Te čno stanje

1. Tečno stanje • Opšte osobine-poglavlje 3. u Knjizi • Unutrašnji pritisak-3.1 • Napon pare-3.2 • -Latentna toplota isparavanja i tačka ključanja-3.2.1 • Površinski napon-3.3 • Viskoznost-3.4

2. Tečno stanje Značaj: Većina hemijskih reakcija se odigrava u tečnom stanju Tečnosti su neophodne za održavanje života Vodeni rastvori su neophodni za odigravanje mnogih reakcija u biološkim sistemima Pripremanje hrane, čišćenje, hlađenje....

3. Čvrsto Tečno Po osobinama tečnosti između čvrstog i gasovitog stanja Jake veze Slabe veze Nema veza Jonizacija

4. Tečno stanje opšte osobine-slične čvrstom stanju • male molarne zapremine • velika gustina • velika površinska slobodna energija • nema slobodne rotacije molekula • velike specifične toplote • temperatura utiče na termodinamičke osobine, • a uticaj pritiska mali

5. Tečno stanje • Nestišljivost opšte osobine-slične čvrstom stanju

6. velika gustina • Gustina vode u tri stanja • H2O(g) d = 3.26 x 10-4g/cm3 (400oC) • H2O(t)d = 0.9971 g/cm3 (25oC) • H2O(č) d = 0.9168 g/cm3 (0oC) • Sličnost u gustinama tečnog i čvrstog stanja ukazuje na sličnost u njihovoj strukturi

7. velike specifične toplote • Al(č) 24,35 J/molK • Al(t) 24,21 J/molK • Al(g) 21,38 J/molK • Razlike u toplotama isparavanja • H2O(č) --> H2O(t) DHotop= 6,o2kJ/mol • H2O(t) --> H2O(g) DHoisp= 40.7 kJ/mol • velika vrednostDHispukazuje na veću promenu u strukturi kada je promena od tečnosti do gasa nego od čvrstog do tečnog • ukazuje takođe na privlačne sile između molekula u tečnosti, mada ne tako jake kao u čvrstom stanju

8. Tečno stanje opšte osobine-slične gasovitom stanju • Fluidnost-sposobnost tečenja • Zauzimaju oblik suda u kome se nalaze • Kontinualnost u faznom dijagramu

9. Kontinualnost u faznom dijagramu

10. Tečno stanje opšte osobine-slične čvrstom stanju • Radijalna funkcija raspodele

11. Modeli tečnosti • Majerova teorija molekulskih oblaka-virijana • jednačina • Frenkelov model kvazi rešetke ili vakancija • Cibotatički ili kristalitni • Ajringova teorija značajnih struktura

12. Tečno stanje • Jake kohezione sile • Uređenost kratkog dometa

13. Međumolekulske sile Međumolekulske (intermolekulske) sile su sile između molekula. Intramolekulske silesu sile unutar molekule- sile veza, međuatomske veze. Tip sile Energija(kJ/mol) Jonska veza 300-600 Kovalentna 200-400 Vodonična veza 20-40 Jon-Dipol10-20 Dipol-Dipol1-5 Trenutni Dipol/ Indukovani Dipol0.05-2 Međumolekulske interakcije van der Waalsove sile Disperzione ili Londonove Dipol–indukovani dipol ili Debyeove Dipol–dipol ili Keesomove vodonične veze Interakcije iona i molekula Jon–dipol Jon – indukovani dipol

14. Tečno stanje opšte osobine-slične čvrstom stanju • Radijalna funkcija raspodele

15. Međumolekulske sile Dipol-Dipol interakcije Dipol-dipol interakcijesu međumolekulske sile (elektrostatičke prirode) između polarnih molekula. Polarni molekuli imaju razdvojene centre pozitivnog i negativnog naelektrisanja, ponašaju se kao dipoli. Intermolekulske veze između dipola

16. Dipol-Dipol interakcije Postoje mnoge dipol-dipol –elektrostatičke interakctije između haotično raspoređenih ClF molekula. U svakoj interakciji je pozitivni kraj jednog molekula privučen negativnim krajem susednog ClF molekula

17. Međumolekulske sile Jon - Dipol Interakcije Kristalna struktura NaCl Vodeni rastvor NaCl

18. H-vezivanje Dešava se između vodonika vezanog za jako elektronegativan atom. N-H… N- O-H… N- F-H… N- N-H… O- O-H… O- F-H… O- N-H… F- O-H… F- F-H… F- d+ d- Zahteva slobodan (nedeljen) elektronski par jako elektronegativnog elementa

19. Međumolekulske sile Vodonične veze

20. Vodonična je posebno jaka dipol-dipol interakcija između vodonikovog atoma kovalentno vezanog za mali, veoma elektronegativni atom (F, O ili N) i slobodnog elektronskog para na drugom malom, veoma elektronegativnom atomu (F, O ili N)-istom ili različitom. Vodonična veza u molekulima vode

21. Međumolekulske sile Vodonična veza • Poseban slučaj dipol-dipol interakcija. • Eksperiment: tačka ključanja jedinjenja sa H-F, H-O i H-N vezama su nenormalno visoke. • Međumolekulske sile su izuzetno jake. • H-veza zahteva H atom vezan za atom elektronegativnog elementa ( F, O i N). • Elektroni u H-X (X = electronegativni element) leže mnogo bliže X nego H. • H ima samo jedan elektron, tako da u H-X vezi, + H predstavlja skoro sam proton vezan sa- X. • Zato su H-veze jake.

22. Structure of Ice H-veza-led Posmatrajte orijentaciju vodoničnih veza

23. Zašto led pliva? H2O(č) D2O(č)

24. Međumolekulske sile Vodonična veza • Vodonične veze su odgovorne za: • Plivanje leda • U čvrstom je gušće pakovanje strukturnih elemenata nego u tečnosti; • Stoga je čvrsto gušće od tečnog stanja. • Led ima uređenu, otvorenu strujkturu zbog H-veza. • Stoga je led manje gustine od vode. • U vodi je dužina H-O veza 1.0 Å (0,1 nm). • O…H vodonična veza ima dužinu 1.8 Å (0,18 nm). • U ledu su molekuli vode uređeni u otvorenoj, pravilnoj heksagonalnoj strukturi. • Svaki+ H kraj je orijentisan prema slobodnom elektronskom paru na O. • Led pliva, stoga stvara izolatorski sloj na površini jezera, reka i na taj način je moguć podvodni život zimi.

25. Tačke ključanja kovalentnih hidrida elemenata grupa 4A, 5A, 6A, and 7A

26. Da nema vodoničnih veza između molekula vode, tačka ključanja vode bi bila približno – 800C.

27. Međumolekulske sile Vodonična veza • Vodonične veze su odgovorne za: • Strukturu proteina • Povezivanje proteina preko H-veza • DNA transport i genetske Informacije

28. Sekundarna struktura proteinskih spirala-vertikalno povezivanje Intramolekulske vodonične veze

29. Sekundarna struktura slojeva-horizontalno povezivanje Intermolekulske vodonične veze Intermolekulske vodonične veze

30. Međumolekulske sile Londonove disperzione sile • Najslabije od svih međumolekulskih sila i postoje kod svih molekula. • Moguće je da dva susedna neutralna molekula utiču jedan na drugoga. • Jezgra jednog molekula (ili atoma) privlače elektrone susednog molekula (ili atoma). • Za trenutak, oblak elektrona postaje deformisan-neuređen. • U tom trenutku je nastao dipol (nazvan trenutni dipol). • Što je molekul veći (veći broj elektrona) to je polarizabilniji. • Londonove disperzione sile zavise od oblika molekula. • Što je veća raspoloživa površina za kontakt, to su ove sile veće. • Londonove disperzione sile između sfernih molekula su manje od onih između izduženih molekula.

31. Londonove disperzione sile

32. Sumiranjeintermolekulskih veza proteina Jonske veze (mostovi soli) Disperzione sile Vodonične veze Disulfidno povezivanje (kovalentno)

33. Izolovani par sferičnih nepolarnih molekula F - sila interakcije r- rastojanje centara U(r) - potencijalna energija Lennard-Jones-ov potencijal

34. Molekulske interakcije U + odbijanje 0  r   - privlačenje r = re Ravnotezno rastojanje

35. Molekulske interakcije Odbojne sile pomažu širenje-ekspanziju -znatne kada su molekuli blizu -izražene na visokim pritiscima, kada je rastojanje između molekula blisko njihovom dijametru -kratkog dometa Privlačne sile pomažu sabijanje-kompresiju -znatne pri većim rastojanjima između molekula-dugog dometa -izražene na srednjim i nižim pritiscima d e re n’=7, m’=13 n=6, m=12

36. UNUTRAŠNJI PRITISAK Gustina kohezione energije: Kako je: to je: može se zanemariti pri srednjim pritiscima termički ili kinetički pritisak

37. Iz Van der Valsove jednačine je: pa je untrašnji pritisak i: Kako je kubni koeficijent širenja: a koeficijent izotermske kompresibilnosti: to je unutrašnji pritisak:

38. Merilo rada nasuprot unutrašnjeg pritiska pri isparavanju jednog mola tečnosti je približno molarna latentna toplota isparavanja Lm,i : odakle je: pa se Pu može odrediti iz normalne tačke ključanja:

40. Napon pare Napon pare ili pritisak zasićene pare je pritisak pri kome su para i tečnost u ravnoteži.

41. 331 UTC Ako je sud otvoren tečnost će isparavati sve dok ne nestane tečnosti. Ako zatvorimo sud tečnosti će da isparava dok para ne ispuni sud Para Tečnost Sipaćemo tečnost u sud

42. 331 UTC Let's close the top of the tank, and allow the liquid to evaporate until the tank is filled with the vapor Molekuli tečnosti i pare će dostići stanje dinamičke ravnoteže Para Tečnost Sipaćemo tečnost u sud

43. Brzine isparavanja i kondenzacuije tečnosti u funkciji vremena Brzina isparavanja Postignuta ravnoteža Brzine postaju jednake Brzina Brzina kondenzacije Vreme

44. pritisak pare tečnost GAS-TEČNOSTRAVNOTEŽA isparavanje tečnostW gas kondenzacija • U ravnoteži • Brzina isparavanja = brzinikondenzacije • Dinamičkaravnoteža ako je sud zatvoren

45. 331 UTC Let's close the top of the tank, and allow the liquid to evaporate until the tank is filled with the vapor The molecules in the liquid and vapor will reach a dynamic equilibrium Para će pokazivati pritisak na zidove suda i površinu tečnosti Taj pritisak je napon pare tečnosti, P Para Tečnost Sipaćemo tečnost u sud

46. 331 UTC jedinjenje temppritisak“voda" 90 50“voda" 100 100“voda" 110 150 Opažanje: Temperatura dovodi do razlike u pritisku pare Opažanje: Temperatura dovodi do razlike u pritisku pare Pritisak 100 50 Temperatura 0 100 0 50

47. 331 UTC jedinjenje temp pritisakksilen 90 30ksilen 100 60ksilen 110 90 Opažanje: različita jedinjenja imaju različite naponepare Pritisk 100 voda 50 ksilen Temperatura 0 100 0 50

48. Latentna toplota isparavanja

49. Na Tk: Lm,u Lm,i  0 Ukupna molarna toplota isparavanja zavisi od temperature:

50. Molarne entalpije isparavanja Tačka ključanja (0C) (napon pare= 760 mmHg) Broj elektrona