Question

Zmieszano mol H2O i mol D2O. Obliczuc sklad mieszaniny po ustaleniu sie równowagi w procentach wagowych, przy zalozeniu ze stezenie molowe skladników sa równe ( w rzeczywistosci nie sa dokladnie równe, ze wzgledu na niejenakowa energie wiazan H---O i D----O ).
odp. 35,1% D2O, 33,3% HDO, 31,6%H2O

Answer 1

D=deuter, czyli wodór zawierający w jądrze 1 proton i 1 neutron, z tlenem tworzy tzw. wodę ciężką.
H20 + D20 -> H2O + D2O + HDO
Masy cząsteczkowe tlenków wynoszą:
H2O =2*1+16 = 18 g/mol
HDO = 1+2+16 = 19 g/mol
D2O = 2*2+16 = 20 g/mol
Ponieważ stężenia molowe składników są jednakowe, to stosunek wag wynosi:
18:19:20 = 18x:19x:20x, można więc ułożyć równanie:
18x + 19x + 20x = 100%
57x = 100%
x = 100/57 %
H2O=18*100/57 = 31,6%
HDO=19*100/57 = 100/3 = 33,3%
D2O= 20*100/57 = 35,1%
Razem: 31,6% + 33,3% + 35,1% = 100%

Answer 2

H2O + D2O = 2 HDO
K=[HDO]²/[H2O][D2O]=1

[HDO]=x
[H2O]=1-x
[D2O]=1-x

K=x²/(1-x)(1-x)=1
x=0,5mol
mH2O = 0,5mol * 18g/mol = 9g
mD2O = 0,5mol * 10g/mol = 10g
m HDC = 0,5mol * 19g/mol = 9,5g

zw%H2O = 9/28,5 * 100% = 31,58%
zw%D2O = 10/28,5 * 100% = 35,09%
zw%HDO = 9,5/28,5 * 100% = 33,33%