otopine, kemijska kinetika, kemijska ravnoteža, tekućine

Otopine, kemijska kinetika, kemijska ravnoteža, tekućine i njihova svojstva

O T O P I N E

T V A R I

SMJESA ČISTE TVARI

Homogena Heterogena Elementi Spojevi

-veličina svih čestica u otopini je manja od 1 nm.

OTAPANJE ČVRSTIH TVARI

« slično se otapa u sličnom «

a) NaCl- kuhinjska sol, bijele boje, ionski kristal,ioni Na+ i Cl- ioni, ionska veza -vladaju elektrostatske sile -proces oslobađanja iona ( Na+ i Cl- ) iz kristalne rešetke djelovanjem polarnog otapala naziva se DISOCIJACIJA -ioni okruženi određenim brojem molekula nazivaju se HIDRATIZIRANI IONI, a sam proces naziva se hidratacijom -kolikim brojem molekula vode će biti okruženi ioni ovisi o njihovoj veličini -SOLVATIZIRANI IONI su ioni okruženi molekulama otapala koje nije voda -otopina NaCl provodi el. struju - elektrolit

b) C12H22O11 –šećer saharoza -slabije međumolekulske sile među molekulama šećera -kinetička energija vode dovoljna da molekule šećera izbaci u vodu i razori kristalnu rešetku -nastaju dipol-dipol veze, što olakšava otapanje -otopina šećera ne provodi el. struju – neelektrolit

KOLIKO SE MOŽE OTOPITI NEKE TVARI :

otapanjeotapalo + otopljena tvar otopina kristalizacija

I. –otopine u kojima se u određenom trenutku više tvari otapa nego što kristalizira su NEZASIĆENE OTOPINE

II. ZASIĆENE OTOPINE su one otopine u kojima broj čestica koje se otapaju jednak broju čestica koje kristaliziraju

III. – otapanjem nekih tvari do zasićenja na višoj temperaturi, a zatim polaganim hlađenjem može se dobiti PREZASIĆENA OTOPINA-dobivena otopina je labilna,laganim protresanjem iskristalizirat će suvišak otopljene tvari

1


OSMOZA I OSMOTSKI TLAK

- Još jedno važno koligativno svojstvo otopina

- Polupropusne membrane – membrane koje imaju takvu građu da kroz njih neke molekule

slobodno prolaze, dok druge ne mogu proći.

Pr.

- kada se voda i šećer nađu u dodiru, a razdvojene su polupropusnom membranom, voda će

prodirati u otopinu i iz otopine u otapalo različitim brzinama.

- Broj molekula vode koje prodiru u otopinu biti će puno veći od otapala koji dolaze iz drugog

(suprotnog) smjera, dok se ne uspostavi ravnotežno stanje.

- Ravnotežno stanje se uspostavlja kada tlak uzrokovan dodatnom visinom otopine(hidrostatski

tlak) , prouzroči da se molekule otapala kreću istom brzinom u oba smjera

Tlak stupca otopine, kada je postignuta ravnoteža, zove se OSMOTSKI TLAK (π ) , a pojava da otapalo

spontano prolazi kroz polupropusnu membranu iz razrijeđene otopine u koncentriraniju naziva se

OSMOZA

- Ovisi o broju čestica – KOLIGATIVNO SVOJSTVO

Matematički izraz: π V = n R T

- Velika biološka važnost osmoze ( citoplazma koja obavija stijenke stanice djeluje kao

polupropusna membrana, ne samo za vodu, već i za male ione; zbog osmotskog tlaka svaka

otopina koja se daje intravenozno nekom organizmu, mora biti istog osmotskog tlaka kao otopina u

organizmu)

2


K O L O I D N I S U S T A V I

-osim pravih otopina susrećemo i smjese gdje je jedna tvar raspršena u drugoj-takve sustave nazivamo DISPERZNIM SUSTAVIMA-disperzno sredstvo-tvar koje ima u suvišku -u njoj je raspršena ( dispergirana ) druga tvar-disperzna faza-tvar koja je raspršenaSUSPENZIJA ILI GRUBO DISPERZNI SUSTAV-čestice disperzne faze veće od 200 nm-heterogene smjese, čestice u takvom sustavu brzo sedimentiraju-talog-disperzna faza od disperznog sredstva odvaja se filtracijom ili dekantacijom-primjer : smjesa vode i pijeskaKOLOIDNI SUSTAVI-čestice disperzne faze od 1 do 200 nm-disperzna faza : nakupine iona, molekula

TIPOVI KOLOIDNIH SUSTAVA

PRIMJER DISPERZNA FAZA

DISPERZNOSREDSTVO

IMESUSTAVA

magla tekućina plin aerosoldim čvrsta tvar plin aerosolsapunica plin tekućina pjenamlijeko tekućina tekućina emulzijaželatina čvrsta tvar tekućina sol,gelplovučac plin čvrsta tvar čvrsta pjenamaslac tekućina čvrsta tvar čvrsta emulzijaobojenostaklo

čvrsta tvar čvrsta tvar čvrsti solgel

KAKO PRIREDITI KOLOIDNI SUSTAV

1.Metodom kondenzacije - dobivanje sola kemijskom reakcijom otopina dviju soli niskih koncentracija, pri čemu treba otopinu soli niže konc. dodavati u otopinu soli više konc. ( sol je stabilan ) KONDENZACIJA - proces skupljanja,okrupljavanja manjih čestica u čestice koloidnih dimenzija -hidrofoban sol - sol koji se ne otapa u vodi -hidrofilan sol - sol koji se otapa u vodi,a dobiven je izravnim otapanjem u vodi; ohladi li se tako dobiveni sol nastaje GEL

3


2.Disperzija - smanjivanje veličine čestica grubo disperznog sustava na veličinu čestica disperzne faze ( 1 do 200 nm ) u koloidnom sustavu

KARAKTERISTIČNA SVOJSTVA KOLOIDNIH SUSTAVA

1.Tyndallov fenomen-jedno od najpoznatijih svojstava koloidnog sustava -pojava raspršivanja svjetlosti na česticama koloidnih dimenzija -opaža se ako u zatamljenu sobu kroz pukotinu u zastoru ulazi zraka svjetlosti -u svjetlosnoj zraci vide se čestice prašine koje lebde -na česticama prašine rasipa se svijetlost i one same postaju mali izvori svjetlosti -prave otopine ne pokazuju Tyndallov fenomen jer su optički prazne

2.Koagulacija-pojava udruživanja čestica u veće nakupine MICELE ( čestice koloidnih dimenzija izgrađene od većeg broja manjih iona ili molekula ) -koloidne micele mogu biti hidrofilne ili hidrofobne -MICELE ŽELATINE – su hidrofilne koloidne micele,vole vodu

- stvaraju hidratni ovoj koji sprječava njihov međusobni dodir i udruživanje -MICELE AgCl-su hidrofobne koloidne micele,ne vole vodu -na njihovu površinu vežu se ioni iz otopine ( Ag+ ) -sve koloidne čestice dobiju istoimeni naboj i zbog toga se elektrostatski odbijaju- nema koagulacije -ako u otopinu dospiju ioni koji će neutralizirati naboj na površini-odmah dolazi do koagulacije

3.Elektroforeza-pojava da se nabijene koloidne čestice gibaju u nepokretnoj tekućini djelovanjem el. polja -brzina putovanja ovisi o: -veličini čestica, kiselosti tekućine, -naboju i jakosti el. polja -primjena: -odvajanje mol. aminokiselina,proteina,sastojci krvne plazme

4.Dijaliza-čišćenje sola od elektrolita koji zaostaje u disperznom sredstvu nakon pripreme koloidne otopine -metoda se temelji na pojavi da koloidne čestice ne mogu prolaziti kroz polupropusnu membrunu u vodi, a ioni mogu -primjena : -u medicini kod bubrežnih bolesnika

Mlijeko - primjer emulzije, bijele boje, neprozirno, sadrži milijune sićušnih kuglica masti koje se ne otapaju u vodi, ali se i iz nje ne izlučuju -kuglice stalno udaraju molekule disperznog sredstva i sprječavaju sedimentaciju -kazein-sprječava izdvajanje kuglica masti-emulgator – tvar koja uzrokuje stabilnost emulzije

KEMIJSKA KINETIKA

Zadaće kemijske kinetike : - proučavanje brzine kemijske kinetike, uvjeta koji na nju utječu i načina kako promatrana reakcija napreduje na molekularnoj razini

Brze reakcije : - reakcije iona u otopini – trenutne Ag + ( aq ) + Cl – ( aq ) AgCl (s)

- eksplozivne reakcije – nastajanje plina praskavca - nastajanje nitroglicerina

Spore reakcije : - reakcije između molekula- npr: - nastajanje amonijaka

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) pri sobnoj temp.

KAKO NASTAJE KEMIJSKA REAKCIJA

Uvjet : - sudar čestica- svaki sudar nije uspješan jer su se čestice sudarile u međusobno nepovoljnom

položaju- ili sudar nije bio dovoljno jak

* prijelazno stanje A- - -B

A- - -B

EP

Ea

A2 + B2

4


reaktanti 2 AB produkti

uspješan sudar

- čestice moraju imati dovoljno energije ( tkz. energije aktivacije Ea ) da bi mogle svladati « energetsko brdo» i da bi sudar bio uspješan- energetski dijagram ne vrijedi za svaku česticu u promatranom sustavu- krivulja opisuje približnu « energetsku sudbinu « prosječne čestice u uzorku

* *

2 AB A2 + C2

2 AC

A2 + B2

ENDOTERMAN PROCES EGZOTERMAN PROCES

ŠTO JE BRZINA KEMIJSKE REAKCIJE

Δ S V = -------------- - brzina automobila iskazuje se putem Δ t prijeđenim u određenom vremenu

- brzina istjecanja vode – volumen vode istječe u određenom vremenu- BRZINA KEMIJSKE REAKCIJE – iskazuje se prirastom množinske

koncentracije jednog sastojka reakcijskog sustava u određenom vremenu

prirast koncentracije V (A) = ----------------------------------------------------------------

vrijeme u kojem je nastala ta promjena

c2 (A) - c1 (A) Δ c (A) moldm-3

= --------------------------- = ------------------ = --------------- t2 - t1 Δ t min

= mol dm-3 min –1 .

V (A) = brzina prirasta koncentracije sastojka A

-brzina prirasta konc. reaktanta je negativna vrijednost (konc. se napredovanjem reak. smanjuje)-brzina prirasta konc. produkta je pozitivna vrijednost (konc. se napredovanjem povećava)

PRIMJER : 4.1. ( str.84.) c

DINAMIČKA RAVNOTEŽA

- tijekom kemijske reakcije konc. reaktanta se smanjuje , a konc. produkta raste- do uspostavljanja dinamičke ravnoteže

brzina nastajanja produkta jednaka je brzini raspada reaktanta

2 HI H2 + I2

- konc. H2 i I2 povećava se jednakom brzinom- raspad HI biti će dva puta brži jer se moraju raspasti 2 mol HI da nastane 1 mol

H2 i 1 mol I2

Δ c (A) V ( A ) r = -------------- = ----------- = mol dm-3 min –1 υ (A) ٠ Δ t υ (A)

za kemijske reakcije pri kojima je volumen stalan

5


BRZINA REAKCIJE (r) = brzini prirasta konc. sastojka A ., podijeljena njegovim stehiometrijskim koeficientom υ (A) za koji je « - « za reaktante a « + « za produkte «

primjer : 2 HI H2 + I2

- v ( HI ) + v ( H2 ) + v ( I2 ) r = -------------- = --------------- = ---------------- 2 1 1

KOJI ČIMBENICI UTJEČU NA BRZINU KEMIJSKE REAKCIJE

-svi oni kojima se povećava broj uspiješnih sudara-povećava se kinetička energija čestica,a smanjuje se energija aktivacije reakcije

ČIMBENICI SU:

1)KONCENTRACIJA-povećanjem koncentracija otopine,raste brojnost čestica-veća mogućnost sudaraSLIKA:

A B A B A B

O O O O O O O O O O O O O O O O O O

BROJ ČESTICA 2 2 2 4 4 4

BOJ MOGUĆIH 4 8 16 SUDARA

BRZINA KEMIJSKE REAKCIJE RASTE S POVEĆANJEM KONCENTRACIJE SASTOJAKA.

2)TEMPERATURA

-dovođenjem temperature raste kinetička energija čestica-povećava se i prosječna brzina gibanja čestica

-događa se više sudara čestica u jedinici vremena

POVIŠENJEM TEMPERATURE ZA 10C BRZINA MNOGIH REAKCIJA POVEĆA SE ZA OD 2 DO 3 PUTA.

3)AGREGATNO STANJE I UKUPNA POVRŠINA REAKTANTA

-u plinovitom agregatnom stanju-najbrže reakcije-u tekućem agregatnom stanju-sporije-u krutom agregatnom stanju-najsporije(jer mogu reagirati samo čestice na površini krute tvari)

ŠTO JE GIBANJE ČESTICA SLOBODNIJE,A DODIRNA POVRŠINA IZMEĐU ČESTICA VEĆA, VEĆA JE I BRZINA KEMIJSKE REAKCIJE,JER SE POVEĆAVA BROJ USPJEŠNIH SUDARA.

4)GRAĐA MOLEKULA

-najpogodniji mali kugličasti ioni, zbog jakog elektrostatskog privlačenja reakcija je vrlo brza-brzo reagiraju dvije polarne molekule (H2O + SO2)-sporije polarna i nepolarna molekula (H2O + CO2)

5)KATALIZATORI

-djelovanje katalizatora povezano je s energijom aktivacije-dodatkom katalizatora reakcija teče drugim putem(u kojem je energija aktivacije manja)

KATALIZATORI-TVARI KOJE ULAZE U KEMIJSKU REAKCIJU, UBRZAVAJU JE, A SAMI IZ NJE IZLAZE NEPROMIJENJENI.

INHIBITORI-negativni katalizatori -povećavaju energiju aktivacije i tako usporavaju kemijske reakcije

6


OSNOVNA SVOJSTVA TEKUĆINA

TEKUĆINE-tvari o kojima ovisi život na zemlji -čiste tvari koje su pri sobnoj temp. u tekućem a.s. -fizikalna svojstva kao što su masa i volumen , ovise o veličini uzorka i spadaju u EKSTEZIVNA svojstva -svojstva koja ne ovise o veličini uzorka, boja, prozirnost i električna vodljivost spadaju u INTEZIVNA svojstva

SVOJSTVA KARAKTERISTIČNA ZA TEKUĆINE:

I. GUSTOĆA-ako se nafta razlije po moru, ona najčešće prekriva njezinu površinu jer pliva na vodi -zimi se voda zamrzne, možemo se klizati po njezinoj površini -zašto? -odgovor je uvijek isti: zbog gustoće -gustoća je definirana omjerom mase i volumena ispitivane tvari -ne ovisi o veličini uzorka, znači da je intezivno svojstvo -najveću vrijednost ima pri temp. taljenja # iznimka je voda ( anomalija vode ) čija je najveća gustoća pri 40C # zbog vodikovih veza gustoća leda je manja od gustoće vode -uređaj za određivanje gustoće je areometar

II. VISKOZNOST ili «unutarnje trenje» -prati brzinu istjecanja tekućine ( voda brzo istječe, med sporo ), zašto? -ovisi o : -međumolekulskim silama u tekućini ( polarne molekule ) -obliku molekula ( velike, zamršene molekule ) -temperaturi ( povišenjem temp. viskoznost se smanjuje jer se smanjuje međumolekulsko djelovanje zbog sve veće Ek ) -Ostwaldovim viskozimetrom – možemo odrediti relativnu viskoznost

III. NAPETOST POVRŠINE

a) -u unutrašnjosti tekućine molekula je sa svih strana okružena gusto složenim molekulama-sile djelovanja su jednake u svim smjerovima-rezultanata sila jednaka je nuli

b) -molekule na površini okružene su sa strane i prema dolje drugim molekulama-s gornje strane nalazi se malo molekula plina-rezultanta sila usmjerena je prema unutrašnjosti tekućine

# na površini će ostati najmanji mogući broj čestica i površina će se ponašati kao elastična opna

7


NAPETOST POVRŠINE je mjera za silu kojom bi valja djelovati na površinske molekule kako bi one pokazale jednaku silu međudjelovanja kao molekule u unutrašnjosti tekućine.

Napetost površine ovisi o:-temperaturi -prirodi tvari s kojom tekućina graniči -povišenjem temp. napetost površine se smanjuje -stalagmometar – uređaj kojim se određuje relativna napetost površine

Sapuni i deterdženti-površinski aktivne tvari ili TENZIDI -jako smanjuju napetost površine -građeni su od:

a) C-C-C-C-C-C-C-C - lanca ugljikovih atoma ( REP ) -hidrofoban dio molekule - boji se vode b) –SO3H- - kiselinski ostatak ( GLAVA ) -hidrofilan dio molekule, voli vodu

-zbog takve građe te se molekule na vodi usmjeravaju tako da hidrofoban dio molekule bježi van iz vode ( viri kao rep ) , hidrofilna skupina okrenuta prema vodi.

PRIJELAZI IZ JEDNOG AGREGATNOG STANJA U DRUGA A.S.

Ponoviti: -taljenje,skrućivanje, isparavanje, kondenzaciju, sublimaciju, kristalizaciju VRELIŠTE - temperatura pri kojoj se tlak para tekući izjednači s tlakom para Iznad tekućine -kad je tlak para 101325 Pa ili standardni atosferski tlak govorimo o NORMALNOM VRELIŠTI ( karakteristična konsranta za svaku tvar ).LEDIŠTE-temperatura pri kojoj su tekuća i čvrsta tvar u ravnoteži -za razliku od vrelišta ona vrlo malo ovisi o tlaku

FAZNI DIJAGRAM VODE

FAZA-agregatna stanje -homogeni dio jednog heterogenog sustava koji je odjeljen granicom ( krivuljom ) na kojoj dolazi do promjene a.s.

TROJNA TOČKA VODE - mjesto gdje se u dinamičkoj ravnoteži nalaze sva tri a.s. - - p=600 Pa, t=0,010C , temperatura i tlak su u trojnoj točki određeni za svaki sustav.

8


9

otopine, kemijska kinetika, kemijska ravnoteža, tekućine

Documents