1 / 53

Roztoky

Roztoky. Sú to iba vodné roztoky ?. Ľudmila Komorová, Katedra chémie Technická univerzita v Košiciach. Definícia. Roztok je HOMOG ÉNNA sústava 2 alebo viac zložiek . Jedna zložka je rozpúštadlo a ostatné sú rozpustené zložky. Zložky roztoku.

najila
Download Presentation

Roztoky

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. Roztoky Sú to iba vodné roztoky? Ľudmila Komorová, Katedra chémie Technická univerzita v Košiciach

  2. Definícia Roztok jeHOMOGÉNNAsústava 2 alebo viac zložiek. Jedna zložka je rozpúštadlo a ostatné sú rozpustené zložky.

  3. Zložky roztoku • Rozpustená zložka-časť roztoku, ktorej je menej • Rozpúšťadlo – časť roztoku, ktorej je viac • Rozpustené zložky+ Rozpúšťadlo = ROZTOK

  4. Definície Roztoky môžu byťnasýtené alebo nenasýtené. Nasýtenýroztok obsahuje maximálne množstvo rozpustenej zložky pri danej teplote. Nenasýtený roztok obsahuje menej ako maximálne množstvo rozpustenej zložky pri danej teplote

  5. Rozpúšťanie tuhých zložiek vo vode

  6. Iónové zlúčeniny pri rozpúšťaní disociujú • Kovalentné zlúčeniny si pri rozpúšťaní zachovávajú molekuly. Rozpustené molekuly cukru Rozpustené ióny Na+ Cl - Roztok elektrolytu Roztok neelektrolytu

  7. Vodné roztoky Silný elektrolyt Ako zistíme, že sú v roztoku prítomné ióny? Roztokyvedú elektrický prúd! Nazývajú saELEKTROLYTY HCl, MgCl2, and NaCl súsilné elektrolyty. Úplne disociuujú na ióny. Silný elektrolyt vedie elektrický prúd. Molekuly sú disociované na ióny

  8. Vodné roztoky Neeletrolyt ETANOL Niektoré zlúčeniny sa vo vode rozpúšťajú, ale nevedú elektrický prúd. Nazývajú sa neelektrolyty. Príklady: cukor etanol benzén Neelektrolyt nevedie elektrickýprúd, lebo v roztoku nie sú ióny

  9. Vlastnosti vodných roztokov • Silné a slabé elektrolyty • Silné elektrolyty sa v roztoku úplne disociujú, napr. • Zo slabých elektrolytov vzniká pri rozpúšťaní malý počet iónov, napr. • .

  10. Hmotnostné percento • Hmotnosť zložky k celkovej hmotnosti roztoku vyjadrená v %.

  11. Mólový zlomok, molarita a molalita Mólový zlomok

  12. Vlastnosti vodných roztokov • Elektrolytické vlastnosti • Tri typy: • Silné elektrolyty, • Slabé elektrolyty, • Neelektrolyty.

  13. Faktory vplývajúce na rozpustnosť • Medzimolekulové sily • Tlak • Teplota

  14. Faktory vplývajúce na rozpustnosť plynov • Vplyv tlaku

  15. Faktory vplývajúce na rozpustnosť plynov • Vplyv tlaku: • S rastúcim tlakom sa rozpustnosť plynov zvyšuje

  16. Faktory vplývajúce na rozpustnosť plynov • Tlak • Ak jeSgrozpustnosť plynu, k je konštanta aPgje parciálny tlak plynu, potom podľa Henryho zákona: • Sýtené nápoje majú parciálny tlak vo vnútri plechovky • CO2 >1013250Pa. • Keď sa plechovka otvorí, klesne parciálny tlak CO2a rozpustnosť CO2sa zníži. • Preto bubliny CO2unikajú z roztoku.

  17. Rozpustnosť plynov • Pri rastúcej teplote klesá rozpustnosť plynov. • Rozpustnosť plynov rastie pri zvýšenom tlaku. Uvoľnenie tlaku CO2 pod tlakom Bubliny CO2 sa uvoľńujú z roztoku Rozpustený CO2

  18. Faktory vplývajúce na rozpustnosť plynov • Teplota • Plyny sa s rastúcou teplotou stávajú menej rozpustné. • Termálne znečistenie jazier: ak sa voda v jazere príliš ohreje, stávajú sa CO2 and O2menej rozpustnými a nie sú k dispozícii pre rastliny a vodné živočíchy.

  19. Rozpustnosť plynov v závislosti od teploty Rozpustnosť Teplota

  20. Vplyv teploty na rozpustnosť kondenzovaných látok • Zvýšená teplota spôsobí zvýšenie rozpustnosti väčšiny tuhých látok a kvapalín. • Rozpúšťacie teplo – teplo, ktoré sa uvoľní alebo spotrebuje pri rozpúšťaní. • Exotermické rozpúšťanie: • CaCl2(s)  Ca+2(aq) + Cl-1(aq) + tepelná energia • Endotermické rozpúšťanie: • NH4NO3(s) + tepelná energia NH4+1(aq) + NO3-1(aq)

  21. Faktory vplývajúce na rozpustnosť • Vplyv teploty: tuhé látky a kvapaliny • Vo všeobecnosti s rastom teploty rastie rozpustnosťtuhých látok, • ALE • Niekedy sa rozpustnosť s rastúcou teplotou znižuje, napríklad Ce2(SO4)3).

  22. Rozpustnosť v 100 g vody Teplota

  23. Koligatívne vlastnosti • Koligatívne vlastnosti závisia na množstve rozpustenej zložky:zníženie bodu topenia a zvýšenie bodu varu • Zníženie tlaku pár • Neprchavé rozpustené zložky zmenšujú schopnosť molekúl rozpúšťadla unikať z povrchu. • Preto sa tlak pár znižuje. • Zníženie tlaku pár závisí od množstva rozpustenej zložky.

  24. Tlak pár Tlak pár na molekulovej úrovni Rovnovážny tlak pár Kvapalný etanol

  25. P Normálny bod varu 101325 Pa Dietyléter Etyl alkohol Voda Etylén glykol Teplota

  26. Fázový diagram (l) (s) P (g) Trojný bod Teplota

  27. Tri etapy vzniku roztoku 1. Rozptýlenie molekúl rozpúšťadla 2. Rozptýlenie molekúl rozpustenej zložky 3. Interakcie rozpustenej zložky a rozpúšťadla.

  28. Koligatívne vlastnosti Zníženie tlaku pár Tlak pár Tlak pár Iba rozpúšťadlo Rozpúšťadlo+ rozpustená zložka

  29. Vplyv rozpustenej zložky na fázový diagram vody 101325Pa Kvapalina Tlak Čisté rozpúšťadlo Tuhá Trojný bod rozpúšťadla Roztok Čisté tuhé rozpúšťadlo Bod varu roztoku Plyn Bod topenia roztoku Trojný bod roztoku Bod varu rozpúšťadla Bod topenia rozpúšťadla Teplota

  30. Koligatívne vlastnosti • Zvýšenie bodu varu • Konštanta, Kb, vyjadruje o koľko sa zvýši bod varuTbs molalitou, mS: • Zníženie bodu topenia (Tf) je priamo úmerné molalite.Kfje konštanta zníženia bodu topenia:

  31. Zníženie bodu topenia Roztok etylén glykolu vo vode Bod topenia roztoku je nižší ako bod topenia čistého rozpúšťadla ∆Tb.t. = Kf•m Čistá voda

  32. Zníženie bodu varu Využitie • Ktorú látku by ste použili na posypanie ulíc aby ste znížili bod topenia a prečo? • piesok, SiO2 • kamenná soľ, NaCl • chlorid vápenatý, CaCl2

  33. Zvýšenie bodu varu Slaná voda má vyšší bod varu ako čistá voda

  34. Fázová rovnováha- dvojzložkové sústavy • t.p. = tlak pár sústavy • Nájsť faktor ovplyvňujúci tlak pár • Raoultov zákon navýpočet tlaku pár • Krivka tlak pár- zloženie a bod varu- zloženiev ideálnom roztoku • Ako vzniká kladná odchýlka od Raoultovho zákona?

  35. Fázové rovnováhy v dvojzložkovej sústave Existuje vzťah medzi zložením roztoku a tlakom pár? Zmes pár zložky A a zložky B Kvapalná zmes zložky A a zložky B

  36. Fázová rovnováha:faktoryvplývajúce na tlak pár A B • Dvjozložková sústava: • Tlak pár zmesi A a B závisí od: • Síl pôsobiacich medzi molekulami A a B. • Zloženia roztoku, XA and XB.

  37. Zníženie tlaku pár • Raoultov zákon: • Kde: • PA = tlak pár zložky A nad roztokom, • PA = tlak pár čistej zložky A, a • A = mólový zlomok zložky v roztoku.

  38. Fázová rovnováha:krivka zloženie- bod varu b.v./ oC b.v./ oC 0 100 % A A B 100 0 % B Dvojzložková sústava (A aB) Ideálny roztok/sily medzi molekulami A a B sú podobné 98 69 b.v.čistého A = 69 oC, b.v.čistého B = 98 oC

  39. Fázová rovnováha: Raoultov zákon t.p./ Pa t.p./ Pa A B 0 1 XA 1 0 XB PA = XAPAo Tlak pár zložky Aje priamo úmerný mólovému zlomku A (v roztoku) atlaku pár čistej zložky Pcelk= PA + PB = XAPAo + XBPBo

  40. Fázová rovnováha: 1)Ideálny roztok 2) Kladná odchýlka od Raoultovho zákona Pri konštantnej teplote Pri konštantnej tepote Maximálny tlak pár P P Celkový tlak pár

  41. Fázová rovnováha v dvojzložkových sústavách:Ideálny roztok a neideálny roztok s kladnou odchýlkou od Raoultovho zákona Pri konštantnom tlaku Pri konštantnom tlaku Bod varu Bod varu čistého B Bod varu čistého B T T Bod varu čistého A Bod varu čistého A Minimálny bod varu

  42. Fázová rovnováha:kladná a záporná odchýlka od Raoultovho zákona • Vysvetlím: • Charakter kladnej odchýlky. • 2.Kedy vzniká záporná odchýlka ? • 3. Frakčná destilácia.

  43. Fázová rovnováha: kladná odchýlka od Raoultovho zákona Pri konštantnom tlaku • Vlastnosti: • Prerušené interakcie medzi molekulami . • Zvýšenie tlaku pár a zníženie bodu varu. • Teplo sa prijíma z okolia. • Zväčšuje sa objem. Bod varu čistého B Bod varu A Minimálny bod varu

  44. Fázová rovnováha: záporná odchýlka od Raoultovho zákona • Vlastnosti: • Vznikajú interakcie medzi molekulami A a B. • Zníženie tlaku pár a zvýšenie bodu varu. • Uvoľňuje sa teplo do okolia. • Zmenšuje sa objem. Pri konštantnom tlaku Čisté B Čisté A Bod varu Maximálny bod varu

  45. Fázová rovnováha: bod varu- zloženie a frakčná destilácia. • Vlastnosti: • A je prchavejšia a X’ > X • Para sa obohacuje o prchavejšiu zložku. • Asa hromadí v destiláte zatiaľčoB zostane vo zvyšku po destilácii. g Bod varu likvidus

  46. Frakčná destilácia (2) (4) (1) (3) A (prchavejšia)prejde do destilátu aB ostane vo zvyšku po destilácii.

  47. Fázová rovnováha: frakčná destilácia • Zhrnutie: • Krivka zloženia pary je nad krivkou likvidu v diagrame bod varu-zloženie. • V procese frakčnej destiláce ) vyparovanie a kondenzácia) postupne získame pary čistej zložky A , ktorá je prchavejšia. • Zvyšok po destilácii sa postupne obohacuje o zložku B,ktorá je menej prchavá.

  48. Poznámky: • Na konci 3 etáp destilácie –kondenzácie sa obsah A v destiláte zmení z X na X’’’ . • Vo zvyšku po destilácii sa obsah B, XB,postupne zvýši z x na 1.0.

  49. Fázová rovnováha: Azeotropická zmes • Roztok so zápornou odchýlkou: • Maximálny bod varu zmesi. • Destilát môže byť čisté A (začína z bodu Y) alebo čisté B(začiatok v x). • Destilačný zvyšok je azeotropická zmes • V azeotropickej zmesi má kvapalná a plynná fáza, ktorá je s ňou v rovnováhe rovnaké zloženie. T

More Related