ROZTOKY. sú homogénne sústavy zložené z dvoch alebo viacerých zložiek. ich zloženie možno v určitých hraniciach plynule meniť

Transkript

1 ROZTOKY Klasifikácia roztokov Kvapalné roztoky Polárne a nepolárne rozpúšťadlá Hydratácia a solvatácia iónov Vyjadrovanie zloženia roztokov. Koncentrácia roztokov

2 ROZTOKY sú homogénne sústavy zložené z dvoch alebo viacerých zložiek ich zloženie možno v určitých hraniciach plynule meniť pripravujú sa zmiešaním čistých zložiek, alebo rozpúšťaním každý roztok obsahuje rozpustenú látku a rozpúšťadlo rozpúšťadlom sa označuje spravidla tá látka, ktorá je v nadbytku

3 DELENIE ROZTOKOV podľa skupenstva: plynné zmes vzájomne nereagujúcich plynov (N 2, CO 2 ) kvapalné tuhá látka v kvapaline (NaCl a H 2 O) kvapalina v kvapaline (etanol a voda) plyn v kvapaline (CO 2 vo vode) tuhé rozpúšťanie plynov (vodík v paládiu) rozpúšťanie kvapalín (ortuť v zlate) rozpúšťanie tuhých látok v tuhých látkach (meď v nikle) môžu byť neobmedzene miešateľné, čiastočne miešateľné, alebo prakticky nemiešateľné vzájomná rozpustnosť závisí od súdržných síl medzi ich molekulami, teploty a tlaku

4 POLÁRNE NEPOLÁRNE ROZPÚŠŤDLÁ Polárne rozpúšťadlá kvapalný fluorovodík (HF), voda (H 2 O), kvapalný amoniak (NH 3 ), kyselina mravčia (HCOOH)... molekuly polárnych rozpúšťadiel sú navzájom viazané najmä vodíkovými väzbami, pričom utvárajú väčšie zoskupenie molekúl asociáty voda je veľmi dobrým a najpoužívanejším polárnym rozpúšťadlom polárnosť rozpúšťadla rozhoduje o tom aké typy chemických zlúčenín dokáže rozpustiť polárne rozpúšťadlá najlepšie rozpúšťajú polárne zlúčeniny

5 Nepolárne rozpúšťadlá alkány, benzén, toluén, tetrachlórmetán (CCl 4 ), trichlórmetán (CHCl 3 ), sírouhlík (CS 2 ) výrazne nepolárne zlúčeniny ako oleje a vosky sa rozpúšťajú len v nepolárnych rozpúšťadlách (hexán) tiež polárne rozpúšťadlá nie sú miešateľné s nepolárnymi (voda hexán), rozdelia sa na samostatné vrstvy látky, ktoré sa v nich rozpúšťajú, tvoria roztoky, ktoré nevedú elektrický prúd

6 HYDRTÁCI SOLVTÁCI IÓNOV silne polárne zlúčeniny sa rozpúšťajú iba v silne polárnych rozpúšťadlách NaCl H 2 O látka sa rozpúšťa a ióny sa uvoľňujú do roztoku interakcia medzi molekulami vody a iónmi na povrchu kryštálu prekonanie príťažlivých síl medzi iónmi v štruktúre -

7 Ióny sú ihneď zo všetkých strán obalené molekulami rozpúšťadla - SOLVTÁCI ak je rozpúšťadlom voda hovoríme o HYDRTÁCII vzniknú hydratované ióny dej je vždy exotermický s uvoľnením veľkého množstva tepla hydratačné teplo umožňuje rozpúšťanie látky, čo je dejom endotermickým solvatačné (hydratačné) obaly stabilizujú uvoľnené ióny a nedovolia ich spätné zlučovanie v roztoku (do kryšťálov, molekúl) rozpúšťanie kryštálu a ionizácia polárnej molekuly v polárnom rozpúšťadle ióny sú hydratované v závislosti od veľkosti iónu a náboja

8 VYJDROVNIE ZLOŽENI ROZTOKOV KONCENTRÁCI ROZTOKOV Koncentrácia je základnou charakteristikou roztokov vyjadruje sa množstvom rozpustenej látky v určitom množstve roztoku alebo rozpúšťadla

9 Hmotnostný zlomok a hmotnostné percentá je určený podielom hmotnosti m rozpustenej látky a hmotnosti roztoku m R súčet hmotnostných zlomkov všetkých zložiek roztoku sa rovná jednej x m % x x. 100 xi 1 m hmotnostný zlomok je bezrozmerná veličina R po vynásobení číslom 100 hmotnostné percentá látky % x hmotnosť roztoku je súčtom hmotnosti rozpustenej látky a hmotnosti rozpúšťadla m R = m + m r m m % x m m m R r

10 Objemový zlomok a objemové percentá je určený podielom objemu rozpustenej látky a objemu roztoku objemový zlomok je bezrozmerná veličina po vynásobení objemového zlomku číslom 100 objemové percentá látky % objem roztoku je súčtom objemu rozpustenej látky a objemu rozpúšťadla V R = V + V r V V R %. 100 V V % V V V R r

11 Mólový zlomok je určený podielom látkového množstva rozpustenej látky a látkového množstva všetkých zložiek v roztoku mólový zlomok je bezrozmerné veličina súčet mólových zlomkov všetkých zložiek roztoku sa rovná jednej n x xi 1 n i

12 Látkové množstvo a mólová hmotnosť látky je jedna zo základných fyzikálnych veličín jednotkou je mol 1 mol je také množstvo látky, v ktorom je rovnaký počet 12 základných entít, koľko je atómov v 12 g nuklidu C 6 Mólová hmotnosť - hmotnosť 1 mólu M n - vypočíta sa ako podiel hmotnosti látky a jej látkového množstva n M n jednotkou mólovej hmotnosti je g.mol -1, kg.kmol -1 m n

13 Koncentrácia látkového množstva je určená podielom látkového množstva rozpustenej látky (n ) a objemu roztoku (V R ) c n V R mol. dm 3 molarita n m M [mol] m r V r r

14 Molalita je určená podielom látkového množstva rozpustenej látky n a hmotnosti rozpúšťadla m r jednotka [mol.kg -1 ] m n m r

15 Hmotnostná koncentrácia látky je určená podielom hmotnosti rozpustenej látky (m ) a objemu roztoku (V R ) m V R kgm. 3, g. dm 3

16 Úprava zloženia roztoku - zmiešavanie pri zmiešavaní roztokov s rozdielnym množstvom rozpustenej látky sa hmotnosť výsledného roztoku rovná súčtu hmotností východiskových roztokov m = m 1 + m 2 + m i množstvo rozpustenej látky vo výslednom roztoku je súčtom hmotností látok vo východiskových roztokov bilanciu hmotnosti roztokov a hmotnosti rozpustenej látky možno vyjadriť: m 1.x 1 + m 2.x 2 + m i.x i = m.x

17 Zmiešavanie roztokov I. II. m 1, x 1 m 2, x 2 m, x III. m 3, x 3 m = m 1 + m 2 + m 3 m 1.x 1 + m 2.x 2 + m 3.x 3 = m.x

18 keď zloženie roztokov je vyjadrené koncentráciou látkového množstva (c) (zanedbanie objemovej kontrakcie) n = n i V = V 1 + V 2 + V i c n V R mol. dm 3 V.c = V 1.c 1 + V 2.c 2 + V i.c i Objemová kontrakcia objem výsledného roztoku je menší ako súčet objemov východiskových látok pri koncentrovaných roztokoch - hmotnostné bilancie

19 Úprava roztokov riedenie pri riedení roztoku čistým rozpúšťadlom zvýši hmotnosť výsledného roztoku nezmení sa množstvo rozpustenej látky zmení sa hmotnostný zlomok rozpustenej látky

20 Riedenie roztoku m 1, x 1 roztok voda m 2, x 2 = 0 m, x výsledný roztok m 1 + m 2 = m m 1.x 1 + m 2.x 2 = m.x

21 Úprava roztokov zakoncentrovávanie pri zakoncentrovávaní roztokov sa zvýšenie koncentrácie dosiahne: pridaním ďalšieho množstva látky do roztoku zvýši sa množstvo rozpustenej látky zvýši sa hmotnosť roztoku zvýši sa koncentrácia roztoku odparením určitého množstva rozpúšťadla z roztoku zníži sa hmotnosť roztoku celková hmotnosť rozpustenej látky sa nezmení zvýši sa koncentrácia roztoku

22 Zakoncentrovávanie roztoku-prídavkom látky m 1, x 1 roztok látka m 2, x 2 = 1 m, x výsledný roztok m 1 + m 2 = m m 1.x 1 + m 2.x 2 = m.x

23 Zakoncentrovávanie roztoku - odparením pôvodný roztok m 1, x 1 m, x výsledný roztok m 2, x 2 = 0 odparené rozpúšťadlo (H 2 O) m 1 = m + m 2 m 1.x 1 = m.x + m 2.x 2