Rozpustnost Rozpustnost neelektrolytů

Transkript

1 Rozpustnost Podobné se rozpouští v podobném látky jejichž molekuly na sebe působí podobnými mezimolekulárními silami budou pravděpodobně navzájem rozpustné. Př.: nepolární látky jsou rozpustné v nepolárních rozpouštědlech: CCl 4 v C 6 H 6 Př.: polární látky jsou rozpustné v polárních rozpouštědlech: C 2 H 5 OH v H 2 O Př.: iontové látky jsou rozpustnější v polárních rozpouštědlech: NaCl v H 2 O nebo v NH 3 (l) Rozpustnost neelektrolytů Rozpustnost se v tomto případě udává ve formě koncentrace ve vodném roztoku. Mnohdy je velmi nízká. 1

2 Závislost rozpustnosti na teplotě Rozpustnost solí s teplotou obvykle roste Frakční krystalizace Separační metoda založená na odlišné rozpustnosti látek. Př.: chceme vyčistit směs 9 g KNO 3 kontaminovaných 1 g NaCl. Frakční krystalizace: 1. Rozpustíme vzorek ve 1 ml vody při 6 C 2. Ochladíme roztok na C 3. Všechen NaCl zůstane v roztoku (s = 34.2g/1g) g čistého KNO 3 se vysráží (s = 12 g/1g) 5. Výtěžek: 9 g 12 g = 78 g 2

3 Ideální roztok: Raoultův zákon ideální roztok Celkový tlak par nad ideálním roztokem je lineární kombinací tlaku nasycených par obou (resp. všech) složek: Raoultův zákon. P A = X A P A P B = X B P B P T = P A + P B P T = X A P A + X B P B Snížení tlaku nasycených par P 1 = X 1 P 1 Raoultův zákon P 1 = tenze čistého rozpouštědla X 1 = molární zlomek rozpouštědla Pokud je rozpuštěná látka netěkavá (má nízký tlak nasycené páry), parciální tlak P 1 = P T (naměřený celkový tlak nad roztokem). X 1 = 1 X 2 P 1 - P 1 = P = X 2 P 1 X 2 = molární zlomek rozpuštěné látky Umožňuje např. určení molární hmotnosti rozpuštěné látky: P = P 1 n 2 /(n 1 +n 2 ) = P 1 (m 2 /M 2 )/(m 1 /M 1 + m 2 /M 2 ) M = molární hmotnost m = hmotnost 3

4 Zvýšení bodu varu (ebulioskopie) T b = T b T b T b je bod varu čistého rozpouštědla T b je bod varu roztoku T b > T b T b > T b = K b m m je molalita roztoku (mol/kg) K b je ebulioskopická konstanta ( C kg/ mol) charakteristická pro rozpouštědlo Snížení bodu tání (kryoskopie) T f = T f T f T f je bod táníčistého rozpouštědla T f je bod tání roztoku T f > T f T f > T f = K f m m je molalita roztoku K f je kryoskopická konstanta ( C kg/ mol) charakteristická pro rozpouštědlo 4

5 Kryoskopie: příklad Jaký je bod tání roztoku který obsahuje 478 g ethylen glykolu ve 322 g vody? Molární hmotnost ethylen glykolu je 62.1 g/mol. T f = K f m moly rozp. látky m = = hm. rozpouštědla (kg) K f voda = 1.86 C kg/mol 478 g x 1 mol 62.1 g 3.22 kg vody T f = K f m = 1.86 x 2.41 = 4.48 C T f = T f T f = 2.41 mol/kg T f = T f T f =. C 4.48 C = C Ebulioskopie: příklad Přídavek 3.2 g síry do 1 g sirouhlíku (K b = 2.5 C kg/mol ) měl za následek zvýšení bodu varu o T =.31 C. Určete molární hmotnost rozpuštěné síry. T b = K b m m = T b K b =.31/2.5 =.124 mol/kg m = m S /M S m CS2 => M S = m S /(m m CS2 ) M S = 3.2 g/(,124 mol/kg 1 kg) = 258 g/mol 5

6 Ebulioskopické a kryoskopické konstanty rozpouštědel Osmotický tlak Osmóza je selektivní transport molekul rozpouštědla skrze pórovitou membránu z roztoku méně koncentrovaného do roztoku o vyšší koncentraci. Polopropustná membrána dovoluje průchod molekul rozpouštědla, ale blokuje průchod molekul rozpuštěné látky. Osmotický tlak (π) je tlak nutný pro zastavení osmózy. dilute more concentrated 6

7 van t Hoffova rovnice π = crt c je molární koncentrace rozpuštěné látky R je plynová konstanta T je teplota (K) Vliv osmotického tlaku na buňku isotonický roztok hypotonický roztok hypertonický roztok 7

8 Koligativní vlastnosti Koligativní vlastnosti závisí pouze na počtu rozpuštěných částic, nikoli na jejich charakteru. Uvedené vztahy proto platí pouze pro velmi zředěné roztoky: Snížení tenze par P 1 = X 1 P 1 Zvýšení bodu varu Snížení bodu tání Osmotický tlak (π) T b = K b m T f = K f m π = crt Koligativní vlastnosti v roztocích elektrolytů.1 M roztok NaCl.1 M Na + iontů &.1 M Cl - iontů Ovšem: koligatiní vlastnosti záleží (pouze) na počtu částic v roztoku..1 M roztok NaCl.2 M iontů v roztoku van t Hoffův faktor (i) = skutečný počet částic v roztoku po disociaci počet částic bez uvažování disociace očekávané i neelektrolyty NaCl CaCl

9 Koligativní vlastnosti v roztocích elektrolytů Zvýšení bodu varu Snížení bodu tání Osmotický tlak (π) T b = i K b m T f = i K f m π = icrt Desalinace mořské vody: destilace pomocí slunečního záření a reverzní osmóza 9

10 Disperzní soustavy a koloidní roztoky Disperzní soustava je směs alespoň dvou fází s velkým mezifázovým povrchem. Spojitá fáze disperzní prostředí, rozptýlená fáze disperzní podíl. V případě že částice rozptýlené fáze mají velikost mezi cca 1 nm a 1 µm, jedná se o koloidní roztok (s menšími částicemi pravý roztok, s většími hrubá disperze). Koloidníčástice jsou mnohem větší než molekuly rozpouštědla. Koloidní roztoky jsou méně homogenní ve srovnání s pravými roztoky. Klasifikace disperzí podle skupenství 1

11 Klasifikace disperzí podle skupenství Jiné klasifikace disperzních soustav Podle počtu molekul v částici disperzního podílu na systémy molekulární analytické disperze a roztoky makromolekul a systémy polymolekulární lyofobní soly, hrubé disperze, micely. Podle tvaru částic na globulárně disperzní s izometrickými částicemi, laminárně disperzní jeden rozměr je řádově menší než ostatní a fibrilárně disperzní jeden rozměr je řádově větší než ostatní. Podle struktury disperzního podílu na systémy s disperzním podílem ve formě částic soly a systémy se souvislou prostorovou sítí gely. Podle rozdělení velikostí částic na monodisperzní částice jsou stejné velikosti a paucidisperzní s několika diskrétními velikostmi částic. 11

12 Vlastnosti koloidních soustav Sedimentace: u větších částic převládne gravitační síla nad neuspořádaným pohybem. Lze urychlit v odstředivce. Dialýza: koloidníčástice neprocházejí póry polopropustné membrány a lze je tak oddělit od roztoků elektrolytů. Elektroforéza: na povrchu částic se shromažďuje elektrický náboj, v elektrickém poli se budou pohybovat jedním směrem. Slouží zejména k separaci bílkovin, molekul DNA a dalších organických makromolekul. Vlastnosti koloidních soustav Tyndallův jev: při průchodu světla dochází k rozptylu (většíčástice rozptylují více než malé). 12

13 Prací účinek mýdla vznik micel 13