RAVNOTEŽA FAZA: RAZBLAŽENI RASTVORI

Transcript

1 RAVNOTEŽA FAZA: RAZBLAŽENI RASTVORI

2 RAZBLAŽENI RASTVORI Rastvor: jednofazni siste (bilo og agregatnog stanja) od dve ili više oponenata, u oe su heijse vrste oje ga sačinjavaju dispergovane do veličine oleula. Pretpostava: razatraju se sistei čije oponente: eđusobno heijsi ne reaguju oji ne podležu eletrolitičoj disocijaciji.

3 TIPOVI RASTVORA Rastvor Prier rastvarač rastvora gas gas vazduh tečnost tečnost ROH H O čvrsto telo čvrsto telo legura gas tečnost vazduh H O tečnost gas H O O gas čvrsto telo sog čvrsto telo gas Pt H tečnost čvrsto telo H O NaCl čvrsto telo tečnost etal Hg

4 KONCENTRACIJA RASTVORA jedinice sibol definicija aseni procenti % / ( rastvora / rastvor ) zapreinsi procenti % v / v (v rastvora / v rastvor ) asa/zapreina proc. % / v ( rastvora / v rastvor ) parts per illion pp g rastvora / g rastvor parts per billion ppb g rastvora / g rastvor olarnost M ol rastvora / L rastvor olalnost ol rastvora / g rastvarač

5 KONCENTRACIJA RASTVORA Način izražavanja oncentaricije zavisi od osobina oponenata: ao su oponente sličnih tači ljučanja i topljenja onda se oriste olsi udeli. ao se oponente veoa razliuju, onda se orste olaliteti ili olariteti.

6 KOLIGATIVNE OSOBINE Pri dodavanju rastvora rastvaraču, osobine rastvarača se odifiuju: napon pare opada tača ržnjenja opada tača ljučanja raste osoza je oguća (osotsi pritisa) Ove proene se zovu oligativne osobine. Zavise sao od broja čestica rastvora, a ne zavise od prirode i vrste rastvorenih čestica.

7 KOLIGATIVNE OSOBINE Pretpostave: rastvora je neisparljiv tj. ne učestvuje u gasnoj fazi, rastvora da ne gradi čvrst rastvor sa rastvarače, oličina rastvora je nogo anja od oličine rastvarača, pa je stoga rastvor razblažen, rastvora ne enja svoj heijsi obli pri rastvaranju, tj. ne reaguje heijsi sa rastvarače, ne asosuje niti disosuje pri rastvaranju.

8 HEMIJSKI POTENCIJAL RASTVARAČA čist rastvarač rastvarač+rastvora ( t) ( t) ln x ( t) ( t) ln x x t ln x A t

9 HEMIJSKI POTENCIJAL RASTVARAČA ( t) ( t) ln x

10 KOLIGATIVNE OSOBINE (~) (č) (t) rastvarač rastvara~ (t) rastvor (g) T t T t T T T ( t) ( t) ln x

11 KOLIGATIVNE OSOBINE sniženje napona pare povišenje tače ljučanja sniženje tače ržnjenja osoza

13 SNIŽENJE NAPONA PARE Moleuli rastvarača Neisparljivi oleuli rastvora Fon Babo: p p const. p Raul: p x p Raulov zaon: p p p x

14 SNIŽENJE NAPONA PARE Rastvarač Rastvor Relativno sniženje napona pare: p p x p isto za sve rastvore iste oncentracije (nezavisno od prirode rastvarača) ne zavisi od teperature da bi ovo bilo ispunjeno potrebno je da je diferencijalna toplota razblaživanja jednaa nuli, tj. da je rastvor idealan

15 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE heijsi potencijal rastvarača u tečnoj fazi: t t ln x heijsi potencijal rastvarača u gasovitoj fazi: g g θ f ln p heijsi potencijal čistog rastvarača: t g θ f ln p

16 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE t g t ln x g θ ln f p ln g ln ln x g θ θ f x f f p f p pri ne suviše visoi pritiscia: p x p p relativno sniženje napona pare: p p x p p p p p x x

17 SNIŽENJE NAPONA PARE p p p n n n n n M M Merenje relativnog sniženja napona pare oguće je odrediti olarnu asu rastvorene supstancije M.

20 POVIŠENJE TAČKE KLJUČANJA T = T T AB (p p) /p AC T T AB AC const. T p p p

21 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE () ( g) ( t) ( p x g) ln θ ( t) ln p

22 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE () R S H G t g x isp isp isp,,, ) ( ) ( ln ln ln x x x x R S H isp isp,, ln,,,, ln isp isp isp isp T T H T T T H H H x,, isp isp T T T H L

23 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE (), isp T T R L x, x L R T T isp M M n n n n n x, M M L R T T isp : : n M n L R T T b isp,

24 POVIŠENJE TAČKE KLJUČANJA b R T L isp, M T b Merenje T b predstavlja etodu za određivanje olarne ase rastvorene supstance. Postupa se naziva ebuliosopija.

25 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE () d ln p dt t L isp, ln p ln p d ln p L isp, R T T dt T ln p p isp, ln x R T T L ln x x L isp, R T T L isp, R T T T T M R T T L isp, b b R T M 3 3 Lisp, l isp

28 SNIŽNJE TAČKE MRŽNJENJA T = T n T AB (p p) /p AC T T AB AC const. T p p p

29 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE (),,,,,,,,, ln ln ln ) ( ) ( ln ln ) ( ) ( ) ( ) ( top top top top top top top top top R T T L x x T T T H H H x R S H R S H G t č x x t č t č M L T f top, top top f l M L 3, 3

30 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE () d ln p dt č L t sub, d ln p isp, dt L

31 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE (),, ) / ln( L L dt p p d isp sub t č, ln L dt x d top, ln ln ln T T top x T dt R L x d top T T R L x ln ln, M L T f top, top top f l M L 3, 3 / / ; ; : x p p p p p p p p T t č t č

32 SNIŽENJE TAČKE MRŽNJENJA T f Merenje T predstavlja etodu za određivanje olarne ase rastvorene supstance. Postupa se naziva riosopija.

33 SNIŽENJE TAČKE MRŽNJENJA Sniženje tače ržnjenja izvedeno uz aprosiacije: da se para (iznad čvrste ao i iznad tečne faze) ponaša po zaonia idealnog gasnog stanja da je zapreina pare nogo veća od zapreine tečnosti odnosno čvrste faze da za rastvarač važi Raulov zaon latentna toplota topljenja čvrstog rastavarača je onstantna, nezavisna od teperature rastvora je neisparljiv, nije asosovan ni disosovan u rastvoru i da ne gradi jedinjenje sa rastvarače da se sao rastvarač izdvaja ao čvrsta faza Priena: antifriz (gliol), rv od polarnih životinja (glicerol)

34 POVIŠENJE TAČKE KLJUČANJA I SNIŽENJE TAĆKE MRŽNJENJA

35 K f i K b (C g rastvarača ol - rastvora) rastvarač t.t. (C) K f t.. (C) K b voda,,86,,5 sirćetna iselina 6,6 3,9 8,5 3,7 benzen 5,5 5, 8,,53 afor 78, 4, 8, 5,95

36 VAN T HOFF-OV FAKTOR i Fator i uzia u obzir odstupanje oligativnih osobina zbog eletrolitiče osobine rastvora da disosuje na jone i tie povećava broj čestica u rastvoru. i = erena oligativna osobina očeivana vrednost da rastvor nije eletrolit a) tipične vrednosti za neeletrolite (urea, saharoza, gluoza) i= b) za eletrolitiče rastvore Eletrolit Idealno i Mereno i NaCl HIO 3 MgCl AlCl 3 3 4,9,7,7 3,

37 VAN T HOFF-OV FAKTOR i, M NaCl u vodi: T.M.= -3,37C (ne.86c ao se očeuje)! Koligativne osobine zavise od broja čestica: NaCl Na + + Cl - Iao, M čestica i treba da dobijeo T.M: -(x.86 o C) = -3.7 o C Uticaj unutrašnjih privlačenja dovodi do razlie u izerenoj i izračunatoj vrednosti T.M. za jonse vrste. Van t Hoff-ov fator oogućava nalaženje stepena disocijacije eletrolita.

39 MEMBRANE Pereabilne (propustljive) ebrane: dozvoljavaju prolaz svih rastvorenih supstancija i rastvarača. Seipereabilne (polupropustljive) ebrane: propustljive sao za rastvarač (najčešće voda) a nepropustljive za sve rastvore (faza oja razdvaja dva rastvora različitih oncentracija, dozvoljavajući proto čistog rastvarača, a zadržavajući rastvorenu susptanciju).

40 POLUPROPUSTLJIVE MEMBRANE Prirodne polupropustljive ebrane: zidovi biljnih i životinjsih ćelija, zidovi baterija, rvni sudovi, različite opne, biljna tiva. Iaju različite stepene pereabilnosti, razlišitih su debljina (reda n) i različitih velišina pora (reda n). Propustljive su za: H O, CO, O i N ao i za organse oleule, a nepropustljive su za proteine i polisaharide. Neorganse soli i disaharidi prolaze vrlo sporo roz njih.

41 POLUPROPUSTLJIVE MEMBRANE Sintetiče ebrane: celofanse (glavna oponenta celuloza) poliestarse (na bazi poliestarsih polietilena) jonoizenjivače čija je strutura solasta sa otvoria, slična sunđeria i sadrži ontinualnu režu vode. Priena: za dijalizu ao ultrafilteri ao abalažni aterijal.

42 OSMOZA Osoza: pojava spontanog prolasa rastvarača roz polupropustljivu ebranu u rastvor, ili generalano prolaz rastvarača iz razblaženijeg u oncentraovaniji rastvor, ada su rastvori razdvojeni polupropustljivo ebrano. ebrana

43 OSMOZA Koncentrovani rastvor Polupropustljiva ebrana Razblaženi rastvor

44 OSMOZA Pritisa oji treba delovati na rastvor da bi se sprečio prolaza rastvarača u rastvor roz polupropustljivu ebranu naziva se osotsi pritiso.

45 OSMOZA Feferovi esperienti nisu bili savršeni ali su ipa poslužili ao esperientalna osnova Van t Hofu za uočavanje analogije u ponašanju gasova i razblaženih rastvora. Osotsi pritisa rastvora saharoze Konc. c (/%) (Hg) /c Zaljuča o proporcionalnosti osotsog pritisa sa oncentracijo razblaženog rastvora analogan je Bojl-Mariotovo zaonu za gasove V const

46 OSMOZA Teperatura, o C T,K,Hg /T 6,8 8 55,8, 95, 548,85 36, 39, 596,83 Proporcionalnost osotsog pritisa sa teperaturo znači da se Šarlov zaon ože prieniti na razblažene rastvore: / T const

47 OSMOZA V const / T const V const T Van t Hoff poredio osotsi pritisa saharoze i gasni pritisa vodonia pri istoj teperaturi i isti oncentracijaa: const = R V c Van t Hoff-ova jednačina

48 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE ( P) ( x, P )

49 TERMODINAMIČKO IZVOĐENJE ( P) x, P ( P ) ln x ( P) P P V dp ln x ln x P P V dp x x ln x n x ; nv V n x V c M

50 OSMOZA c M Ova jednačina važi za besonačno razblažene rastvore neeletrolita. Jedno vree je orišćena ao riteriju za utvrđivanje idealnosti neog rastvora. Odstupanje neog rastvora od idealnog ponašanja izražava se Van t Hofovi fatoro i : V ic M

51 TEORIJE OSMOTSKOG PRITISKA teorija bobardovanja razlia u naponia pare oleulsi filter adsorpcija rastvarača na ebrani

52 OSMOMETRIJA Osotsi pritisa se oristi za određivanje olarne ase veliih oleula (proteini, sintetiči polieri). c M Bc M

53 OSMOZA Prieri: Voda se reće roz bilje zahvaljujući osozi. So dodata esu ili šećer dodat voću sprečavaju baterijse infecije. Reversno osozo se od slane orse vode proizvodi pita voda. Ispitivanje sadržaja crvenih rvnih zrnaca.

54 Hipertonični rastvor sadrži visou oncentraciju rastvora u odnosu na drugi rastvor na prier citoplazu ćelije. Voda dufunduje iz ćelije ad je stavljena u hipertonični rastvor što izaziva sežuranje ćelije. Hipotonični rastvori iaju nisu oncentraciju rastvora u odnosu na različite rastvore tj. citoplazu ćelije. Voda difunduje u ćeliju ada se stavi u hipotonični rastvor što znači da ćelija bubri do ne pune. Izotonični rastvori iaju istu oncentraciju ao i drugi rastvor npr. citoplaza ćelije. Voda difunduje u i iz ćelije isto brzino ada je stavljena u izotonični rastvor. Fluid oji oružuje telo ćelije je izotoničan.

55 BILJNE I ŽIVOTINJSKE ĆELIJE U RAZLIČITIM RASTVORIMA hipertonični rastvor izotonični rastvor hipotonični rastvor životinjsa ćelija biljna ćelija

56 PREČIŠĆAVANJE VODE REVERSNOM OSMOZOM pritisa veći od rastvarač rastvor polupropustljiva ebrana

57 PREČIŠĆAVANJE VODE REVERSNOM OSMOZOM

58 BUBREZI I DIJALIZA

59 VEŠTAČKI BUBREG Ulaz zaprljane rvi Izlaz prečišćene rvi Esencijalni joni i oleuli ostaju u rvi Rastvor za dijalizu Štetni produti prelaze u rastvor za ispiranje

60 RASTVORI GASOVA U TEČNOSTIMA

61 RASTVORI GASOVA U TEČNOSTIMA Rastvorljivost gasa u neo rastvaraču zavisi od: prirode gasa prirode rastvarača F c p p, T

62 RASTVORLJIVOST GASOVA Zapreina gasa v pri standardni uslovia, tj. T = 73,5 K i pritisu od jednog bara, P = bar, rastvorena u zapreini rastvarača V pri pritisu gasa P (u baria) predstavlja Bunzenov (857) oeficijent rastvorljivosti, : v P VP Zapreina gasa v pri esperientalnoj teperaturi i pritisu, oja je rastvorena u zapreini V rastvarača predstavlja Ostvaldov oeficijent rastvorljivosti, : v T V T

63 RASTVORLJIVOST GASA I TEMPERATURA d ln C dt M H ras, ln H R T ras, T Porast teperature sanjuje rastvorljivost gasa (prečišćavanje tečnosti od gasova). Izuzeta: hlorovodoni u vodi.

64 HENRIJEV ZAKON Henri (W. Henry, 83): P - asa gasa rastvorena u određenoj zapreini rastvora P - pritisa gasa iznad rastvora - onstanta oja zavisi od prirode gasa i rastvarača, teperature i jedinica u ojia su izražena rastvorljivost i pritisa.

65 IDEALNO RAZBLAŽENI RASTVORI

66 Rastvorljivost (g / g H ) RASTVORLJIVOST GASOVA Henrijev zaon O N He Pritisa

67 ZAKON RASPODELE Može se poazati da je Henrijev zaon poseban slučaj, opšteg zaona raspodele i Raulovog zaona. P oncentracija oncentracija gasa gasa u u tečnoj gasnoj fazi fazi const. n n P x n P n n P Ao je zaon prienljiv u čitavo području oncentracija, tada je: p x p p p

68 RAULOV I HENRIJEV ZAKON p p x što predstavlja Raulov zaon prienjen na isparljivu oponentu. Henrijev zaon je poseban slučaj Raulovog zaona, pri čeu uve ada važi Raulov zaon za neu supstanciju za nju ora važiti i Henrijev zaon, do obrnuto ne važi.