Ha 200 g 40 °C-on telitett nikkel (II) -nitrát- oldatot 0 °C-ra hűtünk,115,7 g szilárd anyag válik ki. Mi a kivált kristályvíztartalmú só pontos képlete?

Használhatjuk a keverési egyenletet, hiszen kiindulunk egy oldatból, ami lehűl és egy telített oldat marad vissza, valamint kiválik egy kristályvizes só, ami pontosan ugyanúgy viselkedik mint egy oldat (van benne víz és só), tehát gyakorlatilag 3 különböző féle "oldattal" van dolgunk. Az egyenletünk:

m1*w1 = m2*w2 + (m1-m2)*w3

Jelentése: kiindulunk egy m1 tömegű és w1 tömegszázalékos oladtból, amit ha lehűtünk, szétválik egy 0°C-os telített oldatra és egy kristályvizes sóra. A kivált só tömege lesz az m2, és ennek lesz egy tömegszázaléka (w2) mert vizet is tartalmaz, és a visszamaradó 0 fokos oldat teszi ki a maradék tömeget (m1-m2), és annak lesz egy harmadikféle tömegszázaléka (w3). Lássuk miket tudunk.

m1=200 gramm, ennek kéne a tömegszázaléka. Tudjuk hogy ez egy 40 fokon telített oldat, amihez adtak meg oldhatósági adatot. Ha 100g víz 122,4 grammot old, akkor egy ilyen oldat 222,4 grammos lenne, vagyis a tömegszázaléka 122,4/222,4 *100% = 55%. Ez lesz tehát a w1. m2=115,7 gramm, mert ennyi só válik ki, ennek a tömegszázaléka lesz az ismeretlenünk mert nem tudjuk mennyi kristályvizet tartalmaz. És akkor van a w3 tömegszázalékos maradék oldatunk, ami a két tömeg különbsége vagyis 84,3 gramm, ehhez kéne még egy tömegszázalék, amit megint az oldhatóságból számolunk hiszen ez is telített oldat csak ez 0°C-os. Ilyen hőmérsékleten 100g víz old 79,6 g sót, tehát egy ilyen oldat tömege 179,6 gramm, innen pedig w3=79,6/179,6 *100%=44,3%. Az egyenletünk:

200*55 = 115,7*w2 + 84,3*44,3

Megoldva: w2=62,8%. Ez tehát a Ni(NO3)2 * n H2O szilárd só tömegszázaléka, vagyis ez adja meg nekünk, hogy a kristályvizes só tömegéből mennyit tesz ki a nikkel-nitrát. Ebből többféleképpen számolhatjuk a kristályvíztartalmat, talán az a legegyszerűbb ha fogjuk azt a 115,7 gramm kivált anyagot, és kiszámítjuk hogy ebből mennyi a nikkel-nitrát és mennyi a víz. 115,7-nek kell venni a 62,8%-át, ez 72,66 gramm, tehát a többi a víz, vagyis 43,04 gramm. Minket viszont az érdekel, hogy 1db nikkel-nitrát molekula hány db vízmolekulával kristályosodik, vagyis nekünk molszámok kellenének. A nikkel-nitrát moláris tömege 182,7 g/mol, a víznek 18, tehát a nikkel nitrát anyagmennyisége n=72,66/182,7=0,3977 mol, a vízre ugyanez 43,04/18=2,391 mol. Hány vízmolekula fog tehát jutni egy db nikkel-nitrátra? Hát nyilván 2,391/0,3977, vagyis kerekítve 6db. A só összegképlete tehát Ni(NO3)2 * 6 H2O.

Utóirat: a megoldásba te nikkel-szulfátot írtál, de feltételezem az csak elírás lehet, mivel egyrészt a szulfát 2- ion, tehát belőle nem kéne kettő, másrészt úgy nem is jönne ki jó megoldás :)

1. Mennyi sónk van ?

100 g víz 122,4 g nikkel(II)-nitrátot old.

222,4 g oldatban van 122,4 g nikkel(II)-nitrát

200 g oldatban van X g

x= 200*122,4/222,4= 110,1 g Nikkel(II)-nitrát

m(Ni(NO3)2) = 110,1 g

m(H2O) = 200-110,1 = 89,9 g

2. Mi van a hideg oldatban ?

200 -115,7 = 84.3 g

100 g vízben oldódik 79,6 g só = 179,6 g oldat

179,6 g oldatban van 79,6 g só

84.3 g oldatban van X g só

x= 84,3*79,6/179,6 = 37,36 g só és 84.3 g-37,36 g = 46,94 g

Hideg oldatban van :

m(só) = 37,36 g só

m(víz)= 46,94 g

3. Mi vált ki ?

m(Ni(NO3)2) = 110,1 g - 37,36 g = 72,71 g

m(víz) = 89,9 g - 46,94 g = 43 g

4. Mi a kivált anyagok molaránya ?

n= m/M

M(Ni(NO3)2) = 58.7+2*(14+3*16) = 182,7 g/mol

M(H2O) = 2+ 16 = 18 g/mol

n(Ni(NO3)2) = m(Ni(NO3)2) / M(Ni(NO3)2) = 72,71 g / 182,7 g/mol = 0,4 mol

n(H2) = m(H2O) / M(H2O) = 43 g / 18 g/mol = 2,388 mol

legyen y = 1/ n(Ni(NO3)2) = 2,5

n(Ni(NO3)2) * y = 1

n(H2) * y = 6

tehát a Ni(NO3)2 és a víz víz mólaránya a kivált anyagban 1:6

Megoldás : Ni(NO3)2*6 H2O