Soubor prezentací: CHEMIE PRO I. ROČNÍK GYMNÁZIA

CH8 - Roztoky

Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová

Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o.

Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Roztok

• homogenní směs dvou nebo více chemicky čistých látek • skládá se z: a) disperzního prostředí = rozpouštědla (látka, která je v soustavě v nadbytku) b) dispergované látky = rozpouštěné látky

Vznik roztoku

+ rozpouštědlo rozpouštěná látka roztok obr.č.1 Vznik roztoku

Dělení roztoků podle skupenství

• • • pevné - slitiny kovů kapalné – čaj, tinktura plynné - čistý vzduch obr.č.3 Čaj obr.č.2 Bronz obr.č.4 Zemní plyn

Dělení kapalných roztoků podle velikosti částic

• • roztok pravý…velikost částic < 10 -9 m roztok nepravý = koloidní…velikost částic 10 -9 až 10 -7 m obr.č.6 Koloiní roztok Zlaté nanočástice– při pohledu kolmo na svazek bílého světla nastává jasný rozptyl v doplňkové barvě roztoku – zelené obr.č.5 Pravý roztok

Úkol

Zjisti pomocí internetových stránek co je Tyndallův jev a zpracuj jako krátký referát.

Dělení roztoků podle rozpouštědla

• • •

vodné benzínové ethanolové…

• Organická rozpouštědla: diethylether, di-,tri-, tertrachlormetan, methanol, aceton, benzen, toluen, propanon, trichlorethen

Dělení pravých roztoků podle vlastností rozpouštěné látky

1) roztoky neelektrolytů

…roztoky látek, které se nedisociují • rozpouštěné látky = nepolární či slabě polární látky, elektroneutrální molekuly •

nevede elektrický proud

• roztok glukózy ve vodě

Dělení pravých roztoků podle vlastností rozpouštěné látky

2) roztoky elektrolytů

…roztok vzniká rozpuštěním iontových sloučenin v polárním rozpouštědle • rozpouštědlo vytrhává jednotlivé ionty z krystalové mřížky rozpouštěné látky  volně pohyblivé, elektricky

nabité, ionty

• elektrolyt = kapalný roztok látky nebo tavenina, která je schopna vést elektrický proud •

vede elektrický proud

• NaCl ve vodě

Dělení pravých roztoků podle vlastností rozpouštěné látky

3) roztoky potenciálních elektrolytů

…roztok iontů, které vznikají po proběhnutí chemické reakce (elektrolytické disociace) • rozpouštěné látky s polárními vazbami jsou polárním rozpouštědlem roztrženy a vzniklé ionty se rozptýlí mezi molekulami rozpouštědla • H 2 + Cl 2 → HCl disociovaná v H 2 O → H 3 O + + Cl -

Vlastnosti roztoků

• teplota varu roztoku je vyšší než bod varu čistého rozpouštědla • teplota varu není konstantní (stále se zvyšuje, protože se zvyšuje podíl rozpouštěné látky vůči rozpouštědlu) • mají nižší teplotu tání než rozpouštědlo ( Fridex…nemrznoucí směs)

Dělení roztoků podle mísitelnosti jednotlivých složek

• • nemísitelné…složky jsou vzájemně nerozpustné necháme-li je po promíchání klidu  oddělení složek (olej a voda) obr.č.7 Nemísitelný roztok neomezeně mísitelné… tvoří homogenní roztok bez ohledu na poměr rozpouštěné látky a rozpouštědla (voda a ethanol) • omezeně mísitelné… tvoří homogenní roztok pouze v určitém rozsahu poměru rozp. látky a rozpouštědla (NaCl a voda)

Rozpustnost látky

• je dána hmotností látky,která se za konstantních podmínek (teploty, tlaku) rozpustí v určitém objemu nebo hmotnosti rozpouštědla (většinou ve 100g) za vzniku nasyceného roztoku • lze ji najít v tabulkách • rozpustnost látek na t a p udávají křivky rozpustnosti

obr.č.8 Křivky rozpustnosti

Křivky rozpustnosti

Dělení roztoků podle rozpustnosti

• nenasycený roztok…za daných podmínek se v něm rozpustí ještě další množství rozpouštěné látky • nasycený roztok…za daných podmínek se v něm další množství rozpouštěné látky již nerozpustí • přesycený roztok…vzniká z nasyceného (odpařováním rozpouštědla, snížením teploty)

Složení roztoků

• se vyjadřuje udáním hmotnosti, objemu nebo látkového množství rozpuštěné látky v roztoku, popř. v rozpouštědle určitého objemu nebo hmotnosti • u kapalných roztoků hovoříme o koncentraci roztoku

Způsoby vyjádření složení roztoků

• hmotnostní zlomek (procentuální koncentrace) • objemový zlomek (objemová koncentrace) • látková (molární) koncentrace = molarita • molární zlomek (molové procento)

Hmotnostní zlomek látky A (w

A

)

• je definován jako podíl hmotnosti m

A

látky A a hmotnosti m

R roztoku

rozpuštěné w A  m A m R • • m R = m A + m r …hmotnost rozpouštědla vynásobení hmotnostního zlomku w A hmotnostní procento látky A stem získáme w A  m A m R .

100 (%)

Hmotnostní zlomek látky A (w

A

)

Rozpuštěním 20 g látky (např. K 2 SO 4 ) v 80 cm 3 (~80 g) H 2 O získáme 20% roztok K 2 SO 4 hmotnostní zlomek K 2 SO 4 bude w = 0,2; hmotnostní zlomek vody bude w = 0,8 + voda 80 g + K 2 SO 4 20 g = 20% roztok K 2 SO 4 100 g obr.č.9 Hmotnostní zlomek

Příklad

Vypočítejte hmotnost 15% roztoku síranu draselného, který připravíme rozpuštěním 20g K 2 SO 4 .

w K 2 SO 4 m K 2 SO 4  0,15  20g  m R  m K 2 SO 4 w K 2 SO 4 m R  20 0.15

g  133,33g Rozpuštěním 20g K 2 SO 4 získáme 133.33g 15% roztoku.

Příklad

Kolik gramů NaOH musíme navážit pro přípravu 350g 10% vodného roztok NaOH?

w m NaOH  0,1 R(NaOH)  350g  m NaOH m NaOH   w NaOH 0,1  350g  m R(NaOH)  35g Pro přípravu 350g 10% vodného roztoku NaOH musíme navážit 35g NaOH.

Objemový zlomek látky A (



A

)

• je podíl objemu V

A roztoku

rozpuštěné látky A a objemu V

R

 A  V A V R • • V R = V A + V r …objem rozpouštědla vynásobení objemového zlomku  objemové procento látky A A stem získáme  A  V A V R .

100 (%)

Příklad

Alkoholický nápoj obsahuje 40 objemových % ethanolu. Vypočítejte objem čistého ethanol a vody v 600cm 3 tohoto nápoje.

 ethanolu  0,4 ; V roztoku  600cm 3 V ethanolu   ethanolu  V roztoku  0,4  600cm 3  240cm 3 V H 2 O  V roztoku  V ethanolu  600  240cm 3  360cm 3 Nápoj obsahuje 240cm 3 čistého ethanolu a 360cm 3 H 2 O.

Látková (molární) koncentrace látky A (c

A

)

• podíl látkového množství n

A

v roztoku o objemu V látky A rozpuštěné c A  n A V • • • jednotkou látkové koncentrace je mol·m -3 , v chemii se užívá jednotka mol·dm

-3

, jejímž symbolem je M

1M = 10 3 mol·m -3

; pro koncentraci danou v mol·dm -3

molarita

se používá pojem

Molární koncentrace

+ voda 1 dm 3 + NH 3 14 mol = roztok NH 3 c = 14 mol ∙dm -3 obr.č.10 Molární koncentrace

Nezapomeň !!!

c  n V n  m M

Co také už víte:

  m V c  m M.V

Příklad

Jaká je molarita roztoku, který obsahuje 4,24g Na 2 CO 3 v 200cm 3 roztoku?

c  n Na 2 CO 3 V ; n Na 2 CO 3  m Na 2 CO 3 M Na 2 CO 3 ; M Na 2 CO 3  105.99g

 mol 1 a) výpočet látkového b) výpočet molarity množství Na 2 CO 3 : n Na 2 CO 3  4.24g

105.99g

 mol 1  0.04mol

: c  0.04mol

0.2dm

3  0.2mol

 dm  3 Roztok je 0,2 molární (značíme také 0,2M).

Molární zlomek látky A (x

A

)

• • • podíl látkového množství n

A

rozpuštěné látky A a

látkového množství všech složek roztoku

x A   i n A n i součet molárních zlomků všech složek roztoku se musí rovnat jedné ∑x A = 1 vynásobením molárního zlomku x A molové procento látky A x A   i n A n stem získáme i .

100 (%)

Příklad

Urči molární zlomek jednotlivých prvků v Fe 2 O 3 x Fe v Fe 2 O 3 je 2/5; x O v Fe 2 O 3 je 3/5; Kontrola: x Fe + x O = 1

Směšování roztoků

• Pro výpočet přípravy roztoků o nižší koncentraci používáme: • •

Křížové pravidlo Směšovací rovnici

Křížové pravidlo

Př:Kolik 10% a kolik 20% roztoku se musí smísit, aby vzniklo 0,5 kg 12% roztoku téže látky?

• • • •

Řešení :

do levých rohů pomyslného čtverce zapíšeme výchozí koncentrace roztoků do středu čtverce koncentraci výslednou do kříže se odečítá nižší hodnota od vyšší v pravých rozích se zapíší díly roztoku, který je třeba použít

20% 12 - 10 = 2díly 12%

2 díly 20% + 8 dílů 10% roztoku = 10 dílů = 0,5kg 1 díl = 0,5:10 = 0,05kg

10% 20 - 12 =8 dílů

Je třeba 2 . 0,05 = 0,1kg 20% roztoku a 8 . 0,05= 0,4kg 10% roztoku

Směšovací rovnice

• • • obsah látky je zadán v hmotnostních procentech (zlomku) všechny hodnoty musí mít stejný rozměr pokud se k ředění používá voda, tak má vždy koncentraci

rovnou nule

m 1 . c 1 + m 2 . c 2 = ( m 1 + m 2 ) . c

m 1 , m 2 m 1 + m 2 c 1 , c 2 hmotnosti výchozích roztoků = m celková hmotnost roztoku koncentrace výchozích roztok c koncentrace výsledného roztoku

Směšovací rovnici i křížové pravidlo

• • • lze použít i pro výpočet OBJEMOVÝCH VELIČIN objemového zlomku 

,

objemových procent, látkové nebo hmotnostní koncentrace

V 1 . c 1 + V 2 c 2 = ( V 1 + V 2 ) . c V 1 , V 2 V 1 + V 2 = V c 1 , c 2 c objemy roztoků celkový objem roztoku výchozí obsah látky nebo koncentrace konečný obsah látky nebo koncentrace

Převod hmotnosti kapalin na objem

• • v chemické praxi se zpravidla kapaliny neváží, ale odměřují hmotnost kapalin se na objem převádí pomocí hustoty

V = m



V = objem kapaliny m = hmotnost kapaliny



= hustota kapaliny

Příklad

• Kolik g 5% roztoku je nutno přidat ke 100 g 50% roztoku, aby vznikl roztok 20%?

Křížové pravidlo:

a) 50% 15dílů 20% 1díl 1 díl 50%………..2 dílům 5% 100g………………x x = 2 . 100/1 = 200g (5%) 5% 30 dílů 2díly

Směšovací rovnice:

b) m 1 . w 1 + m 2 . w 2 = (m 1 + m 2 ) . w 100 . 50 + 5 m 2 m 2 = 200g = (100 + m 2 ) . 20

Je nutno přidat 200g 5% roztoku.

Příklady

1. Jaké procentuální složení má roztok, který vznikl z 25g HCl a 150g vody?

(14,3%) 2. Jaký objem roztoku o látkové koncentraci 2 M (2mol/dm 3 ) lze připravit z 224 g KOH? (2 dm

3 )

3. Kolik gramů 5,5% HCl je třeba přidat k 250g 36% roztoku téže kyseliny, aby vznikl 25% roztok?

(141,026 g) 4. Jaké množství 25% HCl potřebujeme na přípravu 2 litrů 10% HCl (ρ = 1,25g/ml)? (1000g 25%HCl)

Použité informační zdroje

obrázky č.[1,9,10] – autor Yvona Pufferová s použitím http://office.microsoft.com/csz/images/results.aspx?qu=chemick%C3%A1+k%C3%A1dink a&ex=1&origin=FX010132103#mt:2|is:4| [2] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z bronze-pi-372.html

http://www.fenetre24.com/heurtoir-tete-lion [3] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z http://dbuklid.cz/caj [4] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z http://www.tvrtm.cz/tri-petiny-obyvatel-si-preji vetsi-vyuzivani-zemniho-plynu-id-10023.html

[5] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z prepazkou-pc http://www.bdl-cee.com/banka-erlenmeyerova-s [6] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z http://www.tecnicall.cz/clanek/2012-01-zlato/ [7] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z napady/plovouci-svicen-.html

http://www.hhanky.estranky.cz/clanky/postupy-- • • [8] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné http://cwx.prenhall.com/petrucci/medialib/media_portfolio/text_images/FG14_08.JPG

Literatura

z MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2002. ISBN 80-7182-055-5. VACÍK, Jiří. Přehled středoškolské chemie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1990. ISBN 80-04-26388-7.

Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.