Transcript disperzní soustavy

OBECNÁ CHEMIE
DISPERZNÍ SOUSTAVY
Ing. Alena Hejtmánková, CSc.
Katedra chemie
Agronomická fakulta ČZU Praha
© Praha, 2003
DISPERZNÍ SOUSTAVY
Disperzní prostředí (dispergens), dispergovaná látka (dispersum)
hlavní znak  velikost dispergovaných částic
dispergování
hrubá disperze
> 106 m
koloidní disperze
106  109 m
pravý roztok
< 109 m
heterogenní systémy
(krev, mléko)
mikroheterogenní
systémy (plazma,
půdní a makromolekulární roztoky)
homogenní systémy
roztoky solí, kyselin
a bází
koagulace (flokulace)
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
kondenzace, agregace
2
ROZTOKY
Vznik  rozpouštěním
Rozpustnost
6

omezená
 neomezená
 prakticky nulová
tuhé látky (s)
2
kapaliny (l)
Prakticky nejvýznamnější
vodné roztoky
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
5
1
3
4
plyny (g)
1, 2, 3,4 jsou běžné
3
VZNIK ROZTOKŮ

/1
porušení soudržných sil v tuhé nebo kapalné látce
(mřížková energie)
+E

solvatace (hydratace)
exotermní DH < 0
 endotermní DH > 0

E
rozpustnost
endotermní
KNO3
NaCl
exotermní
Al2(SO4)3
rozpustnost závisí na teplotě
tabelovány hodnoty pro 25 ºC
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
teplota
4
VZNIK ROZTOKŮ
Solvatace iontů
/2
sekundární solvatační sféra
ion
Hydratace roste
u menších iontů
 s větším nábojem
primární solvatační sféra
solvatační číslo
[Fe(H2O)6]3+

Mechanismus
„podobné v podobném“
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
5
VZNIK ROZTOKŮ

/3
difuse (pasívní transport)

rovnoměrné rozptýlení rozpouštěné látky v rozpouštědle
Fickův zákon
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
J=D
dc
dx
6
ROZPUSTNOST TUHÝCH
ANORGANICKÝCH LÁTEK
/1
nasycený roztok při 25 °C
> 1 g/100 g H2O
dobře rozpustná
0,1  1 g/100 g H2O
středně rozpustná
< 0,1 g/100 g H2O
nerozpustná
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
7
ROZPUSTNOST TUHÝCH
ANORGANICKÝCH LÁTEK
Rozpustné
/2
PO43 < HPO42 < H2PO4
soli alkalických kovů a NH4+
 NO2, NO3, ClO3, ClO4 (KClO4 částečně)
 Cl, Br, I, ClO4 (ne Ag+, Hg+, Pb2+, Tl+)
 většina SO42 (výjimka BaSO4, SrSO4, PbSO4;
částečně Ag+, Hg22+, Ca2+)

Nerozpustné
oxidy O2 (ne alkalických kovů + nekovů + polokovů)
 hydroxidy OH (ne alkalických kovů a kovů alkalických zemin
+ NH4OH)
 PO43, CO32, SO32 (ne alkalických kovů, ! Li3PO4 nerozp.)
 S2 (ne alkalických kovů a kovů alkalických zemin + (NH4)2S)
 křemičitany

Obecná chemie. Disperzní soustavy.
8
SOUČIN ROZPUSTNOSTI  KS
+

X A y + Y Bx
A xB y
nasycený roztok
+

[A y ]x [B x ]y
K=
[A xB y ]
příklad
CaF2
+

K S = [Ca2 ] [F ]2
+
[Ca2 ] = c

[F ] = 2c
+
+

K S = [A y ]x [B x ] y
+

Ca2 + 2 F
K S = c.(2c)2 = 4c 3
c=3
KS
4


K S = 3,9.10 11 mol3 .l 3

[Ca2 ] = 2,14.10 4 mol.l 1 [F ] = 4,28.10 4 mol.l 1
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
9
SLOŽENÍ ROZTOKŮ
/1
relativní zastoupení složek  koncentrace
1.
hmotnostní zlomek wA
mA
=
wA
m A + mB
2.
x
A
n
wA  <0,1> nebo <0,100 %>
i
wA = 0,42 nebo wA = 42 %
 wi = 1
molární zlomek xA
nA
=
nA + nB
n
xA  <0,1> nebo <0,100 %>
i
xA = 0,785 nebo xA = 78,5 %
x i =1
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
10
SLOŽENÍ ROZTOKŮ
3.
látková (molární) koncentrace cA
cA =
4.
/2
nA
V
moly látky A v objemu 1 litru roztoku !
mol.l1 = 1 M
závislá na teplotě
molalita mA
mA =
nA
mR
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
moly látky A v 1 kg rozpouštědla !
mol.kg1
nezávislá na teplotě
11
KOLIGATIVNÍ VLASTNOSTI ROZTOKŮ
Φ = km B
Φ=k
1000 m2
M2m1
mB  molalita roztoku
M2  molární hmotnost rozpuštěné látky
m2  hmotnost rozpuštěné látky
m1  hmotnost rozpouštědla
využití ke stanovení molární hmotnosti rozpuštěné látky
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
12
RAOULTŮV ZÁKON
tenze par
rozpouštědla p0
tenze par
nad roztokem p
rozpouštědlo
roztok
F.M. Raoult (1886): snížení tenze páry nad roztokem
p0  p
xB =
p0
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
B = rozpuštěná látka
13
KRYOSKOPIE A EBULIOSKOSKOPIE
Tlak [kPa]
rozpouštědlo
patm
var
roztok
Kryoskopie
snížení bodu tání
ΔTT = i KT m B
KT = kryoskopická konstanta
mB = molalita
i = van’t Hoffův koeficient
tuhé rozp.
DTT
0
TT TT
Ebulioskopie
zvýšení bodu varu
DTV
TV
Teplota [°C]
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
ΔTV = i K V m B
0
TV
KV = ebulioskopická konstanta
14
OSMOTICKÝ TLAK, OSMÓZA
/1
Princip: izotermická destilace
p
p0
rozpouštědlo
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
15
OSMOTICKÝ TLAK, OSMÓZA
roztok
Dh  p
/2
πV = nB RT
π = icB RT
cB =
nB
V
osmometry
význam osmotického tlaku pro biologii
rozpouštědlo
hypo
iso
hyper
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
16
ROZPUSTNOST PLYNŮ V KAPALINÁCH
ovlivňuje

chemická povaha plynu a kapaliny
 dochází k chemické reakci – velká rozpustnost (NH3, H2O)
 nedochází k chemické reakci – malá rozpustnost (O2, H2O)
 tlak
xB
=
pB
xB = k B p B
 Henryho zákon p B = HB x B
kB
 teplota
 DH < 0 rozpustnost s T klesá
Význam

technická praxe
 biologie
Obecná chemie. Disperzní soustavy.
17