Fizičke osobine molekula Opšti kurs fizičke hemije II Zadaci I test Fizičke osobine molekula

Molarna zapremina Parahor: Indeks prelamanja:

Molarna refrakcija: Smeše:

Apsorbancija: Specifična refrakcija:

Električne osobine Indukovani dipolni momenat: Molarna polarizacija nepolarnih molekula distorziona: Mozoti-Klauzijusova jednačina Permanentni dipolni momenat: Ukupni dipolni momenat:

Molarna polarizacija polarnih molekula- orijentaciona: Ukupna molarna polarizacija: Smeše:

Relativna magnetna permeabilnost Molarna susceptibilnost:

Magnetizacija: Indukcija: Dijamagnetizam Indukovani magnetni Momenat:

Paramagnetizam Permanentni magnetni Momenat: Klasična teorija Kvantna teorija

Apsorbancija: Specifična refrakcija:

Napon pare i tačka ključanja Trutonovo pravilo: Remzi-Jungovo pravilo: Diringovo pravilo: Guldbergovo pravilo:

Napon pare Klapejronova jednačina: Klauzijus-Klapejronova jednačina: Zavisnost napona pare od pritiska:

Površinski napon Athezioni rad Kohezioni rad Uslov razastiranja

Razlika pritisaka Kelvinova jednačina

Viskoznost tečnosti Njutnov zakon

Zadatak 1. Molarne refrakcije za CH4 i C2H6 su 6,8 i 11,4 respektivno, izračunati atomske refrakcije za C i H. Rešenje: 2R(H)=2R(CH4)-R(C2H6)=13,6-11,4=2,2, R(H)=1,1 R(C)=R(CH4)-41,1=2,4

Zadatak 2. Indeks prelamanja gasovitog normalnog ugljovodonika, opšte formule CnH2n+2, je 1,00139 pri standardnim uslovima. Ako je R(H)=1,1 cm3/mol, a R(C)=2,42 cm3/mol, odrediti bruto formulu ugljovodonika. Pretpostaviti da je gas u idealnom gasnom stanju. Rešenje: 20,75=2,42n+1,1(2n+2)=4,62n+2,2 odakle je n=4 Bruto mol. formula: C4H10

Zadatak 3. Molarna refrakcija za kiseonik u etarskoj grupi je 1,643, za metan je 6,818, a za dimetil etar (CH3OCH3) je 13,279. Izračunati molarnu refrakciju za dietiletar. Rešenje: R(C2H6)=R(CH3OCH3)-R(O)=13,279-1,643=11,636 2R(H)=2R(CH4)-R(C2H6)=2 R(CH2)=R(CH4)-2R(H)=4,818 R(C2H5OC2H5)=R(CH3OCH3)+2R(CH2)=22,915.

Zadatak 4. Izračunati indeks prelamanja gasovitog broma na normalnim uslovima (0oC i 1 atm) ako je molarna refrakcija broma pri tim uslovima 12,2 cm3/mol. A) 1,0008 B) 1,1000 C) 1,1110 D)1,0800 E) 1,3335 F) 1,0002

4. Rešenje

Zadatak 5. Rastvor Co(NH3)63+ koncentracije 0,003 mol/L propušta 75% upadne svetlosti talasne dužine 500 nm pri dužini optičkog puta od 1 cm. Izračunati procenat apsorbovane svetlosti (apsorpciju) za rastvor koncentracije 0,002molL-1. A) 9% B) 25 C) 17,5 D) 20 E) 22,5 F) 2,0

Zadatak 5. Rešenje:

Zadatak 6 Ugao specifične rotacije rastvora d-etoksićilibarne kiseline u vodi je 33,02 odm-1g-1cm3. Izračunati koncentraciju kiseline u rastvoru u g dm-3, ako je ugao obrtanja ravni polarizovane svetlosti 2,02 stepena a dužina polarimetarske cevi 20 cm. A) 0,00306 B) 0,0305 C) 30,6 D) 136,1 E) 0,345

6. Rešenje

Primer 7: Indeks prelamanja gasovitog hlora na 20oC i 1 atm je 1,000768. Indeks prelamanja tečnog hlora na normalnoj tački ključanja je 1,385 a gustina je 1,56 g/mL. Izračunati zapreminsku polarizabilnosti hlora pri ovim uslovima. Rešenje: Za gasoviti hlor je molarna zapremina:

Rešenje: Za tečni hlor je molarna zapremina: Dobijene polarizabilnosti za razmatranja stanja hlora su u razumnoj saglasnosti.

Zadatak 8. Na 0oC, molarna polarizacija tečnog hlortrifluorida je 27,18cm3mol-1, njegova gustina iznosi 1,89 gcm-3 (a molarna masa 92,45 g/mol). Izračunati relativnu permitivnost tečnosti. Rešenje: Kako je: to je:

Zadatak 9. Molarna polarizacija fluorbenzenove pare je proporcionalna sa T-1 i iznosi 70,62cm3mol-1 pri 351,0K i 62,47 cm3mol-1 pri 423,3K. Izračunati polarizabilnost i dipolni momenat molekula. Rešenje:

Zadatak 9.

Zadatak 10. Na osnovu delimično popunjene tablice, nacrtaj semikvantitaivne zavisnosti polarizacija za svaku supstanciju od 1/T. Obrati pažnju na relativne odnose odsečaka i nagiba. Jedinjenje Rm/cm3mol-1 p/D Benzen o-dihlorbenzen voda etanol 26 3,8 12,8 3 1,8 1,7

Molarna refrakcija o-dihlorbenzena mora biti veća od one kod benzena, npr. 35 cm3/mol. Diploni momenat benzena treba da je nula jer molekul ima centar simetrije dok je diploni momenat o-dihlorbenzena veliki jer ima dve skoro paralelne polarne veze i recimo da iznosi 3. Zavisnosti na dijagramu su pravolinijske sa odsečkom Pm i nagibom srazmernim sa p2. etanol o-dihlorbenzen voda benzen

Zadatak 11. Izračunati diploni momenat molekula u kome su dipolni momenti veza 1,5 D i 0,80D pod uglom od 109,50o. Rešenje:

Zadatak 12. Zapreminska polarizabilnost vode je 1,4810-24cm3; izračunati dipolni momenat molekula, indukovan primenjenim električnim poljem jačine 1kV/cm. Rešenje:

Zadatak 13. Indeks prelamanja CH2I2 je 1,732 za svetlost talasne dužine 656nm. Njegova gustina na 20oC je 3,32gcm-3. Izračunati zapreminsku polarizabilnost molekula na ovoj talasnoj dužini (εo= M=267,8g/mol) Rešenje: gde je: Stoga je:

Zadatak 14. Dipolni momenat hlorbenzena je 1,57D a njegova zapreminska polarizabilnost je 1,2310-23cm3. Proceniti njegovu relativnu permitivnost na 25oC, kada je gustina 1,173 g/cm3 (M=112,6g/mol). Rešenje: Odavde je: gde je:

Stoga je:

Zadatak 16. Ako je veza napona pare (u mmHg) i temperature (u oC) heksana (C6H14) data jednačinom: odrediti napon pare na 25oC (u Pa) odrediti normalnu tačku ključanja.

Zadatak 16. Rešenje: a) b)

Zadatak 17. Napon pare neke tečnosti u temperatrskom intervalu od 200 do 260 K zadovoljava izraz: a)Izračunati entalpiju isparavanja tečnosti. b) Odrediti normalnu tačku ključanja tečnosti.

Zadatak 17. Rešenje a) Diferencijalni oblik K.K. jednačine je: Gornju jednačinu ćemo stoga diferencirati po T:

Zadatak 17. b) Rešenje: Napon pare pri normalnoj tački ključanja mora biti jednak pritisku od 1 atm odn. 760mmHg

Domaći Napon pare benzena između 10oC i 30oC zadovoljava jednačinu: Izračunati entalpiju isparavanja i Izračunati normalnu tačku ključanja benzena

Domaći Rešenje a) b)

Zadatak 18. Napon pare acetonitrila se menja sa temperaturom od 0,03 atm/step u blizini normalne tačke ključanja, koja je 80oC. Izračunati entalpiju isparavanja (u kJ/mol). Rešenje:

Zadatak 19. Entalpija isparavanja neke tečnosti je 14.4kJ/mol na 180 K, njenoj Tntk. Molarna zapremina njene pare je 14.5L/mol a tečnosti 115 cm3/mol na tački ključanja. Odrediti dp/dT iz Klapejronove jednačine i proceniti procenat greške u vrednosti dp/dT kada se određuje iz Klauzijus-Klapejronove jednačine.

Zadatak 19. Rešenje Klapejronova jednačina: Klauzijus-Klapejronova jednačina:

Zadatak 20. Napon pare etilena je dat kao funkcija od temperature sledećom jednačinom: Izračunati entalpiju ispatravanja etilena na njegovoj normalnoj tački ključanja od -103.9oC Rešenje Iz izraza za zavisnost napona pare od temperature diferenciranjem po temperaturi dobijamo izraz:

Zadatak 20. Klauzijus-Klapejronova jednačina je data izrazom: Stoga je: Entalpija isparavanja etilena na njegovoj tački ključanja je:

Zadatak 21. Normalna tačka ključanja piridina je 114oC. Na ovoj temperaturi gustina njegove pare je 2,5g/L a gustina tečnosti 0,8000g/cm3. Na izvesnoj višoj temperaturi T´ tečnost se proširila tako da je njena gustina 0,7900g/cm3. Izračunati ili proceniti sa objašnjenjem: a) toplotu isparavanja piridina b) tačku ključanja na vrhu planine gde je pritisak 740mmHg umesto 760 mmHg i c) gustinu pare piridina na temperaturi T´.

Rešenje: a) Korišćenjem Trutonovog pravila dobijamo: b) c) Iz zakona pravolinijskog dijametra zbir gustine parne i tečne faze može da se smatra da je nepromenjljiv. Na 114oC to je 800+2,5=802,5g/L. Gustina pare na T´ je onda 802,5-790=12,5g/L.

Zadatak 22.domaći Napon pare CCl4 raste za 4% po stepenu oko 25oC. Izračunati toplotu isparavanja (J/mol) i normalnu tačku ključanja CCl4 (K). Navesti sve pretpostavke i aproksimacije uključene u izvođenje jednačine za određivanje toplote isparavanja. Rešenje: Koristi se K.K. jednačina. Prema njoj je (dP/P)/dT=0,04. Onda je toplota isparavanja ΔHisp=0,048,3142982=29,533 kJ/mol. Normalna tačka ključanja može da se procene iz Trutonovog zakona:Tb=29533/87=338 K. Pretpostavke i aproksimacije: I i II zakon termodinamike, ravnoteža između tečnosti i pare, zanemarivanje molarne zapremine tečnosti u poređenju sa parom, pretpostavka idealnog ponašanja za paru.

Pitanja Šta je molarna refrakcija (molarna polarizacija, molarna zapremina, parahor) kakva je to veličina i koje jedinice ima u SI sistemu? Koje su glavne osobine tečnog (čvrstog) stanja? Šta je latentna toplota isparavanja (napon pare, tečka ključanja) i od čega zavisi?

Definisati kohezioni rad (athezioni rad) i napisati izraz kojim se može predstaviti. Šta je koeficijent viskoznosti (površinski napon) i koja mu je jedinice u SI sistemu? Šta je apsorpcioni spektar a šta su hromofore? Čemu je jednaka električna permitivnost i koje jedinice ima u SI sistemu?. Od ćega potiče dijamagnetizam i kod kojih supstancija se javlja?

Zadatak 23. Koliko molekula cetanola (površine preseka 2,5810-19m2) može biti adsorbovano na površinu sferne kapljice dodekana radijusan17,8nm? Rešenje:

Zadatak 24. Ugao dodira za vodu na čistoj staklenoj površini je skoro nula. Izračunati površinski napon vode na 20oC kada visina vode u cevi unutrašnjeg radijusa 0,3 mm iznosi 4,96cm. Gustina vode na 20oC je 998,2kg/m3.

Rešenje

Zadatak 25. Izračunati površinsku energiju jednog mola etanola na 25oC kada je etanol dispergovan do kapljica prečnika 500 nm. Površinski napon etanola na 25oC iznosi 22,8 mN/m a gustina 0,789 g/cm3 .

Rešenje Zapremina kapljice etanola iznosi: Masa kapljice etanola je: Ako je masa jednog mola etanola 4610-3kg tada mol etanola sadrži: Površina kapljice etanola je: Površina jednog mola etanola dispergovanog do kapljica prečnika 500 nm je: Čija je površinska energija:

Zadatak 26. Napon pare vode na 293,15 K je 0,024 atm, površinski napon 72,75mN/m a gustina 0,997 g/cm3. Izračunati napon pare vode (u Pa) na istoj temperaturi kada je voda dispergovana u kapljice prečnika 20 nm. Rešenje

Zadatak 27. Tečnost A ima dva puta veći površinski napon a upola manju gustinu od tečnosti B na 25oC. Ako se nivo tečnosti u kapilari uronjenoj u tečnost A popne do visine od 1 cm onda će se u istoj kapilari uronjenoj u tečnost B nivo podići do visine od: A) 0,25cm b) 0,5 cm c) 1cm d) 2 cm e) 4cm f) 10 cm Kako je to je visina h srazmerna sa γ/r. Kako je površinski napon tečnosti A 2 puta veći a gustina dva puta manja nego kod tečnosti B to će visina biti četiri puta manja kod tečnosti B nego kod tečnosti A. B)Pri istim uslovima maksimalni pritisak mehura će biti kod tečnosti A : a) 0,25 b) 0,5 c) 1 d) 2 e) 4 f) 10 puta vrednosti tečnosti B. Kako je maksimalni pritisak mehura znači srazmeran dvostrukom površinskom naponu, to će pritisak kod tečnosti A biti dva puta veći nego kod tečnosti B.

Zadatak 28. Izračunati do koje će se visine (m) podići nivo u kapilari poluprečnika 0,0234 cm kada se uroni u aceton čija je gustina 790 kg/m3 a površinski napon 23,210-3N/m na temperaturi merenja. Rešenje

Zadatak 29. Izračunati površinski napon anilina na 283 K ako se zna da je na temperaturi 293 K površinski napon anilina 43,410-3 N/m, a gustina 1022 kg/m3. Molarna masa anilina je 93,1 g/mol. Pretpostaviti da je u posmatranom temperaturskom intervalu gustina anilina konstanta. Konstanta k=2,12∙10-7JK-1mol-2/3.

Zadatak 29. Rešenje Iz jednačine: Sledi da je:

Zadatak 30. Odrediti energiju koja se oslobodi pri spajanju kišnih kapi pretpostavljajući da na jedinicu površine zemlje S padne sloj debljine h.Smatrati da je prečnik kapi koje stižu na zemlju k puta veći nego u visinama i da je d.

Zadatak 30. Rešenje Zapremina kišnice koja padne na površinu S je V=Sh. Broj kapi prečnika d u tom sloju je N: Tih N kapi je dobijeno spajanjem N1 manjih kapi prečnika d/k: Oslobođena energija je:

Zadatak 31. Na horizontalnu podlogu sa visine H padne kap žive mase m. Pri padu se ona razbije u n jednakih kapljica. Kolika količina toplote se oslobodi pri ovom procesu ako je površinski napon žive γ a gustina ρ. Smatrati da su kapljice sfernog oblika i da im je poluprečnik mnogo manji od visine H.

Zadatak 31. Rešenje Kako je : Prema zakonu o održanju energije je: