Koligativne osobine rastvora - University of Belgrade Rac Koligativne osobine.pdf · Koligativne...
Transcript of Koligativne osobine rastvora - University of Belgrade Rac Koligativne osobine.pdf · Koligativne...
Koligativne osobine rastvora
• Osobine rastvora koje zavise od količine rastvorka, a nezavisne su (relativno) od njegove prirode, nazivaju se koligativne osobine rastvora.
• Koligativne osobine su rezultat prisustva ukupne
količine rastvorka, odnosno, broja njegovih čestica.
Četiri uobičajena tipa koligativnih osobina su • Sniženje napona pare • Sniženje tačke mržnjenja • Povećanje tačke ključanja • Osmotski pritisak
Da bi se razumele koligativne osobine, neophodno je
razmotriti ravnotežu tečnost-para.
Kada je rastvorak dodat rastvaraču, napon pare rastvarača postaje niži nego u slučaju čistog rastvarača!
Rastvorena supstanca NIJE ISPARLJIVA
Međumolekulske interakcije rastvorak – rastvarač dovode do smanjenja napona pare
Rastvorak nije isparljiv – isparava samo rastvarač.
Jače međumolekulske interakcije
Manje molekula rastvarača ima dovoljnu Ek da ih savlada i ispari (nego u čistom rastvaraču)
Smanjenje napona pare
Povišenje tačke ključanja
rastvor
rastvarač
Tk rastvarača Tk rastvora
T
Kvantitativnu vezu izmedju povišenja tačke ključanja i molskog udela rastvorene slabo isparljive supstance daje Raoult-ov zakon.
Neka je A rastvarač, i neka je B slabo isparljiva rastvorna supstanca:
P = xA pAo + xB pB
o
= xA pAo + (1 - xA) pB
o
= pBo + (pA
o - pBo) xA
= xA pAo ( jer je pB
o 0)
P
px
P
px x
A
o A
o
A
o A B1 1
p P
pxA
o
A
o B
P = xA pAo
P/pA
o = xAo
BAA xpPp 00
Sniženje napona pare zavisi samo od molskog udela slabo isparljive komponente!
PA0-P
Povisenje tacke kljucanja
T K bb b
Kb ebulioskopska konstanta, b je molalitet.
Sniženje tačke mržnjenja
rastvarač
rastvor
Tm rastvora Tm rastvarača T
Snizenje tacke mrznjenja
T K bf f
Kf je krioskopska konstanta, b je molalitet.
• Kolika će biti tačka mržnjenja vodenog rastvora koncentracije 1.25 m ako je konstanta Kf = 1.86°C/m
Tf = 1.86°C/m(1.25 m) = 2.32°C
Tf = 0.00 - 2.32 = -2.32°C
Osmotski pritisak
Pojava osmoze (od grčkog - “gurati”) - osmoza je težnja molekula rastvarača (!) da kroz polupropustljivu membranu predju iz redjeg u koncentrovaniji rastvor.
• Difuzija molekula rastvarača iz razblaženijeg rastvora u rastvor veće koncentracije kroz polupropustljivu membranu.
• Polupropustljiva membrana dozvoljava samo malim molekulima da prodju kroz nju. Zidovi ćelija su polupropustljive membrane
Kako se rastvarač kreće kroz membranu, nivo tečnosti u oba kraka cevi podeljene membranom kroz koju su prošli molekuli rastvarača nakon uspostavljanja ravnoteže nije isti.
• Osmoza je proces u kome rastvori podeljeni membranom izjednačavaju koncentraciju prolaskom malih molekula rastvarača kroz membranu koja ih deli.
• Osmoza je spontan
proces.
• Osmotski pritisak, P, je
pritisak koji je potrebno
primeniti da bi osmoza
stala.
U toku osmoze će rasti nivo u cevi
U ravnoteži će nivo tečnosti u cevi da se razlikuje od nivoa u čaši - postojaće razlika pritisaka.
PV nRT
Pritisak potreban da se zaustavi osmoza. P = M RT M - molarna koncentracija (n/V) T - temperatura R - gasna konstanta V - zapremina
Pošto je molaritet mol/litru, ova jednačina je samo modifikacija jednačine idealnog gasnog stanja.
U izotoničnom rastvoru, pritisak je isti sa obe strane membrane.
Hipotonični tastvor ima manji broj čestica rastvorka od rastvora sa kojim je u kontaktu.
Hipertonični rastvor ima veći broj čestica rastvorka od rastvora sa kojim je u kontaktu.
• Konzerviranje mesa u slanim rastvorima. • biljke apsorbuju vodu zahvaljujući osmozi. • So dodata mesu ili šećer dodat voću sprečavaju
bakterijske infekcije, bakterije potopljene u slani rastvor gube vodu zbog osmoze i umiru.
• Reversnom osmozom se od slane morske vode proizvodi pitka voda.
• Rastori za intravenske infuzije uvek su izotoničnog sastava.
PRIMENE OSMOZE
PRIMENE OSMOZE
Pijaća voda se proizvodi primenom pritiska većeg od .
P > P
Osmoza
Kapilarnost
Koligativne osobine rastvora elektrolita
U slučaju rastvora NaCl, veličine P, Tb i Tf su dvostruko veće nego što bi se očekivalo na temelju pretpostavke o broju molekula nastalih rastvaranjem. Objašnjenje je u činjenici da čestica u rastvoru ima dvostruko više od očekivanoh broja molekula, jer od svakog NaCl molekula nastaju dve čestice (dva jona) - Na+ i Cl-.
biKT bb T iK bf f
PV inRT
Za razredjene rastvore jakih elektrolita, broj i odgovara broju jona koji nastanu od jednog molekula (za NaCl i = 2, za K2SO4 i = 3).
i – vant Hoff-ov faktor
Joni u rastvoru - elektroliti AB A+ + B-
Ovakvo razlaganje, - disocijacija je spontan proces!
Disocijacija je proces razlaganja molekula ili jonskih kristala na naelektrisane jone.
Dešava se pod uticajem polarnog rastvarača (vode).
Okupljanje molekula rastvarača oko jona naziva se solvatacija, a u slučaju vode kao rastvarača - hidratacija.
Ako su svi prisutni molekuli disosovani JAK ELEKTROLIT
Ako je samo deo disosovan, a deo ostao u molekulskom stanju
SLAB ELEKTROLIT
molekulabrukupan
molekulahdisosovanibrStepen disocijacije
Konstanta disocijacije
Konstanta kiselosti
Velika vrednost Ka, tj mala vrednost pKa
Jaka kiselina
Koliki je pH rastvora sirćetne kiseline koncentracije 1M?
3
5
3
3 108.1dm
molCOOHCH
COOCHHKa
Koncentracije su ravnotežne!!!
03033
3
COOHCHxCOOHCHCOOHCH
xCOOCHH
eq
4.2
102.4
108.11
3
3
3
5
3
2
pH
dm
molx
dm
mol
dm
molcKx a
Provodljivost elektrolita
Specifična provodljivost – mera sposobnosti rastvora elektrolita da provodi struju
Jedinica za je -1cm-1 tj Scm-1
A
l
R
1
Jednačina postavljena za provodnik dužine l, preseka A
kR
1
Kostanta konduktometrijske ćelije
Zavisi od elektroda
Specifična provodljivost elektrolita zavisi od koncentracije
Jaki elektroliti: Pri “normalnim” koncentracijama raste sa porastom koncentracije
“više jona – veća provodljivost” Samo pri veoma velikim koncentracijama opada, jer dolaze do izražaja jaka međujonska privlačenja, što sprečava kretanje jona.
Specifična provodljivost elektrolita zavisi od koncentracije
Slabi elektroliti: Pri veoma malim koncentracijama provodljivost raste sa porastom koncentracije linearno (“proporcionalno”).
Pri povišenju koncentracije dolazi do slabljenja rasta provodljivosti sa porastom koncentracije.
Zašto? Pri jako malim koncentracijama ≈1, pa se slab elektrolit ponaša “kao da je jak”. Čim koncentracija dovoljno poraste, <1, pa se smanjuje broj jona/ukupnoj conc.
AB A+ + B-
eqAB
BAK
][
]][[
cA
cB
cAB 1
c
ccK
1
K
c
c
K
c
c2
1 14Slabi elektroliti:
conc raste → opada
Veoma slabi elektroliti
AB A+ + B-
eqAB
BAK
][
]][[
cA
cB
cAB 1cK 2
c
Kconc raste → opada
α << 1
(1 - α ) ≈ 1
cAB
Molarna provodljivost elektrolita je specifična provodljivost podeljena koncentracijom elektrolita.
Jedinica je -1cm2mol-1 tj Scm2mol-1
m = /c
Molarna provodljivost pokazuje koliki je doprinos provodljivosti koji potiče od 1 mola elektrolita (pri određenoj conc)
C, mol/L Spec provod Molarna provod 0.002 289 144,5 0.005 721 144,2 0.01 1401 140,1 0.02 2750 137,5 0.05 6630 132,6 0.1 12710 127,1
)(cf
Jonska sfera
Veća koncentracija
Veći efekat “usporavanja” kretanja jona zbog međusobnog privlačenja
Manja molarna provodljivost
Jaki elektroliti
a c
Jaki elektroliti
Slabi elektroliti
Zavisnost od c je posledica zavisnosti od c
Pri malim conc ≈1
Velika molarna provodljivost
Slabi elektroliti
Mogućnost određivanja stepena disocijacije na osnovu merenja provodljivosti