Transcript međumolekulske sile

HEMIJA
4. Rastvori
Međumolekulske sile
Međumolekulske sile
• Sile kojima se molekuli privlače
Međumolekulske sile
• Slabije od hemijskih veza (jonske i kovalentne)
• Međumolekulske sile su odgovorne za fizičke osobine molekula
(rastvorljivost, tačka ključanja i topljenja tj. Da li se supstanca nalazi
u čvrstom, tečnom ili gasovitom agregatnom stanju)
Međumolekulske sile
• Van der Waals-ove sile
– Dipol-dipol interakcije
– Disperzione sile
• Vodonične veze
Van der Waals-ove sile
• Najslabije privlačne sile među molekulima
Dipol
• Javlja se kod polarnih molekula koji imaju dva pola
Van der Waals-Dipol interakcije
• Elektrostatičke interakcije između suprotno naelektrisanih krajeva
polarnih molekula
Koji molekuli pokazuju dipolne
interakcije?
Polarni
nepolarni
Koji molekuli pokazuju dipolne
interakcije?
A) F2
B) CH4
C) H2O
D) CH3Cl
E) NH3
Orjentacija polarnih molekula u čvrstom stanju
Van der Waals-ove sile – Disperzione sile
• Disperzione sile
– Prouzrokovane kretanjem elktrona
– najslabije
PITANJE
• Zašto su fluor i hlor gasovi na sobnoj temperaturi, brom je u
tečnom stanju, a jod u čvrstom?
Vodonična veza
• Privlačenje između atoma H molekula i slobodnog
elektronskog para drugog molekula
• Javlja se kod molekula u kojima je vodonik kovalentno vezan
za veoma elektronegativni element
• Vodonična veza se javlja u molekulima koji sadrže N, O ili F i
vodonik
вода
етанол
Vodonična veza
• Najjača od svih međumolekulskih sila
• Vodonična veza je odgovorna za fizičke osobine mnogih bioloških
supstanci i vode
Koji od sledećih molekula se mogu
vezivati vodoničnom vezom?
A) F2
B) CH4
C) H2O
D) CH3Cl
E) NH3
Dipol-dipol interakcije
Zašto led ima manju gustinu od tečne
vode?
Smeša dve ili više supstanci u
jednoj fazi
Jedna komponenta je obično
a druga
Rastvori su
homogene smeše
dve ili više čistih
supstanci
U rastvoru, rastvorak
je ravnomerno
raspodeljen u
rastvaraču
• Rastvorak
komponenta koja se
rastvara
• RASTVARAČ –
komponenta koja
rastvara
(obično se nalazi u većoj
količini)
Rastvor
Vazduh
Amonijačna
voda
Medicinski
alkohol (96%)
Rastvorak
Rastvarač
O2
N2
NH3
H2O
H2O
Alkohol (40%)
Etanol
Tinktura joda
I2
Morska voda
So
Etanol
H2O
Etanol
H2O
 Gasoviti
 Tečni
 Čvrsti
SOLUTION
SOLUTE
SOLVENT EXAMPLE
Gas u gasu
O2
N2
Gas u
tečnosti
CO2
H2O
Tečnost u
tečnosti
Sirćetna
kiselina
H2O
Čvrstasup.
u tečnosti
Šećer
H2O
Tečnost u
čvrstoj
Hg
Ag
Čvrsta u
čvrstoj
Ugljenik
Fe
Zn
Bakar
Vazduh
Soda voda
Sirće
Šećerni sirup
Amalgam
plomba
Mesing
Čelik
Anomalija vode
 Sva tela se na hladnoći
skupljaju, a na toploti šire
 gustina svih supstanci
raste sa snižavanjem
temperature
 Voda ima najveću gustinu
na + 4 0C
 Ispod + 4 0C gustina opada
tako da led ima manju
gustinu od vode
 Led pliva na vodi
 Voda gradi vodonične veze
1. Molekuli rastvarača su privučeni jonima sa površine
2. Svaki jon je okružen molekulima vode
Rastvaranje jonskih jedinjenja u vodi
 Joni su solvatisani
(okruženi molekulima
rastvarača).
 Ako je rastvarač voda, joni
su hidratisani
 Međumolekulske sile
Solvatacija je interakcija
rastvorka sa rastvaračem što
vodi stabilizaciji rastvorka u
rastvoru
Razblaženi
mala količina
rastvorka rastvorena
u rastvaraču
Koncentrovani
velika količina
rastvorka rastvorena
u rastvaraču
Hipotonični
(manja koncentracija
rastvorka u vrećici) u
odnosu na rastvor
Hipertonični
(veća koncentracija
rastvorka u vrećici) u
odnosu na rastvor
Izotonični
rastvori su
jednake
koncentracije
(fiziološki ratvor
izotoničan sa krvi
0.9% NaCl)
• proces kojim
čvrsta
supstanca,
tečnost ili gas
formira rastvor
u rastvaraču
• Može se objasniti
razlaganjem kristalne
rešetke na
pojedinačne atome,
jone ili molekule i
njihov transport u
rastvarač
Ni(s) + HCl (aq)
NiCl2(aq) + H2(g)
NiCl2(s)
• Rastvaranje je fizička promena—rastvorak se može
ponovo dobiti isparavanjem rastvarača
• Ako ne može, supstanca se ne rastvara nego reaguje, a to
je hemijska promena
•Maksimalna količina
rastvorka, izražena u
gramima, koja se može
rastvoriti u 100 g vode na
određenoj temperaturi &
pritisku
RASTVORLJIV
supstanca koja se
rastvara u rastvaraču
NERASTVORLJIV
supstanca koja se ne
rastvara u rastvaraču
(pesak je nerastvorljiv u
vodi)
NEMEŠLJIV
Dve tečnosti koje se ne
rastvaraju jedna u
drugoj
(Ulje & sirće)
MEŠLJIV
Dve tečnosti koje se
rastvaraju jedna u
drugoj
(Alkohol & Voda)
Zasićen rastvor
 Rastvarač sadrži
maksimalnu količinu
rastvorka na određenoj
temperaturi
 Nerastvorena čvrsta
supstanca se nalazi
istaložena na dnu
 Rastvoreni rastvorak je u
dinamičkoj ravnoteži sa
nerastvorenim delom
Nezasićeni rastvor
Manje od maximalne
količine rastvorka na
toj temperaturi je
rastvoren u
rastvaraču
U čaši ne ostaje
nerastvorene čvrste
supstance
Prezasićeni rastvor
 Rastvarač sadrži više rastvorene supstance nego što je
moguće na datoj temperaturi
 Ovi rastvori su nestabilni; kristalizacija se stimuliše
dodavanjem kristala ili trljanjem štapićem o zid čaše
• Hemičari koriste axiom
“slično se u sličnom
rastvara”
Polarne supstance se
rastvaraju u polarnim
rastvaračima
Nepolarne supstance se
rastvaraju u nepolarnim
rastvaračima
Generalno,
rastvorljivost
čvrstih
rastvoraka u
tečnim
rastvaračima se
povećava sa
temperaturom
 Suprotno važi za gasove
• Viša temperatura
izbacuje gasove iz
rastvora
 Gazirana pića su sa više
mehurića ako stoje u
fižideru
 Topla jezera imaju manje
O2 rastvorenog u njima
nego hladna
 Ratvorljivost opada sa veličinom čestica jer je teže molekulima rastvarača
da okruže veće molekule
 Veće čestice su manje rastvorljive
 Ako su isti pritisak i temperatura , od dva rastvorka iste polarnosti,
rastvorljiviji će biti onaj koji ima manje čestice
 Mešanje samo povećava
brzinu rastvaranja –
povećava kretanje molekula
rastvarača
 Pošto su molekuli u tečnosti
u stalnom kretanju,
rastvaranje bi se svakako
odigralo samo bi bilo
potrebno više vremena
Primer: etanol u vodi
Etanol = CH3CH2OH
Međumolekulske sile = H-veze; dipol-dipol;
disperzione sile
 Što su jače
međumolekulske sile
između rastvorka i
rastvarača, verovatnije je
da će se rastvorak
rastvoriti
 Jedinjenja koja mogu da
grade vodonične veze se
dobro rastvaraju u vodi
(npr. imaju OH grupe)
“Slično se u sličnom rastvara”
Glukoza
(koja gradi vodonične veze) is
very soluble in
water.
Cikloheksan
is
not water-soluble.
(gradi samo disperzione sile)
• Vitamin A je rastvorljiv samo u nepolarnim
rastvaračima (kao masti)
• Vitamin C is soluble in water.
• Uopšte, rastvorljivost gasova
se povećava sa povećanjem
njihove mase
Zašto?
• Veći molekuli-veće privlačne
(disperzione) sile
tečnosti i
čvrstih supstanci
• Rastvorljivost
Povećanjem
pritiska gasa
iznad
rastvora
povećava
rastvorljivost
• se ne menja sa pritiskom
• Ali rastvorljivost gasova
• je direktno proporcionalno
pritisku
1PODELA RASTVORA
Prema agregatnom stanju dele se na:
• gasovite (vazduh)
• tečne (pijaća voda)
• čvrste (legure metala)
Prema veličini čestica rastvorene supstance dele se na:
• prave rastvore (veličina čestica manja od 1 nm)
• koloidne rastvore (veličina čestica od 1 -100 nm)
• suspenzije/emulzije (veličina čestica veća od 100 nm)
Prema količini rastvorene supstance dele se na:
• nezasićene- kada je količina rastvorene supstance u rastvaraču manja od
maksimalno moguće na datoj T (ispod granice rastvorljivosti)
• zasićene- kada je rastvorena maksimalno moguća količina supstance u rastvaraču
na datoj T (odgovara vrednosti rastvorljivosti)
• prezasićene- kada je količina rastvorene supstance veća maksimalne pri zasićenju
KVANTITATIVNO IZRAŽAVANJE SASTAVA RASTVORA
Maseni udeo (w)
Predstavlja odnos mase rastvorene supstance i mase rastvora
Količinska koncentracija (c), molaritet
Predstavlja količinu rastvorene supstance
u jediničnoj zapremini rasvarača (mol/dm3)
Gustina (r)
Predstavlja odnos mase rastvora i zapremine rastvora
w
ms
 100 %
mr
c
n
V
r 
m
V