slide1 l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Dvokomponentni sistemi: razblaženi rastvori PowerPoint Presentation
Download Presentation
Dvokomponentni sistemi: razblaženi rastvori

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 73

Dvokomponentni sistemi: razblaženi rastvori - PowerPoint PPT Presentation


  • 708 Views
  • Uploaded on

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

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Dvokomponentni sistemi: razblaženi rastvori' - adair


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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

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
slide2

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

k oncentra c i ja rastvora

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

mas eni rastvorka

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

slide5

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

k oligativ n e osobine
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.

slide7

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

slide8

čist rastvarač

Rastvarač+rastvorak

slide9

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.

slide10

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

slide11

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

slide13

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.

koligativne osobine sni enje napona pare
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
slide15

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.

slide16

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

slide17

Koligativne osobine-

povišenje tačke ključanja

Ravnoteža tečni

rastvor-para

na Tk

-

za x2=0

x2<<1ln(1 x2)  x2

slide18

Koligativne osobine-

povišenje tačke ključanja

Lisp,m=Hisp,m

Tk  Tk0 Tk02

m-molalnost

ebulioskopska

konstanta

slide19

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

slide20

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

slide21

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
slide22

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)

k f and k b c kg solvent mol 1 solute

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)
van t hoff ov faktor i
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
k oligativ n e osobine rastvora elektrolita
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

osmoza

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

ist rastvara rastvor
Čist rastvarač/rastvor

48

feet

Morska voda

Čista voda

Sea

water

Pure Water

slide28

Koligativne osobine

Osmoza

Razblaženi

rastvor

Koncentrovani

rastvor

Polupropustljiva

membrana

Rastvarač prolazi a rastvorak ne!

osmoza29

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

osmoza30
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.

potencijal vode
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

osmoza32
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

osmoza33
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

osmoza termodinami ko izvo enje van t hofove jedna ine
Osmoza-termodinamičko izvođenje Van’t Hofove jednačine

lnx1 = =ln(1 x2)  x2

RTx2 = Vm

x2 n2/n1i n1Vm=V1

osmoza35
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

semipermeab i l n e membrane
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).

semipermeab i l n e membrane37
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.

polupropustljive membrane
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.

slide39
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.

osmot sk i p r itisak je ve oma o set ljiva mera molarnosti
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

slide41

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

slide42

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

slide43

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:

hipertoni rastvor
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.

h i potoni rastvori
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..

i z otoni rastvori
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.

slide47

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

slide48

Biljne i životinjske ćelije u različitim rastvorima

izotoni rastvor

hipotoni rastvor

hipertoni rastvor

životinjska

ćelija

biljna

ćelija

slide49

Koligativne osobine

Osmoza

  • Smežuravanje i Hemoliza:
slide51

Koligativne osobine

Osmoza

  • Hemoliza:
    • crvena krvna zrnca u hipotonom bubre jer voda ulazi u njih i ona pucaju omogućavajući ispitivanje njihovog sadržaja
    • Da bi se sprečilo smežuravanje ili pucanje, rastvor mora biti izotoni.
  • Primeri osmoze u kulinarstvu:
    • Krastavac u rastvoru NaCl gubi vodu i postaje mariniran.
slide52

Koligativne osobine

Osmoza

    • Šargarepa potopljena u vodu postaje čvrsta jer voda ulazi u ćelije.
    • Usoljena hrana bubri.
    • Voda ulazi u biljke osmozom.
    • So dodata mesu ili šećer voću sprečava razvoj bakterija (bakterije gube vodu i umiru).
  • Aktivni transport je kretanje hranljivih materija i otpadnog materijala kroz biološke sisteme.
  • Aktivni transport nije spontan.
revers na osmo za
Reversna osmoza

Pritisak veći od

rastvor

Čist rastvarač

rastvor

slide59
Uređaj na prethodnoj slici je najveći takve vrste u SAD. Morska voda se prethodno tretira filtrima. Postoje dva seta filtera — prvi, odpeska, šljunka i antracita, i drugi od istog materijala plus granata. Postoji još jedan kontrolni set filtera posle čega se voda pumpa pritiskom od 30 bara kroz membrane za reversnu osmozu. Aproksimativno 45% morske vode ide kroz membrane i postaje pijaća voda.
ve ta ki bubreg
Veštački bubreg

Ulaz zaprljane

krvi

Izlaz prečišćene

krvi

Esencijalni joni i

molekuli ostaju

u krvi

Rastvor za

dijalizu

Štetni produkti prelaze u rastvor

za ispiranje

jedinica za dijalizu
Jedinica za dijalizu

filter i sistem za sprečavanje ulaska

mehura u krv pacijenta

vena

arterija

jedinica za dijalizu

krv

urea i druge otpadne

supstancije difunduju

iz krvi u rastvor za

dijalizu

pumpa koja tera

krv kroz jedinicu

za dijalizu

selektivno propustljiva membrana

izdvaja krv od rastvora za dijalizu

izlaz rastvora

princip d i j al ize
Princip dijalize

ulaz nečiste

krvi

izlaz prečišćene

krvi

krv i

rastvor

za

dijalizu

teku u

suprotnim

smerovima

membrana za

dijalizu

izlaz rastvora

za dijalizu

ulaz rastvora

za dijalizu

rastvori gasova u te nostima rastvorljivost gasova i henrijev zakon
Rastvori gasova u tečnostimaRastvorljivost gasova i Henrijev zakon

Rastvorljivost gasa u nekom rastvaraču zavisi :

kako od prirode gasa tako i od prirode rastvarača.

Pošto je sistem dvokomponentan i dvofazan, prema pravilu faza ima dva stepena slobode, što znači da rastvorljivost gasova zavisi od dva intenzivna faktora, od temperature

i pritiska

slide66

Definisanje rastvorljivosti gasova

  • Zapremina gasa v0pri standardnim uslovima, tj. T0 = 273,15 K i pritisku od jednog bara, P0 = 1 bar, rastvorena u zapremini rastvarača V pri pritisku gasa P (u barima) predstavlja

Bunzenov(1857)apsorpcioni koeficijent, :

  • Ostvaldov koeficijent rastvorljivosti, , je zapremina gasa v pri eksperimentalnoj temperaturi i pritisku, koja je rastvorena u zapremini V rastvarača:

Veza ova dva

koeficijenta

slide67
Uticaj temperature na rastvorljivost gasa se može izraziti kvantitativno na sledeći način:
  • Zavisnost apsorpcionog koeficijenta od temperature:
henrijev zakon
Henrijev zakon
  • Henri (W. Henry, 1803) je pokazao kroz niz eksperimenata da je masa gasa rastvorena u određenoj zapremini rastvarača srazmerna pritisku gasa iznad rastvora, u stanju ravnoteže između gasa i tečnosti:
  • m = kP
  • gde je k konstanta koja zavisi od prirode gasa i rastvarača, temperature i jedinica u kojima su izražena rastvorljivost i pritisak.
ideal no razbla eni rastvori efe ka t pr itiska na rastvorljivost
Idealno razblaženi rastvori-efekat pritiska na rastvorljivost

PB = xBKB Henry-jev zakon

slide70

Rastvorljivost gasova

Henry-jev zakon

Rastvorljivost (g /100 g H20)

O2

N2

He

Pritisak

slide71
Može se pokazati da je Henrijev zakon poseban slučaj, opšteg zakona raspodele i Raulovog zakona.
slide72

Stoga se Henrijev zakon može izraziti i u obliku da u razblaženom rastvoru napon pare isparljive rastvorene supstancije je srazmeran njenom molskom udelu. Ako je zakon primenljiv u čitavom području koncentracija, tada je:

raulov i henrijev zakon
Raulov i Henrijev zakon

što predstavlja Raulov zakon primenjen na isparljivu

komponentu.

Može se zaključiti da je Henrijev zakon poseban slučaj

Raulovog zakona, pri čemu uvek kada važi Raulov zakon

za neku supstanciju za nju mora važiti i Henrijev zakon,

dok obrnuto ne važi.