doppelt so groß, d. h. 5.38 · 10 22 .

2.10.3. Berechnung der durchschnittlichen Molmasse eines Gasgemisches und des Volumenanteils
darin enthaltene Gase

Die durchschnittliche Molmasse eines Gasgemisches wird auf der Grundlage der Molmassen der Gase, aus denen dieses Gemisch besteht, und ihrer Volumenanteile berechnet.

Beispiel 9. Unter der Annahme, dass der Gehalt (in Volumenprozent) an Stickstoff, Sauerstoff und Argon in der Luft 78, 21 bzw. 1 beträgt, berechnen Sie die durchschnittliche Molmasse der Luft.

Lösung.

M Luft = 0,78 · Mr (N 2)+0,21 · Mr (O 2)+0,01 · Herr (Ar)= 0,78 · 28+0,21· 32+0,01· 40 = 21,84+6,72+0,40=28,96

Oder ungefähr 29 g/mol.

Beispiel 10. Das Gasgemisch enthält 12 l NH 3, 5 l N 2 und 3 l H 2, gemessen bei Nr. Berechnen Sie die Volumenanteile der Gase in dieser Mischung und ihre durchschnittliche Molmasse.

Lösung. Das Gesamtvolumen des Gasgemisches beträgt V=12+5+3=20 Liter. Die Volumenanteile j der Gase sind gleich:

φ(NH 3)= 12:20=0,6; φ(N 2)=5:20=0,25; φ(H 2)=3:20=0,15.

Die durchschnittliche Molmasse wird anhand der Volumenanteile der Gase, aus denen diese Mischung besteht, und ihrer Molekulargewichte berechnet:

M=0,6 · M(NH 3)+0,25 · M(N 2)+0,15 · M(H2) = 0,6 · 17+0,25· 28+0,15· 2 = 17,5.

2.10.4. Berechnung des Massenanteils eines chemischen Elements in einer chemischen Verbindung

Der Massenanteil ω eines chemischen Elements ist definiert als das Verhältnis der Masse eines Atoms eines bestimmten Elements X, das in einer bestimmten Masse eines Stoffes enthalten ist, zur Masse dieses Stoffes m. Der Massenanteil ist eine dimensionslose Größe. Es wird in Bruchteilen der Einheit ausgedrückt:

ω(X) = m(X)/m (0<ω< 1);

oder als Prozentsatz

ω(X),%= 100 m(X)/m (0%<ω<100%),

wobei ω(X) der Massenanteil des chemischen Elements X ist; m(X) – Masse des chemischen Elements X; m ist die Masse der Substanz.

Beispiel 11. Berechnen Sie den Massenanteil von Mangan in Mangan(VII)-oxid.

Lösung. Die Molmassen der Stoffe betragen: M(Mn) = 55 g/mol, M(O) = 16 g/mol, M(Mn 2 O 7) = 2M(Mn) + 7M(O) = 222 g/mol . Daher beträgt die Masse von Mn 2 O 7 mit der Stoffmenge 1 Mol:

m(Mn 2 O 7) = M(Mn 2 O 7) · n(Mn 2 O 7) = 222 · 1= 222 g.

Aus der Formel Mn 2 O 7 folgt, dass die Stoffmenge der Manganatome doppelt so groß ist wie die Stoffmenge des Mangan(VII)-oxids. Bedeutet,

n(Mn) = 2n(Mn 2 O 7) = 2 mol,

m(Mn)= n(Mn) · M(Mn) = 2 · 55 = 110 g.

Somit ist der Massenanteil von Mangan in Mangan(VII)-oxid gleich:

ω(X)=m(Mn) : m(Mn 2 O 7) = 110:222 = 0,495 oder 49,5 %.

2.10.5. Festlegung der Formel einer chemischen Verbindung basierend auf ihrer elementaren Zusammensetzung

Die einfachste chemische Formel eines Stoffes wird auf der Grundlage bekannter Werte der Massenanteile der in der Zusammensetzung dieses Stoffes enthaltenen Elemente bestimmt.

Nehmen wir an, es gibt eine Probe der Substanz Na x P y O z mit einer Masse von m o g. Betrachten wir, wie ihre chemische Formel bestimmt wird, wenn die Stoffmengen der Atome der Elemente, ihre Massen oder Massenanteile in der bekannte Masse des Stoffes sind bekannt. Die Formel eines Stoffes wird durch die Beziehung bestimmt:

x: y: z = N(Na) : N(P) : N(O).

Dieses Verhältnis ändert sich nicht, wenn jeder Term durch die Avogadro-Zahl dividiert wird:

x: y: z = N(Na)/N A: N(P)/N A: N(O)/N A = ν(Na) : ν(P) : ν(O).

Um die Formel eines Stoffes zu finden, ist es daher notwendig, die Beziehung zwischen den Stoffmengen von Atomen in derselben Stoffmasse zu kennen:

x: y: z = m(Na)/M r (Na) : m(P)/M r (P) : m(O)/M r (O).

Wenn wir jeden Term der letzten Gleichung durch die Masse der Probe m o dividieren, erhalten wir einen Ausdruck, der es uns ermöglicht, die Zusammensetzung des Stoffes zu bestimmen:

x: y: z = ω(Na)/M r (Na) : ω(P)/M r (P) : ω(O)/M r (O).

Beispiel 12. Die Substanz enthält 85,71 Gew.%. % Kohlenstoff und 14,29 Gew. % % Wasserstoff. Seine Molmasse beträgt 28 g/mol. Bestimmen Sie die einfachste und wahre chemische Formel dieser Substanz.

Lösung. Die Beziehung zwischen der Anzahl der Atome in einem C x H y-Molekül wird bestimmt, indem man die Massenanteile jedes Elements durch seine Atommasse dividiert:

x:y = 85,71/12:14,29/1 = 7,14:14,29 = 1:2.

Somit lautet die einfachste Formel des Stoffes CH 2. Die einfachste Formel eines Stoffes stimmt nicht immer mit seiner wahren Formel überein. In diesem Fall entspricht die Formel CH2 nicht der Wertigkeit des Wasserstoffatoms. Um die wahre chemische Formel zu finden, müssen Sie die Molmasse einer bestimmten Substanz kennen. In diesem Beispiel beträgt die Molmasse des Stoffes 28 g/mol. Wenn wir 28 durch 14 dividieren (die Summe der Atommassen, die der Formeleinheit CH 2 entspricht), erhalten wir die wahre Beziehung zwischen der Anzahl der Atome in einem Molekül:

Wir erhalten die wahre Formel des Stoffes: C 2 H 4 - Ethylen.

Anstelle der Molmasse für gasförmige Substanzen und Dämpfe kann die Problemstellung für einige Gase oder Luft auch die Dichte angeben.

Im betrachteten Fall beträgt die Gasdichte in Luft 0,9655. Basierend auf diesem Wert kann die Molmasse des Gases ermittelt werden:

M = M Luft · D Luft = 29 · 0,9655 = 28.

In diesem Ausdruck ist M die Molmasse des Gases C x H y, M Luft die durchschnittliche Molmasse der Luft und D Luft die Dichte des Gases C x H y in Luft. Der resultierende Molmassenwert wird verwendet, um die wahre Formel des Stoffes zu bestimmen.

Die Problemstellung gibt möglicherweise nicht den Massenanteil eines der Elemente an. Er wird durch Subtrahieren der Massenanteile aller anderen Elemente von der Einheit (100 %) ermittelt.

Beispiel 13. Die organische Verbindung enthält 38,71 Gew.-%. % Kohlenstoff, 51,61 Gew. % Sauerstoff und 9,68 Gew. % % Wasserstoff. Bestimmen Sie die wahre Formel dieses Stoffes, wenn seine Dampfdichte für Sauerstoff 1,9375 beträgt.

Lösung. Wir berechnen das Verhältnis zwischen der Anzahl der Atome in einem Molekül C x H y O z:

x: y: z = 38,71/12: 9,68/1: 51,61/16 = 3,226: 9,68: 3,226= 1:3:1.

Die Molmasse M eines Stoffes ist gleich:

M = M(O2) · D(O2) = 32 · 1,9375 = 62.

Die einfachste Formel des Stoffes ist CH 3 O. Die Summe der Atommassen für diese Formeleinheit beträgt 12 + 3 + 16 = 31. Teilen Sie 62 durch 31 und erhalten Sie das wahre Verhältnis zwischen der Anzahl der Atome in einem Molekül:

x:y:z = 2:6:2.

Somit lautet die wahre Formel der Substanz C 2 H 6 O 2. Diese Formel entspricht der Zusammensetzung von zweiwertigem Alkohol - Ethylenglykol: CH 2 (OH) - CH 2 (OH).

2.10.6. Bestimmung der Molmasse eines Stoffes

Die Molmasse eines Stoffes kann anhand des Werts seiner Dampfdichte in einem Gas mit bekannter Molmasse bestimmt werden.

Beispiel 14. Die Dampfdichte einer bestimmten organischen Verbindung in Bezug auf Sauerstoff beträgt 1,8125. Bestimmen Sie die Molmasse dieser Verbindung.

Lösung. Die Molmasse eines unbekannten Stoffes M x ist gleich dem Produkt der relativen Dichte dieses Stoffes D mit der Molmasse des Stoffes M, woraus der Wert der relativen Dichte bestimmt wird:

M x = D · M = 1,8125 · 32 = 58,0.

Stoffe mit einem gefundenen Molmassenwert können Aceton, Propionaldehyd und Allylalkohol sein.

Die Molmasse eines Gases kann anhand seines Molvolumens unter Normalbedingungen berechnet werden.

Beispiel 15. Masse von 5,6 Litern Gas in Bodennähe. beträgt 5,046 g. Berechnen Sie die Molmasse dieses Gases.

Lösung. Das Molvolumen des Gases beträgt im Nullpunkt 22,4 Liter. Daher ist die Molmasse des gewünschten Gases gleich

M = 5,046 · 22,4/5,6 = 20,18.

Das gewünschte Gas ist Ne-Neon.

Die Clapeyron-Mendeleev-Gleichung wird verwendet, um die Molmasse eines Gases zu berechnen, dessen Volumen unter anderen als normalen Bedingungen gegeben ist.

Beispiel 16. Bei einer Temperatur von 40 °C und einem Druck von 200 kPa beträgt die Masse von 3,0 Litern Gas 6,0 g. Bestimmen Sie die Molmasse dieses Gases.

Lösung. Wenn wir bekannte Größen in die Clapeyron-Mendeleev-Gleichung einsetzen, erhalten wir:

M = mRT/PV = 6,0 · 8,31· 313/(200· 3,0)= 26,0.

Bei dem Gas handelt es sich um Acetylen C 2 H 2 .

Beispiel 17. Die Verbrennung von 5,6 Litern (n.s.) Kohlenwasserstoff erzeugte 44,0 g Kohlendioxid und 22,5 g Wasser. Die relative Dichte des Kohlenwasserstoffs in Bezug auf Sauerstoff beträgt 1,8125. Bestimmen Sie die wahre chemische Formel des Kohlenwasserstoffs.

Lösung. Die Reaktionsgleichung für die Kohlenwasserstoffverbrennung lässt sich wie folgt darstellen:

C x H y + 0,5(2x+0,5y)O 2 = x CO 2 + 0,5y H 2 O.

Die Kohlenwasserstoffmenge beträgt 5,6:22,4 = 0,25 Mol. Durch die Reaktion entstehen 1 Mol Kohlendioxid und 1,25 Mol Wasser, das 2,5 Mol Wasserstoffatome enthält. Bei der Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs mit einer Menge von 1 Mol des Stoffes entstehen 4 Mol Kohlendioxid und 5 Mol Wasser. Somit enthält 1 Mol Kohlenwasserstoff 4 Mol Kohlenstoffatome und 10 Mol Wasserstoffatome, d.h. Die chemische Formel des Kohlenwasserstoffs lautet C 4 H 10. Die Molmasse dieses Kohlenwasserstoffs beträgt M=4 · 12+10=58. Seine relative Sauerstoffdichte D=58:32=1,8125 entspricht dem in der Problemstellung angegebenen Wert, der die Richtigkeit der gefundenen chemischen Formel bestätigt.

Aufgabe 427.
Berechnen Sie die Stoffmengenanteile von Alkohol und Wasser in einer 96-prozentigen (Gewichts-)Lösung von Ethylalkohol.
Lösung:
Molenbruch(N i) – das Verhältnis der Menge der gelösten Substanz (oder des Lösungsmittels) zur Summe aller Mengen
Stoffe in Lösung. In einem System bestehend aus Alkohol und Wasser ist der Molenbruch von Wasser (N 1) gleich

Und der Molenbruch von Alkohol , wobei n 1 die Alkoholmenge ist; n 2 - Wassermenge.

Berechnen wir die in 1 Liter Lösung enthaltene Masse an Alkohol und Wasser, vorausgesetzt, ihre Dichten entsprechen einem der folgenden Verhältnisse:

a) Masse Alkohol:

b) Wassermasse:

Wir ermitteln die Stoffmenge mit der Formel: , wobei m(B) und M(B) die Masse und Menge des Stoffes sind.

Berechnen wir nun die Stoffmengenanteile von Stoffen:

Antwort: 0,904; 0,096.

Aufgabe 428.
666 g KOH gelöst in 1 kg Wasser; die Dichte der Lösung beträgt 1,395 g/ml. Finden Sie: a) Massenanteil von KOH; b) Molarität; c) Molalität; d) Stoffmengenanteile von Alkali und Wasser.
Lösung:
A) Massenanteil– Der prozentuale Anteil der Masse des gelösten Stoffes an der Gesamtmasse der Lösung wird durch die Formel bestimmt:

Wo

m (Lösung) = m(H 2 O) + m(KOH) = 1000 + 666 = 1666 g.

b) Die molare (volumenmolare) Konzentration gibt die Anzahl der Mol des gelösten Stoffes an, die in 1 Liter Lösung enthalten sind.

Ermitteln wir die Masse an KOH pro 100 ml Lösung mithilfe der Formel: Formel: m = P V, wobei p die Dichte der Lösung und V das Volumen der Lösung ist.

m(KOH) = 1,395 . 1000 = 1395 g.

Berechnen wir nun die Molarität der Lösung:

Wir finden heraus, wie viel Gramm HNO 3 pro 1000 g Wasser sind, indem wir das Verhältnis bilden:

d) Stoffmengenanteil (Ni) – das Verhältnis der Menge der gelösten Substanz (oder des Lösungsmittels) zur Summe der Mengen aller Substanzen in der Lösung. In einem System aus Alkohol und Wasser ist der Stoffmengenanteil von Wasser (N 1) gleich dem Stoffmengenanteil von Alkohol, wobei n 1 die Menge an Alkali ist; n 2 - Wassermenge.

100 g dieser Lösung enthalten 40 g KOH und 60 g H2O.

Antwort: a) 40 %; b) 9,95 mol/l; c) 11,88 mol/kg; d) 0,176; 0,824.

Aufgabe 429.
Die Dichte einer 15-prozentigen H 2 SO 4 -Lösung beträgt 1,105 g/ml. Berechnen Sie: a) Normalität; b) Molarität; c) Molalität der Lösung.
Lösung:
Ermitteln wir die Masse der Lösung mit der Formel: m = P V, wo P- Dichte der Lösung, V - Volumen der Lösung.

m(H 2 SO 4) = 1,105 . 1000 = 1105 g.

Die in 1000 ml Lösung enthaltene Masse an H 2 SO 4 ergibt sich aus dem Verhältnis:

Bestimmen wir die Molmasse des Äquivalents H 2 SO 4 aus der Beziehung:

ME (V) – Molmasse des Säureäquivalents, g/mol; M(B) ist die Molmasse der Säure; Z(B) – äquivalente Zahl; Z (Säuren) ist gleich der Anzahl der H+-Ionen in H 2 SO 4 → 2.

a) Die molare Äquivalentkonzentration (oder Normalität) gibt die Anzahl der Äquivalente eines gelösten Stoffes an, die in 1 Liter Lösung enthalten sind.

B) Molale Konzentration

Berechnen wir nun die Molalität der Lösung:

c) Die Molkonzentration (oder Molalität) zeigt die Anzahl der Mol des gelösten Stoffes, die in 1000 g Lösungsmittel enthalten sind.

Wir finden heraus, wie viel Gramm H 2 SO 4 in 1000 g Wasser enthalten sind und ergeben das Verhältnis:

Berechnen wir nun die Molalität der Lösung:

Antwort: a) 3,38n; b) 1,69 mol/l; 1,80 mol/kg.

Aufgabe 430.
Die Dichte einer 9 %igen (Gewichts-)Saccharoselösung C 12 H 22 O 11 beträgt 1,035 g/ml. Berechnen Sie: a) die Saccharosekonzentration in g/l; b) Molarität; c) Molalität der Lösung.
Lösung:
M(C 12 H 22 O 11) = 342 g/mol. Ermitteln wir die Masse der Lösung mithilfe der Formel: m = p V, wobei p die Dichte der Lösung und V das Volumen der Lösung ist.

m(C 12 H 22 O 11) = 1,035. 1000 = 1035 g.

a) Wir berechnen die in der Lösung enthaltene Masse an C 12 H 22 O 11 nach der Formel:

Wo
- Massenanteil der gelösten Substanz; m (in-va) – Masse der gelösten Substanz; m (Lösung) – Masse der Lösung.

Die Konzentration eines Stoffes in g/l gibt an, wie viele Gramm (Masseneinheiten) in 1 Liter Lösung enthalten sind. Daher beträgt die Saccharosekonzentration 93,15 g/l.

b) Die molare (volumenmolare) Konzentration (CM) gibt die Anzahl der Mol einer gelösten Substanz an, die in 1 Liter Lösung enthalten ist.

V) Molale Konzentration(oder Molalität) gibt die Anzahl der Mole des gelösten Stoffes an, die in 1000 g Lösungsmittel enthalten sind.

Wir finden heraus, wie viele Gramm C 12 H 22 O 11 in 1000 g Wasser enthalten sind und ergeben das Verhältnis:

Berechnen wir nun die Molalität der Lösung:

Antwort: a) 93,15 g/l; b) 0,27 mol/l; c) 0,29 mol/kg.

Eigenschaften verdünnter Lösungen, die nur von der Menge des nichtflüchtigen gelösten Stoffes abhängen, werden genannt kolligative Eigenschaften. Dazu gehören eine Verringerung des Dampfdrucks des Lösungsmittels über der Lösung, eine Erhöhung des Siedepunkts und eine Verringerung des Gefrierpunkts der Lösung sowie des osmotischen Drucks.

Senkung des Gefrierpunkts und Erhöhung des Siedepunkts einer Lösung im Vergleich zu einem reinen Lösungsmittel:

T Stellvertreter = = K ZU. M 2 ,

T pennen. = = K E. M 2 .

Wo M 2 – Molalität der Lösung, K K und K E – kryoskopische und ebullioskopische Lösungsmittelkonstanten, X 2 – Molenbruch des gelösten Stoffes, H pl. Und H Spanisch – Schmelz- und Verdampfungsenthalpie des Lösungsmittels, T pl. Und T pennen. – Schmelz- und Siedepunkte des Lösungsmittels, M 1 – Molmasse des Lösungsmittels.

Der osmotische Druck in verdünnten Lösungen kann mit der Gleichung berechnet werden

Wo X 2 ist der molare Anteil des gelösten Stoffes und das molare Volumen des Lösungsmittels. In sehr verdünnten Lösungen ergibt sich diese Gleichung van't Hoff-Gleichung:

Wo C– Molarität der Lösung.

Gleichungen, die die kolligativen Eigenschaften von Nichtelektrolyten beschreiben, können durch Einführung des Van't-Hoff-Korrekturfaktors auch zur Beschreibung der Eigenschaften von Elektrolytlösungen angewendet werden ich, Zum Beispiel:

= iCRT oder T Stellvertreter = ich k ZU. M 2 .

Der isotonische Koeffizient hängt vom Grad der Elektrolytdissoziation ab:

ich = 1 + ( – 1),

Dabei ist die Anzahl der Ionen, die bei der Dissoziation eines Moleküls entstehen.

Löslichkeit eines Feststoffs in einer idealen Lösung bei Temperatur T beschrieben Schröder-Gleichung:

,

Wo X– Molenbruch des gelösten Stoffes in Lösung, T pl. – Schmelztemperatur und H pl. – Schmelzenthalpie des gelösten Stoffes.

BEISPIELE

Beispiel 8-1. Berechnen Sie die Löslichkeit von Bismut in Cadmium bei 150 und 200 °C. Die Schmelzenthalpie von Bismut bei der Schmelztemperatur (273 °C) beträgt 10,5 kJ. mol –1 . Gehen Sie davon aus, dass eine ideale Lösung entsteht und die Schmelzenthalpie nicht von der Temperatur abhängt.

Lösung. Verwenden wir die Formel .

Bei 150 o C , Wo X = 0.510

Bei 200 o C , Wo X = 0.700

Die Löslichkeit nimmt mit der Temperatur zu, was charakteristisch für einen endothermen Prozess ist.

Beispiel 8-2. Eine Lösung von 20 g Hämoglobin in 1 Liter Wasser hat bei 25 °C einen osmotischen Druck von 7,52 · 10 –3 atm. Bestimmen Sie die Molmasse des Hämoglobins.

65 kg. mol –1 .

AUFGABEN

1. Berechnen Sie die minimale osmotische Arbeit, die die Nieren leisten müssen, um Harnstoff bei 36,6 °C auszuscheiden, wenn die Harnstoffkonzentration im Plasma 0,005 Mol beträgt. l –1 und im Urin 0,333 mol. l –1.
2. 10 g Polystyrol werden in 1 Liter Benzol gelöst. Die Höhe der Lösungssäule (Dichte 0,88 g cm–3) im Osmometer beträgt bei 25 °C 11,6 cm. Berechnen Sie die Molmasse von Polystyrol.
3. Humanes Serumalbuminprotein hat eine Molmasse von 69 kg. mol –1 . Berechnen Sie den osmotischen Druck einer Lösung von 2 g Protein in 100 cm 3 Wasser bei 25 °C in Pa und in mm der Lösungssäule. Nehmen Sie an, dass die Dichte der Lösung 1,0 g cm–3 beträgt.
4. Bei 30 °C beträgt der Dampfdruck einer wässrigen Saccharoselösung 31,207 mm Hg. Kunst. Der Dampfdruck von reinem Wasser bei 30 °C beträgt 31,824 mm Hg. Kunst. Die Dichte der Lösung beträgt 0,99564 g cm–3. Wie hoch ist der osmotische Druck dieser Lösung?
5. Menschliches Blutplasma gefriert bei -0,56 °C. Wie hoch ist sein osmotischer Druck bei 37 °C, gemessen mit einer Membran, die nur für Wasser durchlässig ist?
6. *Die Molmasse des Enzyms wurde bestimmt, indem man es in Wasser auflöste, die Höhe der Lösungssäule in einem Osmometer bei 20 °C maß und die Daten dann auf eine Konzentration von Null extrapolierte. Folgende Daten wurden empfangen:

C, mg. cm –3
H, cm

7. Die Molmasse eines Lipids wird durch den Anstieg des Siedepunkts bestimmt. Das Lipid kann in Methanol oder Chloroform gelöst werden. Der Siedepunkt von Methanol liegt bei 64,7 °C, die Verdampfungswärme beträgt 262,8 cal. g –1 . Der Siedepunkt von Chloroform beträgt 61,5 °C, die Verdampfungswärme beträgt 59,0 cal. g –1 . Berechnen Sie die ebullioskopischen Konstanten von Methanol und Chloroform. Welches Lösungsmittel eignet sich am besten, um die Molmasse mit höchster Genauigkeit zu bestimmen?
8. Berechnen Sie den Gefrierpunkt einer wässrigen Lösung, die 50,0 g Ethylenglykol in 500 g Wasser enthält.
9. Eine Lösung mit 0,217 g Schwefel und 19,18 g CS 2 siedet bei 319,304 K. Der Siedepunkt von reinem CS 2 beträgt 319,2 K. Die ebullioskopische Konstante von CS 2 beträgt 2,37 K. kg. mol –1 . Wie viele Schwefelatome enthält ein in CS 2 gelöstes Schwefelmolekül?
10. 68,4 g Saccharose gelöst in 1000 g Wasser. Berechnen Sie: a) Dampfdruck, b) osmotischer Druck, c) Gefrierpunkt, d) Siedepunkt der Lösung. Der Dampfdruck von reinem Wasser bei 20 °C beträgt 2314,9 Pa. Kryoskopische und ebullioskopische konstante Wässer betragen 1,86 und 0,52 K. kg. mol –1 bzw.
11. Eine Lösung, die 0,81 g Kohlenwasserstoff H(CH 2) nH und 190 g Ethylbromid enthält, gefriert bei 9,47 o C. Der Gefrierpunkt von Ethylbromid beträgt 10,00 o C, die kryoskopische Konstante beträgt 12,5 K. kg. mol –1 . Berechnen Sie n.
12. Wenn 1,4511 g Dichloressigsäure in 56,87 g Tetrachlorkohlenstoff gelöst werden, erhöht sich der Siedepunkt um 0,518 Grad. Siedepunkt CCl 4 76,75 o C, Verdampfungswärme 46,5 cal. g –1 . Wie groß ist die scheinbare Molmasse der Säure? Was erklärt die Abweichung von der wahren Molmasse?
13. Eine bestimmte Menge eines Stoffes, gelöst in 100 g Benzol, senkt seinen Gefrierpunkt um 1,28 °C. Die gleiche Menge eines Stoffes, gelöst in 100 g Wasser, senkt seinen Gefrierpunkt um 1,395 °C. Der Stoff hat eine normale Molmasse in Benzol und in Wasser vollständig dissoziiert. In wie viele Ionen zerfällt ein Stoff in einer wässrigen Lösung? Die kryoskopischen Konstanten für Benzol und Wasser betragen 5,12 und 1,86 K. kg. mol –1 .
14. Berechnen Sie die ideale Löslichkeit von Anthracen in Benzol bei 25 °C in Molalitätseinheiten. Die Schmelzenthalpie von Anthracen am Schmelzpunkt (217 °C) beträgt 28,8 kJ. mol –1 .
15. Berechnen Sie die Löslichkeit P-Dibrombenzol in Benzol bei 20 und 40 °C, unter der Annahme, dass eine ideale Lösung entsteht. Schmelzenthalpie P-Dibrombenzol hat bei seinem Schmelzpunkt (86,9 °C) 13,22 kJ. mol –1 .
16. Berechnen Sie die Löslichkeit von Naphthalin in Benzol bei 25 °C unter der Annahme, dass eine ideale Lösung entsteht. Die Schmelzenthalpie von Naphthalin beträgt bei seiner Schmelztemperatur (80,0 °C) 19,29 kJ. mol –1 .
17. Berechnen Sie die Löslichkeit von Anthracen in Toluol bei 25 °C unter der Annahme, dass eine ideale Lösung entsteht. Die Schmelzenthalpie von Anthracen am Schmelzpunkt (217 °C) beträgt 28,8 kJ. mol –1 .
18. Berechnen Sie die Temperatur, bei der sich reines Cadmium mit einer Cd-Bi-Lösung im Gleichgewicht befindet, wobei der Molenbruch von Cd 0,846 beträgt. Die Schmelzenthalpie von Cadmium am Schmelzpunkt (321,1 °C) beträgt 6,23 kJ. mol –1 .