KOLIGATÍVNE VLASTNOSTI

LÁTOK

Stanovenie mólovej hmotnosti látok v systéme rozpúšťadlo, rozpúšťaná látka, roztok

Ebulioskopia, kryoskopia

Osmóza, osmotický tlak

Difúzia

Povrchové napätie

Viskozita

KOLIGATÍVNE VLASTNOSTI ROZTOKOV

• sú to vlastnosti roztokov

zvýšenie teploty varu

zníženie teploty tuhnutia

osmotický tlak

v porovnaní s čistým rozpúšťadlom

• závisia od počtu častíc rozpustenej látky v roztoku

VLASTNOSTI ZRIEDENÝCH ROZTOKOV

• ak sa rozpustí v kvapalnom rozpúšťadle neprchavá látka bude

výsledný tlak pary roztoku podmieňovaný len parciálnym tlakom pary rozpúšťadla (odparovanie rozpúšťadla)

• zníži sa zastúpenie molekúl prchavého rozpúšťadla v jednotke objemu

zmenší sa počet molekúl unikajúcich za jednotku času z kvapalnej fázy do plynnej

• rovnováha medzi kvapalinou a parou sa ustáli už pri menšom tlaku pary

tlak nasýtenej pary rozpúšťadla nad roztokom než tlak nasýtenej pary nad čistým rozpúšťadlom

• F.M. Raoult dokázal pre zriedené roztoky:

že zníženie tlaku pary p rozpúšťadla je

priamo úmerné mólovému zlomku

rozpustenej látky A xA

p0 – tlak pary čistého rozpúšťadla

nr – látkové množstvo rozpúšťadla

nA – látkové množstvo rozpustenej látky A

A

Ar

A xpnn

npp

00

EBULIOSKOPIA

• je metóda, ktorou sa stanovuje relatívna

molekulová hmotnosť rozpustenej

neprchavej látky

na základe zvýšenia bodu varu jej

roztoku v porovnaní s bodom varu

čistého rozpúšťadla

• zvýšenie teploty varu zriedených roztokov

(Tv) je priamo úmerné molalite rozpustenej

látky (mB)

Tv= E.mA

E – ebulioskopická konštanta

- charakteristická pre rozpúšťadlo

- predstavuje zvýšenie teploty varu roztoku

pri jednotkovej molalite rozpustenej látky

• zo zvýšenia bodu varu (ebulioskopia) možno stanoviť

mólovú hmotnosť rozpustenej neprchavej látky

Tv= KE.mA

• KE – ebulioskopická konštanta

- určuje sa z vlastností čistého rozpúšťadla

1.

1

2

1

výp

EH

MTRK

rA

AE

r

AEAEv

mM

mK

m

nKmKT

.

E

r

A

v

A Km

m

TM

1

KRYOSKOPIA

• je metóda stanovenia mólovej

hmotnosti látok, založená na znížení

bodu tuhnutia roztoku voči čistému

rozpúšťadlu

• dôsledkom zníženia tlaku pary nad roztokmi je tiež

zníženie bodu tuhnutia roztokov v porovnaní s bodom tuhnutia čistého rozpúšťadla

• zníženie bodu tuhnutia Tt je úmerné molalite mB rozpustenej látky B

Tt = Kk.mA

KK – kryoskopická konštanta

• charakteristická pre rozpúšťadlo

• znamená zníženie bodu tuhnutia roztoku pri jednotkovej molalite látky B

• dá sa určiť experimentálne alebo vypočítať z tepla topenia čistého rozpúšťadla, jeho teploty topenia a mólovej hmotnosti

. H - skupenské teplo topenia 1.

1

2

1

top

KH

MTRK

rA

Ak

r

AkAkt

mM

mK

m

nKmKT

.

k

r

A

t

A Km

m

TM

1

MOLALITA

Je určená podielom látkové množstvo rozpustenej látky

(nA) a hmotnosti rozpúšťadla (mr) [mol.kg-1]

zvýšenie teploty varu roztoku zníženie teploty tuhnutia roztoku

kg

mol

m

nm

r

AA

OSMÓZA A OSMOTICKÝ TLAK

OSMÓZA

• je typ pasívneho transportu - bez spotreby energie

• prestup rozpúšťadla (voda) cez polopriepustnú

membránu

z priestoru s menej koncentrovaným roztokom do

priestoru s viac koncentrovaným roztokom

Polopriepustná membrána

• priepustná pre rozpúšťadlo a

menej priepustná alebo nepriepustná

pre rozpustené látky

Osmóza je špecifickým príkladom difúzie

• veľkosť osmózy je daná rozdielom osmotických tlakov na oboch stranách polopriepustnej membrány

• vnikaním rozpúšťadla polopriepustnou stenou do roztoku vzniká v ňom merateľný pretlak osmotický tlak

• je určený vonkajším tlakom, ktorý zabraňuje prenikaniu rozpúšťadla do roztoku cez membránu - pôsobí zo strany roztoku

= cA. R.T

• formálna zhoda so stavovou rovnicou ideálneho plynu

• na princípe osmózy funguje aj dialýza, čistenie vody,

bunka - príjem vody

cA – koncentrácia rozpustenej látky [mol.dm-3]

R – plynová konštanta [8,314 J.K-1.mol-1]

T – absolútna teplota [t+273,15]

- osmotický tlak [kPa]

• pre roztoky elektrolytov zaviedol J.H. van Hoff

empirický koeficient i

= i.cA. R.T

• pre roztoky neelektrolytov i = 1

• pre soli KCl, NaCl, KPO2, i = 2

• pre soli CaCl2, K2SO4 i = 3

• pre soli AlCl3, K3PO4 i = 4

TRVM

mi ..

..

TRV

ni ...

m – hmotnosť [g]

M – molekulová hmotnosť [g.mol-1]

V – objem [dm3]

n - látkové množstvo [mol]

DIFÚZIA

• je samovoľné prenikanie častíc jednej látky (rozpúšťanej

látky) medzi častice druhej látky (rozpúšťadla)

častice prenikajú z miesta s vyššou koncentráciou na

miesto s nižšou koncentráciou (v smere koncentračného spádu)

• rýchlosť a rozsah difúzie závisí od rozdielu koncentrácia

látky na oboch stranách biomembrány

• proces sa zastaví, keď dôjde k vyrovnaniu koncentrácie

látky na oboch stranách membrány

• takto sa prenášajú kyslík, oxid uhličitý, organické neelektrolyty

(alkohol, močovina), niektoré jedy a farbivá

POVRCHOVÉ NAPÄTIE

• sila uplatňujúca sa na povrchu kvapaliny

- pôsobí kolmo na jednotku dĺžky povrchu [N.m-1]

• príčinou je vzájomné pôsobenie častíc kvapaliny

• medzimolekulové príťažlivé sily (majú dosah približne 10 nm)

•vo vnútri kvapaliny sa vzájomne vyrovnajú

•molekuly z povrchu sú vťahované do vnútra

• molekuly na povrchu nie sú priťahované rovnakou silou molekulami druhej fázy (vzduch)

• sila pôsobiaca dovnútra kvapaliny je väčšia • preto sú molekuly z povrchu vťahované dovnútra

kvapaliny

• povrch sa usiluje zaujať čo najmenšiu plochu → tvar gule

• povrchové napätie je závislé od

vlastnosti kvapaliny

vlastností druhej fázy, s ktorou je v styku

od teploty (klesá)

• povrchovo aktívne látky – hromadia sa na povrchu kvapalín a zmenšujú povrchové napätie

Povrchovo aktívne látky - tenzidy

znižujú povrchové napätie na fázovom rozhraní

• molekula obsahuje

– hydrofóbnu časť

• nepolárny uhľovodíkový reťazec (môže obsahovať aj aromatický kruh)

• má kladný vzťah k nepolárnym rozpúšťadlám

• odpudzuje vodu

– hydrofilnú časť

• polárna časť molekuly má afinitu k vode a k polárnym zlúčeninám

• umožňuje rozpustnosť celej molekuly

Emulzia – 2 nemiešateľné kvapaliny

Suspenzia – kvapalina a tuhá látka

Pena – kvapalina a plyn

Tenzid - saponát

VISKOZITA

• viskozita má praktický význam pri kvapalinách

• je charakterizovaná vnútorným trením pri prúdení kvapaliny

• príčinou vnútorného trenia je vzájomné ovplyvňovanie vrstiev pri laminárnom prúdení v dôsledku medzimolekulových síl a zrážok molekúl

• aby neprestalo prúdenie kvapaliny, musí na ňu pôsobiť vonkajšia sila, ktorá prekoná silu vnútorného trenia (F)

dx

dvAF viskozitný koeficient [kg.m-1.s-1]

- je charakteristický pre každú kvapalinu

A styková plocha dvoch susedných vrstvičiek

dv/dx rýchlostný gradient v smere kolmom na

pohybujúce sa vrstvičky

• limitné viskozitné číslo – LVČ - []

je viskozita roztoku polyméru pri

nekonečnom zriedení

– na viskozitu roztoku nevplýva

interakcia „ MM – MM“, ale len

interakcia „MM – M rozpúšťadla

K – konštanta príslušného polyméru v danom rozpúšťadle - je tabelovaná

M – stredná relatívna molekulová hmotnosť polyméru

[] – limitné viskozitné číslo

][)(lim][ 13

0

0

0

gcm

cc

MK ][

• trenie spôsobuje, že pomalšia vrstva bude urýchľovaná a rýchlejšia spomaľovaná

• viskozita kvapalín je väčšia ako viskozita plynov

Kvapaliny - so stúpajúcou teplotou viskozita klesá

Plyny - so stúpajúcou teplotou viskozita rastie

Staudingerova rovnica

– viskozita roztoku polyméru so známou koncentráciou

0 – viskozita rozpúšťadla pri rovnakej teplote

• limitné viskozitné číslo – limitná hodnota

viskozitného čísla pri nekonečnom zriedení

Prúdenie kvapaliny cez rúrku

• v blízkosti stien nádoby sa častice kvapaliny prakticky nepohybujú

• rýchlosť ich pohybu narastá s rastúcou vzdialenosťou od stien

• ide akoby o pohyb tenkých vrstvičiek, ktoré sa pohybujú rôznou rýchlosťou

• pomalšia vrstva brzdí rýchlejšiu a rýchlejšia zrýchľuje pomalšiu

• výsledkom je vnútorné trenie - viskozita