Read RASTVORI text version

RASTVORI

DISPERZNI SISTEMI OSOBINE PRAVIH RASTVORA ELEKTROLITI RAVNOTEE U RASTVORIMA ELEKTROLITA KOLOIDI

DISPERZNI SISTEMI

· Disperzija (lat.) rasprsivanje, rasipanje · Disperzni sistem je smesa u kojoj su jedna ili vise supstanci rasprsene u nekoj drugoj supstanci u obliku sitnih estica · Disperziono sredstvo ­ supstanca u kojoj se vrsi disperzija · Dispergovana faza ­ supstanca(e) koje se disperguju

DISPERZNI SISTEMI

Podela disperznih sistema prema veliini dispergovanih estica:

Pravi rastvori Koloidni sistemi Grubo disperzni sistemi

Veliina estica (nm)

Stabilnost

<1 (molekuli i joni)

Stabilni

1 - 100

Ne taloe se spontano (mogu se destabilizovati)

> 100

Nestabilni

Pravi rastvori

· Homogene smese dve ili vise supstanci · Sastoje se od najmanje dve komponente · Rastvara · Rastvorna susptanca (rastvorak) · Pravi rastvori se dele prema agregatnom stanju:

Podela pravih rastvora prema agregatnom stanju

RASTVOR

AGREGATNO STANJE Rastvaraa Rastvorka GAS TENO VRSTO GAS TENO VRSTO GAS TENO VRSTO Vazduh Vlaan gas Dim Kiseonik u vodi Etanol u vodi So u vodi H2 u Pt Legure Legure Neki primeri

GASNI TENI

GAS TENO VRSTO

VRSTI

RASTVARA

· Rastvara je supstanca koja ima isto agregatno stanje kao i dobijeni rastvor · Ako su rastvara i rastvorak istog ageratnog stanja (teno ­ teno) onda je rastvara supstanca iji je udeo u smesi vei

RASTVORAK

Seer (vrst)

RASTVARA

Voda (tena)

RASTVOR

Teni

Kiseonik (gas)

Etanol (teni) (45%)

Voda (tena)

Voda (tena) (55%)

Teni

Teni

PROCES RASTVARANJA

Jaina meudejstva izmeu estica rastvaraa i rastvorka je vea od jaine meudejstva izmeu estica rastvaraa i estica rastvorka zasebno. Tri faze u nastajanju rastvora: 1. Razlaganje rastvorka u najsitnije estice 2. Prevazilaenje meumolekulskih sila u rastvarau, da se napravi mesto za estice rasvorka 3. Omoguavanje interakcije izmeu estica rastvaraa i rastvorka radi formiranja rastvora

PROCES RASTVARANJA

PROCES RASTVARANJA

Primer rastvaranja NaCl

· Vodonine veze izmeu molekula vode se prekidaju · kristali NaCl se razlau na Na+ i Cl· nastaju veze jon ­ dipol · joni su hidratisani

Solvatacija

· Molekule rastaraa okruuju estice rastvorka zbog privlanih sila · Ovaj proces se naziva solvatacija (u sluaju vode ­ hidratacija) · Solvatizovane estice su odvojene jedne od drugih

U toku procesa rastvaranja poveava se entropija

U toku procesa rastvaranja poveava se entropija

Rastvaranje kao ravnoteni proces

· rastvaranje: rastvorak + rastvara rastvor · kristalizacija: rastvor rastvorak + rastvara · zbirno: rastvorak + rastvara rastvor

ZASIENI RASTVOR

· Rastvor u kome je rastvorena maksimalna koliina supstance u datom rastvarau, na datoj temperaturi je zasieni rastvor. · U zasienom rastvoru uspostavljena je dinamika ravnotea izmeu procesa rastvaranja i kristalizacije. · Sadraj rastvorne suspatance u zasienom rastvoru je stalan.

NEZASIENI RASTVORI

Nezasieni rastvori sadre manje rastvorene supstance od zasienih.

PREZASIENI RASTVORI Sadre vise rastvorene supstance nego zasieni rastvori. Veoma su nestabilni.

RASTVORLJIVOST

· Rastvorljivost je merilo sposobnosti neke supstance da se rastvara u datom rastvarau. · Sastav zasienog rastvora je kvantitativno merilo rastvorljivosti neke supstance. · Moe se izraiti na razliite naine: · vrste i tene supstance: broj grama rastvorka koji se rastvara u 100 g rastvaraa na datoj temperaturi dajui zasien rastvor

FAKTORI KOJI UTIU NA RASTVORLJIVOST · Pored vrste rastvorne supstance i rastvaraa na rastvorljivost najvise utie temperatura. · Na rastvorljivost gasova u tenostima pored temperature jos utie i pritisak.

· SLINO SE RASTVARA U SLINOM · Razmotriemo:

· Rastvorljivost vrstih supstanci u tenostima · Rastvorljivost tenosti u tenostima · Rastvorljivost gasova u tenostima

SLINO SE RASTVARA U SLINOM PODELA RASTVARAA

RASTVARA VRSTA

STRUKURNO SVOJSTVO

Voda, H2O

Etanol, C2H5OH Aceton,

O CH3 C CH3

Polaran

Polaran Polaran

O-H

O-H C=O

Toluen, C7H8

Nepolaran C-C i C-H

Heksan, C6H14

Dietil etar, CH3CH2-O-CH2CH3

Nepolaran C-C i C-H

Nepolaran C-C, C-H i C-O

SLINO SE RASTVARA U SLINOM

SLINO SE RASTVARA U SLINOM

Rastvorljivost vrstih supstanci u tenostima

Zavisnost od temperature

Rastvorljivost tenosti u tenostima

Postoje tri mogunosti: 1. Potpuno mesanje, nema dva sloja. (Mesljive tenosti) 2. Ne mesaju se, ima dva sloja pri svim temperaturama. (Nemesljive tenosti) 3. Ogranieno mesanje, postoje dva sloja do odreene temperature a onda sistem prelazi u potpuno mesanje

Mesljive i nemesljive tenosti

Rastvorljivost gasova u tenostima

Rastvorljivost gasova u tenostima zavisi od: · Prirode gasa i rastvaraa · temperature · Pritiska gasa koji je u dodiru sa tenosu Razmatraemo rastvorljivost raznih gasova u vodi.

Uticaj prirode gasa

· Gasovi koji hemijski ne reaguju sa vodom slabo se u njoj rastvaraju (H2, O2, N2, CO, He) · Gasovi koji se dobro rastvaraju u vodi sa njom reaguju hemijski (CO2, NH3, HCl...) CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq) Rastvorljivost gasova u vodi na raznim temperaturama (dm3 gasa/dm3 vode) Gas 0 N2 0,0236 Rastvorljivost pri temperaturi ( oC) 20 0,0160 40 0,0125

O2

CO2 NH3

0,049

1,713 1300

0,031

0,878 710

0,023

0,530 508

Uticaj temperature

Sa porastom temperature opada rastvorljivost gasova u vodi.

Uticaj temperature

Zagrevanjem vode mogu se odstraniti rastvoreni gasovi

Uticaj pritiska Henrijev zakon

· Rastvorljivost gasova pri konstantnoj temperaturi upravo je proporcionalna pritisku gasa nad tenosu.

Cg

k Pg

Uticaj pritiska Henrijev zakon

Uticaj pritiska Henrijev zakon

OSOBINE RAZBLAENIH RASTVORA DIFUZIJA

Pojava uzajamnog prodiranja estica rastvorene supstance i rastvaraa je difuzija. Proces difuzije se ubrzava mesanjem i zagrevanjem.

Difuzija

OSOBINE RAZBLAENIH RASTVORA OSMOZA · Prodiranje ili premestanje molekula vode (rastvraa) kroz polupropustljivu membranu u pravcu vee koncentracije rastvorene supstance naziva se osmoza. · Polupropustljiva membrana ima osobinu da propusta samo molekule rastvraa a zadrava molekule rastvorne susptance.

Proces osmoze

Osmotski pritisak

Osmotski pritisak

· Osmotski pritisak je onaj pritisak koji treba dati rastvoru da bi se prekunula osmoza, to jest da se zadre molekule rastvraa od prolaska u rastvor kroz polupropustljivu membranu. · Osmotski pritisak je proporcionalan koncentraciji rastvora i apsolutnoj temperaturi.

C RT

Poreenje osmotskih pritisaka razliitih rastvora

Primena osmoze

Primena osmoze DIJALIZA

Primena osmoze Reversna osmoza

Koligativne osobine rastvora

Osobine rastvora koje zavise samo od broja estica rastvorne supstance nazivaju se koligativne osobine. Koligativne osobine su: · snienje napona pare rastvora · snienje take mrnjenja rastvora · poveanje take kljuanja rastvora · osmotski pritisak

Snienje napona pare rastvora

· Pri dodavanju neisparljivih sastojaka rastvarau napon pare dobijenog rastvora postaje nii od napona pare istog rastvaraa.

Snienje napona pare rastvora I Raulov zakon

Snienje napona pare rastvaraa iznad rastvora na konstantnoj temperaturi direktno je proporcionalno molskom udelu rastvorne supstance.

p0

p

p

p0

B

Promene napona pare sa temperaturom

Posledice snienja napona pare Fazni dijagram vode

Snienje take mrnjenja rastvora Poveanje take kljuanja rastvora

Snienje take mrnjenja rastvora odnosno poveanje take kljuanja rastvora proporcionalno je molalitetu rastvora.

t m Ke b B tk Kk b B

Primena koligativnih osobina rastvora

Elektroliti

· Vodeni rastvori elektrolita provode elektrinu struju · Vodeni rastvori neelektrolita ne provode elektrinu struju

Rastvori elektrolita sadre jone · Joni u rastvoru nastaju elektrolitikom disocijacijom · Elektrolitika disocijacija je spontani proces izdvajanja jona iz jonskih kristalnih resetki ili iz molekula sa polarnim kovalentnim vezama dejstvom polarnih molekula vode.

Elektrolitika disocijacija

Jaki i slabi elektroliti

· Ne poseduju svi elektroliti istu sposobnost elektrolitike disocijacije.

Jaki i slabi elektroliti

Stepen elektrolitike disocijacije

· Stepen elektrolitike disocijacije je odnos broja disociranih molekula i ukunog broja molekula koji je bio pre disocijacije. · Vrednost stepena elektrolitike disocijacije zavisi od: · vrste elektrolita · koncentracije elektrolita · temperature

N N0

Jaki i slabi elektroliti

Vrsta jedinjenja Jaki Kiseline elektroliti Baze Soli Slabi Kiseline elektroliti Baze

Sastav rastvora

Provodljivost rastvora dobra

Iznad Voda 0,3 Joni

Ispod Voda 0,3 Joni Molekuli

slabija

Koligativne osobine rastvora elektrolita Vant Hofov korekcioni faktor i

· Korekcioni faktor predstavlja poveanje ukupnog broja estica u rastvoru elektrolita u odnosu na rastvor neelektrolita iste molalnosti.

· Snienje napona pare rastvaraa iznad rastvora:

·

P = Po . (B) . i

Snienje take mrnjenja rastvora:

· · · ·

tm = Km(r) . b(B) . i

Povisenje take kljuanja rastvora:

i

· i=1+

N' N

(z - 1)

tk = Kk (r) . b (B) . i

Osmotski pritisak:

· ·

=c.R.T.i

Tipovi elektrolita

Tipovi elektrolita Joni u vodenom rastvoru Jaina elektrolita Primer

SOLI

KISELINE BAZE

Joni metala (katjoni) i joni kiselinskog ostatka (anjoni)

H+ ili H3O+ (katjon) i joni kiselinskog ostatka (anjoni) Joni metala (katjoni) i OH(anjon)

Jaki

NaCl, Na2SO4, CaCl2, NaHCO3, CuSO4·5H2O

HCl, H2SO4, H3PO4, HClO4, CH3COOH, HCN NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH4OH, CH3NH2

Jaki Slabi

Jaki Slabi

Kiseline

Kiseline · imaju kiseo ukus · sa metalima izdvajaju vodonik · plavi lakmus boje crveno · neutralisu se bazama

BAZE

Baze · imaju lunat ukus · klizave su pod prstima · crveni lakmus boje plavo · neutralisu se kiselinama

Sta su kiseline i baze?

· Arenijusova teorija · Brensted-Lorijeva teorija · Luisova teorija

Arenijusova teorija

Kiselina ­ jedinjenje koje poveava [H+] ili [H3O+] u vodi

HCl(aq) +H2O(l) HNO3(aq)+H2O(l) H3O+(aq) + Cl-(aq) H3O+(aq) + NO3-(aq)

Baza - je jedinjenje koje poveava [OH-] u vodi

NH3(aq) + H2O (l) NH4+(aq) + OH-(aq)

Arenijusova teorija

Arenijusova teorija Reakcija neutralizacije

· H+ iz kiseline i OH- iz baze daju vodu dok katjon baze i anjon kiseline daju so. HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) U jonskom obliku: H+ + Cl- + Na+ + OH- Na+ + Cl- + H2O(l)

Reakcija neutralizacije se svodi na reakciju H+ i OH-

H+ + OH- H2O(l)

Brensted-Lorijeva teorija

Kiselina : davalac (donor) protona Baza : primalac (akceptor) protona

Brensted-Lorijeva teorija

NH3(aq) + H2O (l) NH4+(aq) + OH-(aq)

baza baza

kiselina kiselina

kiselina

baza

konjugovana kis. konjugovana baza

Konjugovani par kiselina ­ baza je vezan preko otpustanja i primanja protona (H+)

Brensted-Lorijeva teorija Konjugovani parovi

U reakciji: H2O + NH3 HO­ + NH4+:

H2O i OH- ine Konjugovani par Kiselina ­ konjugovana baza

NH3 i NH4+ ine Konjugovani par Baza ­ konjugovana kiselina

Luisova teorija

· Luisova kiselina je primalac (akceptor) elektronskog para. To su uglavnom katjoni i neutralni molekuli sa upranjenim valentnim orbitalama, kao Al3+, Cu2+, H+, BF3. · Luisova baza je davalac (donor) elektronskog para. To su uglavnom anjoni i neutralni molekuli sa slobodni elektronskim parovima, kao H2O, NH3, O2­. · Veza koja se tom prilikom ostvaruje je koordinativno ­ kovalentna veza

Luisova teorija

Jacina kiselina i baza

A. Jaki elektroliti ­ 100% disocirani

- soli, jake kiseline, jake baze

NaCl (s)

H2O

Na+ (aq) + Cl- (aq)

H3O+ (aq) + ClO4- (aq)

HClO4 (aq) + H2O (l) NaOH (s)

H2O

Na+ (aq) + OH- (aq)

B. Slabi elektroliti ­ nisu potpuno disocirani

- slabe kiseline, slabe baze

CH3COOH

NO2- (aq) + H2O (l)

CH3COO- (aq) + H+ (aq)

OH- (aq) + HNO2 (aq)

Jake i slabe kiseline

Jaki elektroliti

Slabi elektroliti

Sta je H+ (aq)?

H

+

H

H2O

H O+ H

H

H3O+

H+

H O H + H

H5O2

+

OH2 + O H H2O

H9O4+

H O H

H

Konstanta disocijacije

CH3COOH(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CH3COO-(aq)

konstanta ravnotee za ovu reakciju je:

K

H3O+ CHCOOCH3COOH H2O

Ka

H+ CH3COOCH3COOH

K 55,5 mol/ dm

3

Znaenje Ka i Kb

· sto je vea vrednost konstante disocijacije kiseline ili baza to je dati elektrolit jaa kiselina ili baza · sto je vea vrednost konstante disocijacije poloaj ravnotee disocijacije je vise pomeren u korist jonizovanog oblika elektrolita.

Konstante disocijacije kiselina

Kiselina Ka Konjug. baza F­ NO2 ­ C9H7O4 ­ HCO2 ­ C6H7O6 ­ C6H5CO2 ­ CH3CO2 ­ CN ­ C6H5O ­ Kb 1.4 x 10 ­11 2.2 x 10 ­11 3.3 x 10 ­11 5.9 x 10 ­11 1.3 x 10 ­10 1.5 x 10 ­10 5.6 x 10 ­10 2.0 x 10 ­5 7.7 x 10 ­5

HF 7.1 x 10 ­4 HNO2 4.5 x 10 ­4 C9H8O4 (aspirin) 3.0 x 10 ­4 HCO2H (mravlja) 1.7 x 10 ­4 C6H8O6 (askorbinska) 8.0 x 10 ­5 C6H5CO2H (benzoev) 6.5 x 10 ­5 CH3CO2H (siretna) 1.8 x 10 ­5 HCN 4.9 x 10 ­10 C6H5OH (fenol) 1.3 x 10 ­10

Autojonizacija vode

voda je veoma slab elektrolit i u veoma maloj meri disocira prema jednaini: 2 H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq) H2O(l) H+(aq) + OH- (aq)

Jonski proizvod vode

H2O(l) H+(aq) + OH- (aq)

K H OH H2O

U razblaenim vodenim rastvorima koncentracija vode ostaje praktino konstantna tako da sledi:

Kw = [H+] [OH-] = 110-14 mol2/dm6 (25 oC)

Jonski proizvod vode je proizvod koncentracija vodonikovih i hidroksidnih jona u vodenim rastvorima i konstantna je vrednost na konstantnoj temperaturi.

pH i pOH

· pH je negativni dekadni logaritam koncentracije vodonikovih jona pH = - log [H+] · pOH je negativni dekadni logaritam koncentracije hidroksidnih jona pOH = - log [OH-] · veza izmeu pH i pOH pH + pOH = 14

Odnos izmeu pH i [H+] i [OH-]

Znaenje pH

· promena pH vrednosti od jedne pH jedinice oznacava promenu koncentracije vodonikovih jona od 10 puta, a promena od 2 pH jedinice 100 puta, 3 pH jedinice 1000 puta itd.

Rastvori soli Hidroliza (protoliza) soli

Vrsta soli

So jake baze i jake kiseline

Primer

NaCl

Hidroliza Reakcija NE DA DA

rastvora soli Neutralna

Bazna Kisela

Kisela ili bazna Zavisi od Ka Kb

So slabe kiseline i CH3COONa jake baze So jake kiseline i slabe baze NH4Cl

So slabe kiseline i CH3COONH4 DA slabe baze

Rastvori soli Hidroliza (protoliza) soli

(1) CH3COONa(aq) CH3COO-(aq) + Na+(aq) + (2) H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) CH3COOH(aq) (3) Ravnotee u rastvoru natrijum-acetata

Puferi

· Puferi (puferske smese ili regulatori pH) predstavljaju takve sisteme koji su sposobni da se odupiru promeni pH u rastvorima. · Puferi ili puferske smese se sastoje od slabe kiseline i njene soli koja sadri isti anjon ili od slabe baze i njene soli koja sadri isti katjon. · acetatni puferski sistem (CH3COOH, CH3COONa); amonijani (NH3, NH4Cl); karbonatni (NaHCO3, Na2CO3) i fosfatni (NaH2PO4 i Na2HPO4 ili Na2HPO4 i Na3PO4).

Delovanje pufera Odupiranje promeni pH

Delovanje pufera Ravnotee

CH3COONa(aq) Na+(aq) + + CH3COO-(aq) H (aq) +

CH3COOH(aq)

Ravnotee u acetatnom puferskom sistemu

Delovanje pufera Dodavanje jake kiseline ili baze

· Acetatni puferski sistem se sastoji od CH3COOH i CH3COONa · Dodavanje jake baze:

· CH3COOH + NaOH

· CH3COONa + HCl

CH3COONa + H2O

CH3COOH + NaCl

· Dodavanje jake kiseline:

Delovanje pufera Dodavanje jake kiseline ili baze

Puferi Izraunavanje pH

Ck H Ka Cs Cb OH Kb Cs pH pKa Ck log Cs

Konc. Koc. H+ Kiseline Konc. Soli

Puferski kapacitet

· Ograniena je koliina jake kiseline ili baze koja se moe dodati bez vee promene pH · Puferski kapacitet dCb

dpH · Puferski kapacitet zavisi od koncentracije komponenti pufera i pH pufera · PRAVILO: Optimalni dijapazon pH primene pufera: pH = pKa 1

Puferski kapacitet Optimalno podruje primene pufera

Puferski kapacitet Zavisnost od koncentracije i pH

PROIZVOD RASTVORLJIVOSTI

· Proizvod rastvorljivosti se definise kao: proizvod koncentracija jona tesko rastvorljivog jedinjenja u njegovom zasienom rastvoru.

· ·

MmXn (s) m Mn+ (aq) + n Xm- (aq) PMmXn = [Mn+]m[Xm-]n [(mol/dm3)m+n]

· AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) PAgCl = [Ag+] . [Cl-] mol2.dm-6 · PbI2 (s) Pb2+ (aq) + 2 I- (aq) PPbI2 = [Pb2+] . [I-]2 mol3.dm-9 · As2S3 (s) 2 As3+ (aq) + 3 S2- (aq) PAs2S3 = [As3+]2 . [S2-]3 mol5.dm15

Koloidni sistemi

Koloidni sistemi su disperzni sistemi kod kojih se veliina estica kree u rasponu od 1 ­ 100 nm. Tipovi koloidnih sistema

Disperzna faza Gas Disperzno sredstvo gas tecnost cvrsta supstanca gas tecnost cvrsta supstanca gas tecnost cvrsta supstanca Primer Nemogu (homogen sistem) pena vazduh u mineralima magla mleko voda u maslacu dim gvoze (III)-hidroksid u vodi koloidno zlato u staklu

tecnost

cvrsta supstanca

Optike osobine koloida Tindalov efekat

Podela koloida

· Liofilni (hidrofilni) koloidi pokazuju afinitet prema disperznom sredstvu i obavijeni su molekulama rastvaraa (vode) · Liofobni (hidrofobni) koloidi ne pokazuju afinitet prema disperznom sredstvu

Hidrofobni koloidi

· Koloidi toga tipa, s obzirom da nemaju afiniteta prema disperznom sredstvu, adsorbuju iz rastvora pozitivne ili negativne ione, pa su sve estice istoimeno naelektrisane. · Zbog tog naboja koloidni rastvor je stabilan

Stabilnost hidrofobnih koloida

Destabilizacija hidrofobnih koloida

· Koagulacija je ukrupnjavanje koloidnih estica · Sedimentacija je pojava vidljivog taloenja · Hidrofobni koloidi se destabilizuju neutalisanjem njihovog naelektrisanja · Destabilizacija se izvodi dodavanjem jona suprotnog naboja (koji se adsorbuje)

Hidrofilni koloidi

· estice hidrofilnih koloida, usled njihovog velikog afiniteta prema vodi, obavijene su plastom molekula vode koji spreava spajanje koloidnih estica u vee agregate. · Destabilizuju se dodatkom visokih koncentracija soli ili dodatkom organskih rastvaraa koji se mesaju sa vodom

Reverzibilni koloidi

SOL

koagulacija peptizacija

GEL

KRAJ

Information

RASTVORI

102 pages

Find more like this

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

608004