fizičke osobine i struktura molekula - univerzitet u beogradu fh.pdf · fizičke osobine i...
Post on 31-Aug-2019
34 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Fizičke osobine i struktura molekula
Mogu se podeliti u tri grupe:
1. Aditivne osobine - one koje predstavljaju sumu vrednostiodgovarajuće osobine konstituenta sistema. Primer:relativna molekulska masa koja je jednaka sumi relativnihatomskih masa atoma koji ulaze u sastav molekula.
2. Konstitutivne osobine – one koje zavise pre svega odnačina vezivanja atoma u molekulu, a u manjoj meri odnjihove prirode i broja. Većina osobina je delimičnoaditivna a delimično konstitutivna.
3. Koligativne osobine – one koje zavise od broja molekula usistemu a ne i od njihove prirode.
Fizičke osobine materije:
1. Molarna zapremina
2. Parahor
3. Refrakcija
4. Električne osobine (polarizacija)
5. Magnetne osobine (dijamagnetizam, paramagnetizam i feromagnetizam).
6. Apsorpcija zračenja
7. Optičke osobine
Apsorpcija zračenja
RTA IIII0
RTAI
I
I
I
I
II RTA
000
Apsorpcija zračenja
RTAI
I
I
I
I
II RTA
000
bcaI
I
0
log
cbaI
ITA 0loglog
dlcIdIb
I
Idbc
I
dI
00
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!
Iz faznih dijagrama smeša (rastvora) se mogu uočiti neke pravilnosti.Uočava se da rastvaranje jedne supstance u drugoj (rastvaraču) uveksnižava tačku mržnjenja rastvarača. Takodje, uočava se da dodavanja
supstance koja nije isparljiva uvek povišava tačku ključanja rastvarača.
Pre
ssure
760 torr= 1 atm
Temperature
Gas
Liquid
Solid
ΔTm ΔTb
rastvor
PA
rastvaračrastvor
Promena pritiska (napona pare) dovodi do promene tačke ključanja
Čisti rastvaračrastvorrastvor
Promena tačke ključanjaPromena tačke mržnjenja
Kvantitativnu vezu izmedju povišenja tačke ključanja i molskogudela rastvorene slabo isparljive supstance daje Raoult-ovzakon.
Neka je A rastvarač, i neka je B slabo isparljiva rastvornasupstanca:
P = xA pAo + xB pB
o = xA pAo + (1 - xA) pB
o =
= pBo + (pA
o - pBo) xA = xA pA
o ( jer je pBo 0)
U slučaju slabo isparljive supstance B, dakle,
P = xA pAo; odakle sledi: P/pA
o = xAo
P
px
P
px x
A
o A
o
A
o A B1 1
p P
pxA
o
A
o B
BAA xpPp00
Sniženje napona pare zavisi samo od molskog udela slabo isparljive komponente!
PA0-P
Sniženje napona pare zavisi od molskog udela teškoisparljive rastvorene supstance - xB
p PA
o
Kako sniženje napona pare dovodi do povišenja tačkeključanja, može se zaključiti da prisustvo nerastvornesupstance u rastvoru dovodi i do povišenja tačke ključanjarastvora.
Sniženje napona pare kao i povišenje tačke ključanja zavisiod molskog udela teško isparljive rastvorene supstance, aline i od njene prirode, dakle to je koligativna osobina.
Povisenje tacke kljucanja
T K bb b
Kb ebulioskopska konstanta, a b jemolalitet. Merenje Tb predstavlja metoduza odredjivanje molske mase rastvorenesupstance. Postupak se naziva -ebulioskopija.
Snizenje tacke mrznjenja
T K bf f
Kf je krioskopska konstanta, a b je molalitet.Merenje Tf predstavlja metodu zaodredjivanje molske mase rastvorenesupstance, postupak se naziva - krioskopija.
Čista voda Etilen glikil/voda
• Kolika će biti tačka mržnjenja vodenog rastvora elektrolita koncentracije 1.25 m ako je konstanta? (Kf = 1.86°C/m)
DTf = 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 težnjamolekula rastvarača (!) da kroz polupropustljivumembranu predju iz redjeg u koncentrovaniji rastvor.
• Difuzija molekula rastvarača iz razblaženijegrastvora u rastvor veće koncentracije krozpoljupropustljivu membranu.
• Polupropustljiva membrana dozvoljava samo malimmolekulima da prodju kroz nju. Zidovi ćelija supolupropustljive membrane
Kako se rastvaračkreće kroz membranu,nivo tečnosti u obakraka cevi podeljenemembranom kroz kojusu prošli molekulirastvarača nakonuspostavljanjaravnoteže nije isti.
Timberlake, Page 255
• 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, , 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.
V nRT
Pritisak potreban da se zaustavi osmoza.Osmotski pritisak - M RT M - molarna koncentracija (n/V)T - temperaturaR - 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. U ravnoteži se uvek postiže izotonično stanje.
PRIMENE OSMOZE
Pijaća voda se proizvodi primenom pritiska većeg od .
P >
• Konzerviranje mesa u slanim rastvorima.• Voda se kreće kroz biljke zahvaljujući osmozi.• So dodata mesu ili šećer dodat voću sprečavaju
bakterijske infekcije, bakterije potopljene u slani rastvor gube vodu zbog osmoze i umiru.
• Mašine za dijalizu rade na principu osmoze.• Reversnom osmozom se od slane morske vode
proizvodi pitka voda. • KOntaktna sočiva čuvaju se u izotoničnim
rastvorima.• Rastori za intravenske infuzije uvek su izotoničnog
sastava.• Na jon: ekstracelularni regulator osmoze.
PRIMENE OSMOZE
A Comparison of Some of the Properties of Pure Water and an Aqueous NaCl Solution
property pure water NaCl solution
vapor pressure 23.8 torr 23.1 torr
boiling point 100.0oC 100.8oC
freezing point 0.0oC -3.0oC
osmotic pressure 0.0 atm 33 atm
Joni u rastvoru - elektroliti
Posebna vrsta rastvora su rastvori elektrolita. Osim svihprethodno pomenutih koligativnih osobina, elektrolitiimaju još jednu - provodljivost elektri~ne struje.Elektroliti su izvori jona
AB A+ + B-
Ovakvo razlaganje, - disocijacija je spontan proces!
Okupljanje molekula rastvarača oko jona naziva sesolvatacija, a u slučaju vode kao rastvarača - hidratacija.
Osobine jonskih rastvora:
Provodljivost
Transport mase
Prvi Faraday-ev zakon: masa supstance oslobodjene nalektrodi proporcionalna je količini naelektrisanja koja jeprotekla kroz kolo.
Drugi Faraday-ev zakon: broj jona izdvojenih naelektrodama je celobrojni udeo broja elektrona prenetihkroz kolo.
Koligativne osobine i disocijacija
U slučaju rastvora NaCl, veličine , Tb i Tf sudvostruko veće nego što bi se očekivalo na temeljupretpostavke o broju molekula nastalih rastvaranjem.Objašnjenje je u činjenici da čestica u rastvoru imadvostruko više od očekivanoh broja molekula, jer odsvakog NaCl molekula nastaju dve čestice (dva jona) - Na+
i Cl-.
T iK bf f
T iK bf f
V inRT
Za razredjene rastvore jakih elektrolita, broj i odgovarabroju jona koji nastanu od jednog molekula (za NaCl i = 2,za K2SO4 i = 3).
Provodljivost elektrolita
Specifična provodljivost elektrolita je recipročnavrednost specifične otpornosti: = 1/ = (l/A)(1/R). Jedinica za je -1cm-1
Molarna provodljivost elektrolita je specifičnaprovodljivost podeljena koncentracijom elektrolita:
m = /c. Jedinica je -1cm2mol-1
)(cf
a c
( ) ( ) ( )AB A B
Provodljivost i elektroliticka disocijacija
KA B
ABc
eq
[ ][ ]
[ ]
A+ = c B- = c
[AB] = (1 - ) c
AB A+aq + B-
aq
Kc c
cK c
c c
( )( )
( );( )
11 2
2 0c K Kc c
2 0K
c
K
c
c c
K
c
c
K
c
c2
1 14
Očigledno, sa smanjivanjem koncentracije c,raste stepen disocijacije .
Van’t Hoff-of faktor
A B +Az+ + -B
z-
* deo nedisosovanog elektrolita će biti: m - m = m(1 - )
* koncentracije Az+ i Bz- će biti: + i - m
* Ukupan broj čestica, nezavisno od njihove vrste će biti:
m(1 - ) + + m + - m
* Ukupan broj jona je: = + + -
* Ukupan broj čestica je sada: m(1 - ) + m
im m
m
i( )11
1
1
top related