1 / 73

Dvokomponentni sistemi: razblaženi rastvori

Dvokomponentni sistemi: razblaženi rastvori. P od rastvorom se podrazumeva jednofazni sistem (bilo kog agregatnog stanja) od dve ili više komponenata u kome su hemijske vrste koje ga sačinjavaju dispergovane do veličine molekula. Pretpostavka : razmatra ju se sistemi čije

adair
Download Presentation

Dvokomponentni sistemi: razblaženi rastvori

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Dvokomponentni sistemi: razblaženi rastvori • Pod rastvorom se podrazumeva jednofazni • sistem (bilo kog agregatnog stanja) od dve ili • više komponenata u kome su hemijske vrste • koje ga sačinjavaju dispergovane do veličine • molekula. • Pretpostavka: razmatraju se sistemi čije • komponente • međusobno hemijski ne reaguju i • koji ne podležu elektrolitičkoj disocijaciji

  2. Tipovi rastvora Rastvorak Primer Rastvarač Faza gas gas vazduh Gas Koka-kola Tečnost gas tečnost Tečnost tečnost antifriz tečnost Tečnost čvrsto tečnost Koka-kola Čvrsto gas H2u Pt čvrsto Čvrsto čvrsto legure čvrsto

  3. Molarnost M molrastvorak/Lrastvor Molalnost molrastvorak/kgrastvarač m Koncentracija rastvora Definition Jedinice Symbol Maseni procenti % m/m (mrastvorak/mrastvor)x100 Zapreminski proc. % v/v (vrastvorake/vrastvor)x100 Masa/zapremina proc. % m/v (mrastvorake/vrastvor)x100 Parts per million ppm mgrastvorak/Lrastvor Parts per billion ppb µgrastvorak/Lrastvor

  4. masa rastvorka totalna masarastvora Maseni % rastvorka masa rastvorka Totalna masarastvora Mas % rastvorak= x 100 ppm rastvorak = x 10 6 Kada je koncentracija tako niska da je d ~ dvoda: ppm rastvorak(vodeni rastvor) = mg rastvorak/ Lrastvor ppb rastvorak = mass % x 10 9 ppbrastvorak(vodeni rastvor) = µg rastvorak/ Lrastvor

  5. Način izražavanja koncentaricije zavisi od osobina komponenataAko su komponente sličnih tački ključanja i topljenja onda se koriste molski udeli.Ako se komponente veoma razlikuju, onda se korste molaliteti ili molariteti

  6. Koligativne osobine Pri dodavanju rastvorka rastvaraču, osobine rastvarača se modifikuju. • Napon pare opada • Tačka mržnjenjaopada • Tačka ključanjaraste • Osmoza je moguća (osmotski pritisak) Ove promene se zovuKOLIGATIVNE OSOBINE. Ove osobine zavise samo odBROJAčestica rastvorka a ne i od PRIRODE I VRSTE rastvorenih čestica.

  7. Koligativne osobine • Kada se govori o koligativnim osobinama, • pretpostavlja se da je: • rastvorak neisparljiv tj. ne učestvuje u gasnoj fazi, • da ne gradi čvrst rastvor sa rastvaračem • njegova količina je mnogo manja od količine rastvarača, pa je stoga rastvor razblažen • rastvorak ne menja svoj hemijski oblik pri rastvaranju tj. ne reaguje hemijski sa rastvaračem, ne asosuje niti disosuje pri rastvaranju

  8. čist rastvarač Rastvarač+rastvorak

  9. Koligativne osobine Napon pare neke supstancije određen je težnjom čitavog sistema da isparavanjem pređe u neuređenije stanje. Ako se supstancija rastvori u rastvaraču postići će se već u tečnom stanju veći stepen neuređenosti nego u rastvaraču pa će se smanjiti težnja za isparavanjem i čitav sistem će postići isto povećanje entropije kada manja količina rastvarača ispari. Time se snižava napon pare rastvarača, a tačka ključanja povećava. Pri mržnjenju, jednakost hemijskih potencijala izmađu tečnog rastvora i čvrstog rastvarača će se postići pri nižoj temperaturi nego kod čistog tečnog rastvarača, jer prisustvo rastvorka u rastvoru dovodi do povećane entropije, pa će sistem težiti da zadrži stanje veće entropije i rastvor će mrznuti na nižoj temperaturi od čistog rastvarača.

  10. Koligativne osobine Relativno sniženje napona pare: Sniženje napona pare • isto za sve rastvore iste koncentracije (nezavisno od prirode rastvarača) • ne zavisi od temperature • Da bi ovo bilo ispunjeno potrebno je da je diferencijalna toplota razblaživanja jednaka nuli tj. da je rastvor idealan Rastvarač Rastvor

  11. Koligativne osobine Relativno sniženje napona pare: Sniženje napona pare Uticaj rastvorka na napon pare rastvora • isto za sve rastvore iste koncentracije (nezavisno od prirode rastvarača) • ne zavisi od temperature • Da bi ovo bilo ispunjeno potrebno je da je diferencijalna toplota razblaživanja jednaka nuli tj. da je rastvor idealan Rastvarač Molekuli rastvarača Rastvor Neisparljivi molekuli rastvorka

  12. Isparavanje čistog rastvarača i isparavanje rastvora

  13. Koligativne osobine-sniženje napona pare • Von Babo • Raoult p = p0x1 Raulov zakon:u razblaženom rastvoru napon pare isparljivog tastvarača srazmeran je svojoj koncentraciji u rastvoru izraženoj u molskim frakcijama, pri čemu je konstanta proporcionalnosti jednaka naponu pare čistog rastvarača.

  14. Koligativne osobine-sniženje napona pare Merenjem relativnog sniženja napona pare moguće je odrediti molarnu masu rastvorene supstancije M2 • Metode za merenje relativnog sniženja napona pare: • diferencijalna, dinamička, transpiraciona, metoda tačke rose ili izopiestička

  15. Koligativne osobine- povišenje tačke ključanja Tk = Tk  Tk0AB (p0 p) /p0AC Relativno sniženje napona pare razblaženog rastvora srazmerno je molskoj frakciji rastvorene supstancije (što predstavlja drugi oblik Raulovog zakona) pa je i povišenje tačke ključanja srazmerno samo koncentraciji rastvorka u molskim frakcijama, a ne zavisi od njegove prirode.

  16. Koligativne osobine Povišenje tačke ključanja Tečnost Čist tečni rastvarač Čvrsto Rastvor Čist čvrst rastvarač Tačka ključanja rastvora Tačka ključanja rastvora Tačka ključanja rastvarača Tačka ključanja rastvarača Trojna tačka rastvora

  17. Koligativne osobine- povišenje tačke ključanja Ravnoteža tečni rastvor-para na Tk - za x2=0 x2<<1ln(1 x2)  x2

  18. Koligativne osobine- povišenje tačke ključanja Lisp,m=Hisp,m Tk  Tk0 Tk02 m-molalnost ebulioskopska konstanta

  19. Koligativne osobine Sniženje tačke mržnjenja Tečnost Čist tečni rastvarač Čvrsto Rastvor Čist čvrst rastvarač Tačka ključanja rastvora Tačka mržnjenja rastvora Tačka mržnjenja rastvarača Tačka ključanja rastvarača Trojna tačka rastvora

  20. Koligativne osobine- sniženje tačke mržnjenja Ravnoteža čvrst rastvarač-para - Ravnoteža prehlađeni rastvarač-para pč = p1 P t=p1o p1/pt = x1 na Tm x2<<1, ln(1 x2)  x2

  21. Koligativne osobine- sniženje tačke mržnjenja • Sniženje tačke mržnjenja izvedeno uz aproksimacije: • da se para (iznad čvrste kao i iznad tečne faze) ponaša po zakonima idealnog gasnog stanja • da je zapremina pare mnogo veća od zapremine tečnosti odnosno čvrste faze • da za rastvarač važi Raulov zakon • latentna toplota topljenja čvrstog rastavarača je konstantna, nezavisna od temperature • rastvorak je neisparljiv, nije asosovan ni disosovan u rastvoru i da ne gradi jedinjenje sa rastvaračem • da se samo rastvarač izdvaja kao čvrsta faza

  22. Koligativne osobine- sniženje tačke mržnjenja • Ispravnost primenjenih aproksimacija proverava se • poređenjem rezultata eksperimentalnih merenja sa • rezultatima dobijenim teorijskim izračunavanjem. • Pokazalo se da je sniženje tačke mržnjenja zaista • srazmerno molalitetu rastvora. • Slaganje izmerene i izračunate vrednosti za krioskopsku • konstantu za poznatu molalnost rastvora. Primena: antifriz (glikol), krv kod polarnih životinja (glicerol)

  23. Kb Kf t.k.(°C) t.t. (°C) Rastvarač 0.00 0.512 1.86 100.0 Voda 3.07 3.90 118.5 16.6 Sirćetna kiselina 80.1 2.53 5.1 Benzen 5.5 178 208.1 40 Kamfor 5.95 Kf and Kb (°C kgsolvent mol -1solute)

  24. Van’t Hoff-ov faktor i Faktor koji uzima u obzir odstupanje koligativnih osobina zbog elektrolitičke osobine rastvorka da disosuje na jone i time povećava broj čestica u rastvoru Može se meriti kao: • Tipične vrednosti za neelektrolite (urea, saharoza, glukoza) i=1 • Za elektrolitičke rastvore

  25. Koligativne osobine rastvoraelektrolita 1.00 m NaCl u vodi: T.M.= -3.37C (ne –1.86C kako se očekuje)! Koligativne osobine zavise od broja čestica Setimo se: NaCl Na+ + Cl- Imamo2.00mčestice i treba da dobijemoT.M: -(2x1.86oC) = -3.72oC Uticaj unutrašnjih privlačenja dovodi do razlike u izmerenoj i izračunatoj vrednosti T.M. za jonske vrste. Van’t Hoff-ov faktor omogućava nalaženje stepena disocijacije elektrolita

  26. Osmoza molekuli vode molekuli rastvorka Osmoza je kretanje vode (rastvarača) kroz polupropustljivu membranu iz oblasti nižeg osmotskog potencijala u oblast višeg osmotskog potencijala Kretanje vode razblažen rastvor koncentrovani rastvor

  27. Čist rastvarač/rastvor 48 feet Morska voda Čista voda Sea water Pure Water

  28. Koligativne osobine Osmoza Razblaženi rastvor Koncentrovani rastvor Polupropustljiva membrana Rastvarač prolazi a rastvorak ne!

  29. Osmoza je pojava spontanog prolaska rastvarača kroz polupropustljivu membranu u rastvor, ili generalano prolaz rastvarača iz razblaženijeg u koncentraovaniji rastvor, kada su rastvori razdvojeni polupropustljivom membranom, naziva osmozom. Osmoza

  30. Osmoza Ako se posuda koja je povezana sa živinim manometrom napuni rastvorom i zatvori, a zatim spusti u čist rastvarač, tada usled osmoze rastvarač prodire u rastvor kroz membranu stvarajući pritisak koji se meri manometrom. Ovaj pritisak kojim treba delovati na rastvor da bi se sprečio prolazak rastvarača u rastvor kroz polupropustljivu membranu naziva se osmotskim pritiskom.

  31. Potencijal vode Potencijal vode je merilo mogućnosti molekula vode da se kreću u rastvor. Voda se uvek kreće osmozom iz manje negativnog u više negativan potencijal vode. Najviši moguć potencijal vode je onaj za čistu vodu i on iznosi 0, svi ostali rastvori imaju negativan potencijal vode. Potencijal vode se meri u Pa. čista voda 0 kPA razblaženi rastvor –200kPa koncentrovani rastvor –500 kPa voda difunduje od 0 do –200 kPa voda difunduje od –200 do –500 kPa

  32. Osmoza Feferovi eksperimenti nisu bili savršeni ali su ipak poslužili kao eksperimentalna osnova Van’t Hofu za uočavanje analogije u ponašanju gasova i razblaženih rastvora Zaključak o proporcionalnosti osmotskog pritiska sa koncentracijom razblaženog rastvora analogan je Bojl-Mariotovom zakonu za gasove Vm = const1 Proporcionalnost osmotskog pritiska sa temperaturom znači da se Šarlov zakon može primeniti na razblažene rastvore: /T = const2

  33. Osmoza Kombinovanjem ova dva izraza dolazi se do izraza: Vm = const T Van’t Hof je pokazao da konstanta u gornjoj jednačini, odgovara vrednosti molarne gasne konstante R. Do ovog zaključka je došao poredići osmotski pritisak saharoze i gasni pritisak vodonika pri istoj temperaturi i istim koncentracijama. Vm = RT  = CM RT Van’t Hof-ova jednačina

  34. Osmoza-termodinamičko izvođenje Van’t Hofove jednačine lnx1 = =ln(1 x2)  x2 RTx2 = Vm x2 n2/n1i n1Vm=V1

  35. Osmoza Ova jednačina važi za beskonačno razblažene rastvore neelektrolita. Jedno vreme je korišćena kao kriterijum za utvrđivanje idealnosti nekog rastvora. Odstupanje nekog rastvora od idealnog ponašanja izražava se Van’t Hofovim faktorom i: V = iRT

  36. Semipermeabilne Membrane Idealnasemipermeabilna membrana je propustljiva samo za rastvarač (najčešće voda) a nepropustljiva za sve rastvorke . ==================================================== Permeabilne Membrane Permeabilne membranedozvoljavaju prolaz svih rastvorenih supstanci i rastvarač (uglavnom voda).

  37. Semipermeabilne Membrane Polupropustljiva membrana se može definisati kao bilo koja faza koja razdvaja dva rastvora različitih koncentracija, dozvoljavajući protok čistog rastvarača, a zadržavajući rastvorenu susptanciju.

  38. Polupropustljive membrane Prirodne polupropustljive membrane: zidovi biljnih i životinjskih ćelija, zidovi bakterija, krvni sudovi, razlicite opne, bešike i biljna tkiva. -Imaju različite stepene permeabilnosti, razlišitih su debljina (reda nm) i različitih velišina pora (reda 10nm). -Propustljive su za: H2O, CO2, O2 i N2 kao i za organske molekule, a nepropustljive su za proteine i polisaharide. Neorganske soli i disaharidi prolaze vrlo sporo kroz njih.

  39. Sintetičke membrane: - celofanske (glavna komponenta celuloza) - poliestarske (na bazi poliestarskih polietilena) - jonoizmenjivačke čija je struktura smolasta sa otvorima, slična sunđerima i sadrži kontinualnu mrežu vode. Primena: -za dijalizu, kao ultrafilteri i kao ambalažni materijal.

  40. Osmotski pritisak jeVEOMAosetljiva mera molarnosti Morska voda sadrži 3.4 g NaCl po litru M = 3.4 g/58.5 g/L = 0.0582 M Π =(0.0582 mol/L)(0.0821L atm/mol K )(298K) Π = 1.42 atm 1 atm odgovara stubu vode od 10.34 m dužine (1.42 atm)(10.34 m/atm) = 14.68 m (14.68 m)(3.28 ft/m) ~ 48 stopa

  41. Osmometrija 1 Osmotski pritisak se relativno lako meri, pa se koristi za određivanje molarne mase velikih molekula (proteini, sintetički polimeri) . Vant Hofova jednačina se može pisati u virijalnom obliku: Osmotski pritisak se meri za različite koncentracije c i crta /c u funkciji c i određuje molarna masa supstancije B Odsečak je 0,21 cmL/g

  42. Osmometrija 2 Razmotrićemo primer polivinil-hlorida rastvorenog u cikloheksanu na 298K Pritisak se izražava preko visine stuba rastvora gustine 0,98g/cm3. Koristimo jednačinu gde je [CM]=c/M , c je masena koncentracija. Osmotski pritisak je

  43. Osmometrija 3 Crtamo h/c u funkciji od c. Dobija se prava linija čiji je odsečak za c=0 jednak RT/gM. Podaci za odsečak daju za h/c=0,21. Dalje je:

  44. Hipertoni rastvor Hipertoni rastvor sadrži visoku koncentraciju rastvorka u odnosu na drugi rastvor na primer citoplazmu ćelije. Voda dufunduje iz ćelije kad je stavljena u hipertoni rastvor što izaziva smežuranje ćelije.

  45. Hipotoni rastvori Hipotoni rastvori imaju nisku koncentraciju rastvorka u odnosu na različite rastvore tj. citoplazmu ćelije. Voda difunduje u ćeliju kada se stavi u hipitoni rastvor što znači da ćelija bubri dok ne pukne..

  46. Izotoni rastvori Izotoni rastvori imaju istu koncentraciju kao i drugi rastvor npr. citoplazma ćelije. Voda difunduje u i iz ćelije istom brzinom kada je stavljena u izotoni rastvor. Fluid koji okružuje telo ćelije je izotoni.

  47. Postoje mnogi primeri osmoze u praktičnom životu. Na primer, eritrociti raspoređeni u hipertonoj ekstracelularnoj tečnosti će smanjivati zapreminu zbog osmoze. Ovo se ne dešava u zdravom organizmu jer je ekstracelularna tečnost - plazma izotona sa crvenim krvnim zrnacima. © Brooks/Cole - Thomson Learning

  48. Biljne i životinjske ćelije u različitim rastvorima izotoni rastvor hipotoni rastvor hipertoni rastvor životinjska ćelija biljna ćelija

  49. Koligativne osobine Osmoza • Smežuravanje i Hemoliza:

  50. Smežuravanje crvenih krvnih zrnaca, Elektronska mikrografija

More Related