Χημεία (Τμήμα Φυσικής) ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ

Χημεία (Τμήμα Φυσικής) ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ 3/11/2015

2 μίγματα και διαλύματα μίγματα και διαχωρισμός μιγμάτων διαλύματα

ουσίες και μίγματα 3 Ι. μίγματα και διαλύματα Α. μίγματα και διαχωρισμός μιγμάτων 1. τα υλικά σώματα διακρίνονται σε: α. ουσίες i. δεν διαχωρίζονται στα συστατικά τους με κάποια φυσική μεταβολή το Η 2 Ο διαχωρίζεται σε Η 2 και Ο 2 μόνο με χημική αντίδραση ii. έχουν την ίδια σύσταση και ιδιότητες σε όλα τους τα δείγματα το Η 2 Ο έχει σημείο βρασμού 100 ο C iii. έχουν ιδιότητες διαφορετικές από αυτές των συστατικών τους το Η 2 Ο είναι υγρό αλλά τα Η 2 και Ο 2 είναι αέρια β. μίγματα i. διαχωρίζονται σε 2 ή περισσότερες ουσίες με μια φυσική μεταβολή σε ένα μίγμα τσαγιού ζάχαρης, το νερό διαχωρίζεται με εξάτμιση ii. η σύστασή τους μπορεί να διαφέρει από δείγμα σε δείγμα υπάρχουν μίγματα τσαγιού/ζάχαρης με διαφορετικές αναλογίες iii. οι ιδιότητές τους σχετίζονται με τις ιδιότητες των συστατικών τους σε ένα μίγμα τσαγιού/ζάχαρης το νερό δεν παύει να είναι υγρό

ομογενή και ετερογενή μίγματα 4 2. τα μίγματα διακρίνονται σε: α. ομογενή i. έχουν ομοιόμορφη σύσταση και ιδιότητες σε όλη την έκταση ενός δείγματός τους ii. τα συστατικά τους δεν διακρίνονται οπτικά ένα μίγμα τσαγιού/ζάχαρης όπου τα μόρια ζάχαρης δεν διακρίνονται με το μάτι ο αέρας είναι ένα ομογενές μίγμα Ν 2 και Ο 2 β. ετερογενή i. έχουν ανομοιόμορφη σύσταση και ιδιότητες στα διάφορα σημεία ενός δείγματός τους ii. τα συστατικά τους διακρίνονται οπτικά ένα μίγμα άμμου/νερού όπου οι κόκκοι της άμμου διακρίνονται με το μάτι το γάλα είναι ετερογενές μίγμα λιπαρών ουσιών σε νερό

διαχωρισμός μιγμάτων 5 3. τα μίγματα διαχωρίζονται στα συστατικά τους με φυσικές μεθόδους α. οι φυσικές μέθοδοι βασίζονται σε φυσικές μεταβολές όχι χημικές αντιδράσεις β. κάθε συστατικό μπορεί να υφίσταται διαφορετικές φυσικές μεταβολές το καθένα έχει διαφορετικές φυσικές ιδιότητες π.χ. διαλυτότητα, σημείο βρασμού γ. οι διαφορές τους αυτές χρησιμοποιούνται για το διαχωρισμό των συστατικών σε κάθε περίπτωση εφαρμόζεται μια διαφορετική μέθοδος μίγμα φυσική ιδιότητα μέθοδος άμμος/νερό διαφορετική φυσική κατάσταση διήθηση αιθανόλη/νερό διαφορετικό σημείο βρασμού απόσταξη NaCl/νερό διαφορετική πτητικότητα εξάτμιση

διαχωρισμός μίγματος με διήθηση δ. ένα μίγμα άμμου/νερού μπορεί να διαχωριστεί με διήθηση i. το μίγμα αφήνεται να περάσει από ένα χωνί με διηθητικό χαρτί ii. το συστατικό που είναι αδιάλυτο (άμμος) παραμένει πάνω στον ηθμό, ενώ το υγρό (νερό) περνάει μέσα από τους πόρους του χαρτιού και συλλέγεται

διαχωρισμός μίγματος με απόσταξη ε. ένα μίγμα αιθανόλης/νερού μπορεί να διαχωριστεί με απόσταξη i. όταν το υγρό μίγμα θερμαίνεται, το συστατικό με το χαμηλότερο σημείο βρασμού (αιθανόλη) εξατμίζεται πρώτο, αφήνοντας πίσω το λιγότερο πτητικό συστατικό (νερό) ii. ο ατμός της αιθανόλης ψύχεται, συμπυκνώνεται σε υγρό και συλλέγεται

8 διαλύματα Β. διαλύματα 1. τα ομογενή μίγματα ονομάζονται διαλύματα π.χ. το θαλασσινό νερό είναι ένα διάλυμα ιόντων Na + και Cl (κυρίως) σε Η 2 Ο

διαλύτης και διαλυμένη ουσία 9 2. μπορούμε να παρασκευάσουμε ένα διάλυμα διαλύοντας μια ουσία σε μια άλλη π.χ. διαλύοντας μια ποσότητα NaCl σε Η 2 Ο α. η ουσία στην οποία διαλύεται η άλλη ονομάζεται διαλύτης δεν μεταβάλλει τη φυσική της κατάσταση π.χ. το H 2 O β. η ουσία που διαλύεται στο διαλύτη ονομάζεται διαλυμένη ουσία λαμβάνει τη φυσική κατάσταση του διαλύτη τo στερεό NaCl διαλύεται στο Η 2 Ο δίνοντας Na + και Cl γ. όταν ο διαλύτης και η διαλυμένη ουσία είναι στην ίδια φυσική κατάσταση, διαλύτης θεωρείται το συστατικό σε μεγαλύτερο ποσοστό δ. ο διαλύτης καθορίζει τη φυσική κατάσταση του διαλύματος τα διαλύματα με διαλύτη το Η 2 Ο ονομάζονται υδατικά

αεριώδη, υγρά και στερεά διαλύματα 10 3. διαλύματα μπορούν να υπάρχουν σε οποιαδήποτε από τις τρεις φυσικές καταστάσεις α. αέρια μπορούν να αναμιγνύονται μεταξύ τους δίνοντας αεριώδη διαλύματα (ή αέρια μίγματα) π.χ. ο αέρας είναι αέριο μίγμα κυρίως Ν 2 και Ο 2 τα αέρια δεν πρέπει να αντιδρούν μεταξύ τους β. ένα αέριο, υγρό ή στερεό μπορεί να διαλύεται σε ένα υγρό δίνοντας υγρά διαλύματα π.χ. η άλμη είναι διάλυμα NaCl (στερεό) σε Η 2 Ο γ. στερεά μπορούν να αναμιγνύονται μεταξύ τους και να δίνουν στερεά διαλύματα (ή κράματα) π.χ. o Au αναμιγνύεται με μικρή ποσότητα Ag δίνοντας ένα κράμα Au/Ag μεγαλύτερης σκληρότητας από τον Au

παραδείγματα υγρών και στερεών διαλυμάτων 11 4. κάποια παραδείγματα υγρών και στερεών διαλυμάτων είναι: α. η σόδα είναι ένα υγρό διάλυμα αερίου CO 2 διαλυμένου σε Η 2 Ο β. ορείχαλκος ονομάζεται το κράμα Cu/Zn ορείχαλκος με διαφορετικές σχετικές ποσότητες Cu:Zn έχει διαφορετικές ιδιότητες 5% Zn (επιχρύσωσης): χρήση σε κάλυκες 10% Zn (εμπορικός): χρήση σε πόμολα 40% Zn (μέταλλο Muntz): χρήση σε επιμετάλλωση πλοίων Cu/Zn γ. τα αμαλγάματα είναι κράματα μετάλλων με Hg ένα είδος σφραγίσματος δοντιών γίνεται με αμάλγαμα Hg/Ag Hg/Ag

12 διαλυτότητα ουσιών διαλυτότητα ουσιών διάλυση στερεών ή υγρών σε υγρό διαλύτη εξώθερμη και ενδόθερμη διάλυση στερεών αυθόρμητη ή μη αυθόρμητη διάλυση στερεών επίδραση θερμοκρασίας στη διάλυση στερεών διάλυση αερίων

13 διαλυτές και αδιάλυτες ουσίες Α. διαλυτότητα ουσιών 1. όταν μια ουσία διαλύεται σε μια άλλη (διαλύτης) χαρακτηρίζεται ως διαλυτή το NaCl είναι διαλυτό στο Η 2 Ο 2. όταν μια ουσία δεν διαλύεται σε μια άλλη (διαλύτης) χαρακτηρίζεται ως αδιάλυτη το λάδι είναι αδιάλυτο στο Η 2 Ο

αναμίξιμα και μη αναμίξιμα ρευστά 14 3. τα ρευστά (αέρια ή υγρά) που αναμιγνύονται ή διαλύονται το ένα στο άλλο σε οποιαδήποτε αναλογία χαρακτηρίζονται ως αναμίξιμα α. όλα τα αέρια είναι αναμίξιμα β. όμως, όλα τα υγρά δεν είναι αναμίξιμα i. τα Η 2 Ο και αιθανόλη CH 3 CH 2 OH είναι αναμίξιμα ii. τα H 2 O και το μεθυλενοχλωρίδιο CH 2 Cl 2 είναι μη αναμίξιμα και σχηματίζουν 2 στοιβάδες H 2 O H 2 O CH 3 CH 2 OH CH 2 Cl 2 αναμίξιμα μη αναμίξιμα

στάδια διάλυσης του NaCl στο Η 2 Ο 15 4. παρακολουθούμε τη διάλυση 40.0 g κρυστάλλων NaCl σε ένα ποτήρι με 100 ml Η 2 Ο στους 20 ο C α. μέρος του NaCl(s) αρχίζει να διαλύεται στο διάλυμα δημιουργούνται Νa + και Cl NaCl(s) Νa + (aq) + Cl (aq) β. τα Νa + και Cl, καθώς κινούνται στο διάλυμα, έχουν μια πιθανότητα να συγκρουστούν με το κρυσταλλικό NaCl(s) και να προσκολληθούν πάνω του, δηλαδή να επιστρέψουν στην κρυσταλλική κατάσταση όμως, επειδή η ταχύτητα διάλυσης του NaCl(s) είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα καταβύθισης των Na + και Cl, η διάλυση του NaCl συνεχίζεται NaCl(s) Νa + (aq) + Cl (aq)

στάδια διάλυσης του NaCl στο Η 2 Ο 16 γ. καθώς οι ποσότητες των Na + και Cl στο διάλυμα αυξάνονται, η πιθανότητα να επιστρέψουν στην κρυσταλλική κατάσταση NaCl(s) γίνεται πολύ μεγάλη όταν η ταχύτητα καταβύθισης των Na + και Cl γίνεται ίση με την ταχύτητα διάλυσης του NaCl(s) δεν μπορεί να διαλυθεί επιπλέον ποσότητα NaCl(s) η μέγιστη ποσότητα NaCl(s) που μπορεί να διαλυθεί είναι 36.0 g, αφήνοντας αδιάλυτα 4.0 g κρυστάλλων NaCl(s) στον πυθμένα του ποτηριού τότε έχει αποκατασταθεί η δυναμική ισορροπία NaCl(s) Νa + (aq) + Cl (aq)

κορεσμένα και ακόρεστα διαλύματα 17 5. το διάλυμα στο οποίο μπορεί να διαλυθεί επιπλέον ποσότητα ουσίας χαρακτηρίζεται ως ακόρεστο π.χ. 30.0 g NaCl σε 100 ml H 2 O 6. το διάλυμα που περιέχει διαλυμένη τη μέγιστη δυνατή ποσότητα ουσίας χαρακτηρίζεται κορεσμένο στο διάλυμα υπάρχει ισορροπία διαλυμένης/αδιάλυτης ουσίας π.χ. 36.0 g NaCl σε 100 ml H 2 O

διαλυτότητα 18 7. η μέγιστη ποσότητα ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε μια συγκεκριμένη ποσότητα ενός διαλύτη (δίνοντας κορεσμένο διάλυμα) σε δεδομένη θερμοκρασία ονομάζεται διαλυτότητα της ουσίας α. για τα στερεά, η διαλυτότητα εκφράζεται σε g ουσίας που διαλύονται σε 100 ml Η 2 Ο στους 20 ο C π.χ. η διαλυτότητα του NaCl στο Η 2 Ο είναι 36.0 g/100 ml στους 20 ο C β. για τα αέρια, η διαλυτότητα εκφράζεται σε mol ουσίας που είναι διαλυμένα σε 1 L διαλύματος 8. γενικά, η διαλυτότητα μιας ουσίας σε ένα συγκεκριμένο διαλύτη εξαρτάται από: α. την ποσότητα του διαλύτη β. τη θερμοκρασία γ. την πίεση (μόνο για αέριες διαλυμένες ουσίες)

υπέρκορα διαλύματα 19 9. σε κάποιες περιπτώσεις, είναι δυνατό να ληφθεί ένα διάλυμα που περιέχει διαλυμένη μεγαλύτερη ποσότητα ουσίας από ότι το κορεσμένο διάλυμα το διάλυμα αυτό χαρακτηρίζεται ως υπέρκορο 10. ένα υπέρκορο διάλυμα μπορεί να ληφθεί ως εξής: α. διαλύουμε μεγαλύτερη ποσότητα ουσίας σε υψηλότερη θερμοκρασία η διαλυτότητα κάποιων ουσιών αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας β. ψύχουμε αργά το διάλυμα σε θερμοκρασία δωματίου 11. τα υπέρκορα διαλύματα είναι ασταθή όταν διαταραχθούν ή προστεθεί ένας κρύσταλλος ουσίας σε αυτό, καταβυθίζεται η ποσότητα της ουσίας μεγαλύτερη από τη διαλυτότητα το διάλυμα γίνεται κορεσμένο

20 σχηματισμός διαλύματος και διαμοριακές δυνάμεις Β. διάλυση στερεών ή υγρών σε υγρό διαλύτη 1. η διαλυτότητα μιας στερεής ή υγρής ουσίας σε ένα υγρό διαλύτη καθορίζεται από τις ελκτικές διαμοριακές δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ των σωματιδίων τους αυτά μπορούν να έλκονται με διάφορα είδη διαμοριακών δυνάμεων διασποράς, διπόλου-διπόλου, δεσμοί Η, ιόντος-διπόλου

σχηματισμός διαλύματος και διαμοριακές δυνάμεις 21 2. κατά την ανάμιξη μιας ουσίας με ένα διαλύτη αναπτύσσονται τα εξής ζεύγη διαμοριακών δυνάμεων: α. ουσίας-ουσίας ( ) β. διαλύτη-διαλύτη ( ) γ. ουσίας-διαλύτη ( ) ουσίας-διαλύτη διαλύτη-διαλύτη ουσίας-ουσίας διάλυμα 3. σε κάθε περίπτωση επικρατούν τα ισχυρότερα ζεύγη δυνάμεων έτσι ώστε το σύστημα να διατηρεί τη χαμηλότερη ενέργεια 4. ανάλογα με το ποια ζεύγη δυνάμεων επικρατούν, ευνοείται ή εμποδίζεται η διάλυση και ο σχηματισμός διαλύματος

σχηματισμός διαλύματος και διαμοριακές δυνάμεις 22 4. όταν οι ελκτικές δυνάμεις ουσίας-διαλύτη ( ) : α. είναι ισχυρότερες από τις ουσίας-ουσίας ( ) και διαλύτη-διαλύτη ( ), τότε σχηματίζεται διάλυμα β. είναι ασθενέστερες από τις ουσίας-ουσίας ( ) και διαλύτη-διαλύτη ( ), τότε δεν σχηματίζεται διάλυμα αν η διαφορά τους είναι μικρή, τότε σχηματίζεται διάλυμα λόγω αύξησης της εντροπίας διάλυμα

εμπειρικός κανόνας διαλυτότητας 23 5. ένας εμπειρικός κανόνας για τη διαλυτότητα των ουσιών είναι ότι «όμοια διαλύονται σε όμοια» α. μια ουσία διαλύεται σε ένα διαλύτη αν η ουσία και ο διαλύτης να έχουν παρόμοια χημικά χαρακτηριστικά π.χ. έχουν παρόμοιες δραστικές ομάδες β. τότε οι δυνάμεις ουσίας-διαλύτη ( ) που αναπτύσσονται είναι ανάλογης ή μεγαλύτερης ισχύος με τις δυνάμεις ουσίας-ουσίας ( ) και η ουσία διαλύεται διάλυμα

πολικοί και μη πολικοί διαλύτες 24 6. η ικανότητα ενός διαλύτη να διαλύει ουσίες εξαρτάται από την πολικότητά του 7. ένα μόριο είναι πολικό αν έχει: α. πολικούς δεσμούς μεταξύ ατόμων με διαφορετικές ηλεκτραρνητικότητες (π.χ. δεσμός Ο Η) β. άτομα με μονήρη ζεύγη ηλεκτρονίων (π.χ. Ν, Ο) 8. αυτά τα χαρακτηριστικά δημιουργούν τοπικούς διαχωρισμούς φορτίου στο μόριο (με μερικά φορτία δ και δ+) που συνδέονται με αντίστοιχες ηλεκτρικές διπολικές ροπές α. αν αυτές είναι ασύμμετρα κατανεμημένες, το διανυσματικό τους άθροισμα δίνει μια συνολική ηλεκτρική διπολική ροπή μ 0 και το μόριο είναι πολικό π.χ. το Η 2 Ο β. αν αυτές είναι συμμετρικά κατανεμημένες, έχουν συνολική διπολική ροπή μ = 0 και το μόριο είναι μη πολικό π.χ. ο τετραχλωράνθρακας CCl 4

πολικοί και μη πολικοί διαλύτες 25 9. οι πολικοί διαλύτες έχουν μεγάλες διπολικές ροπές μ 0 στα μόριά τους έχουν ομάδες με δεσμούς O-H, C=O, C(=O)OH, NH 2, Cl όσο μεγαλύτερη είναι η διπολική ροπή του διαλύτη, τόσο πιο πολικός είναι 10. οι μη πολικοί διαλύτες έχουν διπολικές ροπές μ = 0 (ή πολύ μικρές) στα μόριά τους έχουν ομάδες με δεσμούς C-H, C-C 11. ορισμένοι πολικοί και μη πολικοί διαλύτες παρουσιάζονται στον πίνακα διαλύτης δομή είδος ομάδες νερό H 2 O πολικός O-H μεθανόλη CH 3 OH πολικός O-H αιθανόλη C 2 H 5 OH πολικός O-H ακετόνη C 3 H 6 O πολικός C=O τολουόλιο C 7 H 8 μη πολικός C-C και C-H εξάνιο C 6 H 14 μη πολικός C-C και C-H διαιθυλαιθέρας C 4 H 10 O μη πολικός C-C, C-H και C-O, (μη πολικές > πολικές) τετραχλωράνθρακας CCl 4 μη πολικός C-Cl, αλλά συμμετρικό μόριο

πολικοί/μη πολικοί διαλύτες και διαλυτότητα ουσιών 26 12. επομένως, ο εμπειρικός κανόνας διαλυτότητας εκφράζεται και ως: α. ιοντικές ή πολικές ουσίες διαλύονται καλύτερα σε πολικούς διαλύτες π.χ. η αιθανόλη CH 3 CH 2 OH και το NaCl διαλύονται στο Η 2 Ο β. μη πολικές ουσίες διαλύονται καλύτερα σε μη πολικούς διαλύτες π.χ. το λάδι διαλύεται στο επτάνιο C 7 H 16

27 ανάμιξη πεντανίου και επτανίου 13. το πεντάνιο C 5 H 12 διαλύεται στο επτάνιο C 7 H 16 (αναμιγνύονται) α. τα μόρια είναι μη πολικά κάθε ένωσης ξεχωριστά έλκονται με ασθενείς δυνάμεις διασποράς β. κατά την ανάμιξή τους, μεταξύ των C 5 H 12 και C 7 H 16 αναπτύσσονται οι ίδιες και ίσης ισχύος δυνάμεις διασποράς γ. επομένως, το C 5 H 12 και το C 7 H 16 αναμιγνύονται η ανάμιξη ευνοείται λόγω αύξησης της εντροπίας δυνάμεις διασποράς C 5 H 12 C 7 H 16

28 ανάμιξη πεντανίου και νερού 14. το πεντάνιο C 5 H 12 δεν διαλύεται στο Η 2 Ο α. τα μόρια Η 2 Ο είναι πολικά και έλκονται μεταξύ τους με ισχυρούς δεσμούς Η β. τα μόρια C 5 H 12 είναι μη πολικά και έλκονται μεταξύ τους με ασθενείς δυνάμεις διασποράς γ. για να δημιουργηθεί διάλυμα πρέπει να σπάσουν οι ισχυροί δεσμοί Η μεταξύ των μορίων Η 2 Ο και να αντικατασταθούν από ασθενείς δυνάμεις διασποράς Η 2 Ο/C 5 H 12 δ. ο σχηματισμός διαλύματος δεν ευνοείται διότι επικρατούν οι ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις που κάνουν τα υγρά μη αναμίξιμα το C 5 H 12 «επιπλέει» στο Η 2 Ο λόγω του ότι έχει μικρότερη πυκνότητα δυνάμεις διασποράς C 5 H 12 Η 2 Ο

ανάμιξη αιθανόλης και νερού 29 15. η αιθανόλη CH 3 CH 2 OH διαλύεται στο Η 2 Ο α. τα μόρια κάθε ένωσης είναι πολικά και έλκονται μεταξύ τους με δεσμούς Η η CH 3 CH 2 OH περιέχει την ομάδα ΟΗ β. κατά την ανάμιξή τους, μεταξύ των CH 3 CH 2 OH και Η 2 Ο αναπτύσσονται σχεδόν ίσης ισχύος δεσμοί Η γ. επομένως, τα δύο υγρά τείνουν να αναμιγνύονται μεταξύ τους χωρίς περιορισμό CΗ 3 CΗ 2 ΟΗ H 2 O

διαλυτότητες διαφόρων αλκοολών στο νερό 30 δ. σε μια σειρά αλκοολών με αυξανόμενο μήκος της υδρογονανθρακικής αλυσίδας R, η διαλυτότητα στο Η 2 Ο ελαττώνεται i. με την αύξηση των ατόμων C και Η της αλκοόλης, το μόριο αρχίζει να χάνει την ομοιότητά του με το Η 2 Ο ii. οι ελκτικές δυνάμεις αλκοόλης-η 2 Ο γίνονται ασθενέστερες από ότι οι δυνάμεις αλκοόλης-αλκοόλης και Η 2 Ο-Η 2 Ο iii. η διαλυτότητά τους στο H 2 O ελαττώνεται

διάλυση NaCl στο νερό 31 16. το στερεό NaCl διαλύεται στο Η 2 Ο α. στο NaCl είναι ιοντικό στερεό στο οποίο τα Na + και Cl έλκονται μεταξύ τους με ισχυρές ηλεκτροστατικές δυνάμεις ιόντος-ιόντος β. στο Η 2 Ο τα μόρια Η 2 Ο έλκονται μεταξύ τους με ισχυρούς δεσμούς Η γ. κατά τη διάλυση του NaCl στο Η 2 Ο, αναπτύσσονται ισχυρές δυνάμεις ιόντοςδιπόλου Na + /H 2 O και Cl /H 2 O δ. επομένως, το NaCl διαλύεται στο H 2 O δυνάμεις ιόντος-ιόντος δυνάμεις ιόντος-διπόλου δεσμοί Η

Από τους διαλύτες Η 2 Ο, CH 3 CH 2 OH και n-εξάνιο, ποιος είναι ο καταλληλότερος για τη διάλυση του KBr και του ναφθαλινίου; 32 KBr το KBr είναι μια ιοντική ένωση και διαλύεται καλύτερα σε πολικούς διαλύτες ο πιο κατάλληλος διαλύτης από τους 3 είναι το Η 2 Ο (ο πιο πολικός) τα ιόντα K + και Br έλκονται με δυνάμεις ιόντος-διπόλου με το Η 2 Ο ναφθαλίνιο το ναφθαλίνιο είναι μια μη πολική ένωση και διαλύεται καλύτερα σε μη πολικούς διαλύτες ο πιο κατάλληλος διαλύτης από τους 3 είναι το n-εξάνιο (ο λιγότερο πολικός) τα μόρια του ναφθαλινίου έλκονται με δυνάμεις διασποράς με τα μόρια του n-εξανίου

Να προβλέψετε αν οι παρακάτω βιταμίνες είναι διαλυτές στο Η 2 Ο (υδατοδιαλυτές) ή όχι. 33 βιταμίνη C βιταμίνη Κ 3 βιταμίνη Β 5 βιταμίνη Α οι 4 πολικοί δεσμοί O H κάνουν το μόριο πολύ πολικό και επιτρέπουν το σχηματισμό δεσμών Η με το μεγάλης πολικότητας Η 2 Ο επομένως, είναι υδατοδιαλυτή οι 2 δεσμοί C=Ο είναι πολικοί, αλλά οι διπολικές ροπές τους αλληλοεξουδετερώνονται και στο μόριο κυριαρχούν οι μη πολικοί δεσμοί C C και C Η επομένως, είναι μη υδατοδιαλυτή η ομάδα ΟΗ αυξάνει τη διαλυτότητα του μορίου στο Η 2 Ο αλλά στο μόριο κυριαρχούν οι μη πολικοί δεσμοί C C και C Η επομένως, είναι μη υδατοδιαλυτή οι πολικοί δεσμοί O H και Ν Η την κάνουν πολύ πολικό μόριο και επιτρέπουν το σχηματισμό δεσμών Η με το Η 2 Ο επομένως, είναι υδατοδιαλυτή

Από τα παρακάτω ζεύγη ενώσεων, ποια ένωση είναι πιο πιθανό να είναι περισσότερο διαλυτή στο Η 2 Ο? 34 C 4 H 9 OH και C 4 H 9 SH NF 3 και NaF CH 3 CH 3 και CH 3 OH (μεθανόλη) κυκλοεξάνιο και γλυκόζη C 4 H 9 OH - η C 4 H 9 OH σχηματίζει ισχυρότερους δεσμούς Η με το Η 2 Ο από ότι την C 4 H 9 SH (το Ο είναι μεγαλύτερης ηλεκτροαρνητικότητας από το S και σχηματίζει ισχυρότερους δεσμούς Η) NaF - είναι ιοντική ένωση και τα ιόντα της υδατώνονται από μόρια Η 2 Ο CH 3 OH - μπορεί να σχηματίζει δεσμούς Η με το Η 2 Ο ενώ το CH 3 CH 3 είναι μη πολικό γλυκόζη - μπορεί να σχηματίζει δεσμούς Η με το Η 2 Ο ενώ το κυκλοεξάνιο είναι μη πολικό

35 ενθαλπία σχηματισμού διαλύματος ΔH soln Δ. εξώθερμη και ενδόθερμη διάλυση στερεών 1. η διάλυση μιας στερεής ιοντικής ένωσης στο νερό συνοδεύεται από μεταβολές ενέργειας α. όταν τα στερεά NaCl και CaCl 2 διαλύεται στο Η 2 Ο, εκλύεται θερμότητα είναι εξώθερμη διαδικασία β. όταν το στερεό NH 4 NO 3 διαλύεται στο Η 2 Ο, απορροφάται θερμότητα είναι ενδόθερμη διαδικασία 2. το ποσό της θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται κατά το σχηματισμό ενός διαλύματος εκφράζεται με τη μεταβολή ενθαλπίας διαλύματος ΔΗ soln μετράται σε kj mol 1 3. όταν η διάλυση είναι: α. εξώθερμη, τότε ΔΗ soln < 0 β. ενδόθερμη, τότε ΔΗ soln > 0

διάλυση στερεού από θερμοδυναμική άποψη 36 4. γενικά, η διάλυση μιας στερεής ουσίας σε ένα διαλύτη προσεγγίζεται με 3 υποθετικά στάδια, το καθένα με δική του ΔΗ (1): τα σωματίδια της ουσίας διαχωρίζονται είναι ενδόθερμη διαδικασία με ΔΗ ουσία > 0 χρειάζεται ενέργεια (θερμότητα) για να υπερνικηθούν οι ελκτικές δυνάμεις ουσίαςουσίας (2): τα σωματίδια του διαλύτη διαχωρίζονται είναι ενδόθερμη διαδικασία με ΔΗ διαλύτης > 0 χρειάζεται ενέργεια για να υπερνικηθούν οι ελκτικές δυνάμεις διαλύτη-διαλύτη (3): τα σωματίδια ουσίας-διαλύτη αναμιγνύονται είναι εξώθερμη διαδικασία με ΔΗ ανάμιξη < 0 αναπτύσσονται ελκτικές δυνάμεις ουσίαςδιαλύτη και εκλύεται ενέργεια

ενθαλπία Η ενδόθερμη διάλυση στερεού 37 5. για το σχηματισμό διαλύματος, η ΔΗ soln είναι ΔΗ ΔΗ ΔΗ ΔΗ soln ουσία διαλύτης ανάμιξη ενδόθερμη ( ) ενδόθερμη ( ) εξώθερμη ( ) α. τοποθετούμε τις τιμές των ΔΗ των 3 σταδίων σε ένα διάγραμμα ενθαλπίας Η, διαδοχικά και διακρίνουμε 2 περιπτώσεις β. όταν ΔΗ ουσία +ΔΗ διαλύτη > ΔΗ ανάμιξη τότε ΔΗ soln > 0 i. η διάλυση είναι ενδόθερμη ii. η ενέργεια που χρειάζεται για την υπερνίκηση των ελκτικών δυνάμεων ουσίας-ουσίας και διαλύτη-διαλύτη είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια που εκλύεται κατά τη δημιουργία ελκτικών δυνάμεων ουσίας-διαλύτη ΔΗ διαλύτης ΔΗ ουσία ΔH soln >0 ΔΗ ανάμιξη

ενθαλπία Η εξώθερμη διάλυση στερεού 38 γ. όταν ΔΗ ουσία +ΔΗ διαλύτη < ΔΗ ανάμιξη τότε ΔΗ soln < 0 i. η διάλυση είναι εξώθερμη ii. η ενέργεια που χρειάζεται για την υπερνίκηση των ελκτικών δυνάμεων ουσίας-ουσίας και διαλύτη-διαλύτη είναι μικρότερη από την ενέργεια που εκλύεται κατά τη δημιουργία ελκτικών δυνάμεων ουσίας-διαλύτη ΔΗ διαλύτης ΔΗ ουσία ΔΗανάμιξη ΔΗ soln <0

διάλυση στερεού NaCl από θερμοδυναμική άποψη 39 6. η διάλυση μιας στερεής ιοντικής ένωσης στο νερό προσεγγίζεται με ανάλογο τρόπο σε στάδια: π.χ. κατά τη διάλυση NaCl στο Η 2 Ο: (1): τα ιόντα Na + και Cl διαχωρίζονται το κρυσταλλικό πλέγμα NaCl(s) διασπάται NaCl(s) Νa (g) Cl (g) είναι ενδόθερμη διαδικασία με ΔΗ πλέγμα > 0 χρειάζεται ενέργεια για να υπερνικηθούν οι ελκτικές δυνάμεις ιόντος/ιόντος Na + /Cl (2)+(3): το μόρια Η 2 Ο διαχωρίζονται και αλληλεπιδρούν με τα ιόντα Na + και Cl τα ιόντα Na + και Cl υδατώνονται HO 2 Νa (g) Cl (g) Νa (aq) Cl (aq) είναι εξώθερμη διαδικασία με ΔΗ υδάτωση < 0 υπερνικούνται ασθενείς δεσμοί Η Η 2 Ο/Η 2 Ο και αναπτύσσονται ισχυρότερες ελκτικές δυνάμεις ιόντος/διπόλου Na + /Η 2 Ο και Cl /Η 2 Ο κι επομένως εκλύεται ενέργεια

ενέργεια πλέγματος και υδάτωση ιόντων 40 7. η ΔΗ πλέγμα εκφράζει την ενέργεια που χρειάζεται για τη διάσπαση του κρυσταλλικού πλέγματος του NaCl(s) σε Na + (g) και Cl (g) είναι ενδόθερμη διαδικασία με ΔΗ πλέγμα = +787 kj/mol > 0 8. η ΔΗ υδάτωση εκφράζει την ενέργεια που εκλύεται κατά το διαχωρισμό των μορίων Η 2 Ο και τη δημιουργία ισχυρότερων δυνάμεων ιόντος/διπόλου Na + /Η 2 Ο και Cl /Η 2 Ο α. είναι εξώθερμη διαδικασία με ΔΗ υδάτωση = 784 kj/mol < 0 β. κατά την υδάτωση των Na + και Cl, τα Na + και Cl αλληλεπιδρούν με κατάλληλα προσανατολισμένα μόρια Η 2 Ο α. τα ιόντα Na + αλληλεπιδρούν με το δ του Ο του Η 2 Ο β. τα ιόντα Cl αλληλεπιδρούν με το δ + των Η του Η 2 Ο

ενθαλπία Η διάλυση στερεού NaCl από θερμοδυναμική άποψη 41 9. για τη διάλυση του NaCl στο Η 2 Ο HO 2 NaCl(s) Na (aq) Cl (aq) ΔΗ ΔΗ ΔΗ 787 kj/mol ( 784) kj/mol 3 kj/mol soln πλέγμα υδάτωση ενδόθερμη ( ) εξώθερμη ( ) α. η διάλυση δεν είναι ούτε αρκετά ενδόθερμη ούτε εξώθερμη και ΔΗ πλέγμα ~ ΔΗ υδάτωση β. ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία του δοχείου φαίνεται να μη μεταβάλλεται Na + (g) + Cl (g) ΔΗ πλέγμα = 787 kj mol 1 ΔΗ υδάτωση = 784 kj mol 1 NaCl(s) Na + (aq) + Cl (aq) ΔΗ soln = 3 kj mol 1

εξώθερμη διάλυση ιοντικού στερεού 42 10. για τη διάλυση του CaCl 2 στο Η 2 Ο HO 2 CaCl (s) Ca 2 (aq) 2Cl (aq) 2 ΔΗ soln = 81.3 kj/mol < 0 α. η διάλυση είναι εξώθερμη και ΔΗ πλέγμα < ΔΗ υδάτωση β. ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία του δοχείου αυξάνεται γ. στο φαινόμενο αυτό βασίζεται η δράση των ζεστών κομπρέσων στιγμής περιέχουν εσωτερική σακούλα με CaCl 2 που, όταν σπάει, διαλύεται στο Η 2 Ο της εξωτερικής σακούλας, εκλύεται θερμότητα και η σακούλα «ζεσταίνεται διάλυμα CaCl 2 αύξηση της θερμοκρασίας από 20 σε 35 o C

ενδόθερμη διάλυση ιοντικού στερεού 43 11. για τη διάλυση του ΝΗ 4 ΝΟ 3 στο Η 2 Ο HO 2 ΝΗ ΝΟ (s) ΝΗ (aq) NΟ (aq) 4 3 4 3 ΔΗ soln = +25.7kJ/mol > 0 α. η διάλυση είναι ενδόθερμη και ΔΗ πλέγμα > ΔΗ υδάτωση β. ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία του δοχείου ελαττώνεται γ. στο φαινόμενο αυτό βασίζεται η δράση των κρύων κομπρέσων στιγμής περιέχουν εσωτερική σακούλα με NH 4 NO 3 που, όταν σπάει, διαλύεται στο Η 2 Ο της εξωτερικής σακούλας, απορροφάται θερμότητα και η σακούλα «κρυώνει» διάλυμα ΝΗ 4 ΝΟ 3 ελάττωση της θερμοκρασίας από 20 σε 15 o C

44 ελεύθερη ενέργεια σχηματισμού διαλύματος ΔG soln Ε. αυθόρμητη ή μη αυθόρμητη διάλυση στερεών 1. για να κρίνουμε αν η διάλυση μιας στερεής ιοντικής ένωσης στο νερό, υπό σταθερή πίεση και θερμοκρασία, είναι αυθόρμητη, πρέπει να ληφθεί υπόψη η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας Gibbs κατά το σχηματισμό διαλύματος ΔG soln α. αν ΔG soln > 0, η διάλυση δεν είναι αυθόρμητη β. αν ΔG soln < 0, η διάλυση είναι αυθόρμητη 2. επειδή ΔG soln = ΔΗ soln TΔS soln, πρέπει να ληφθούν υπόψη: α. η ΔS soln που εκφράζει τη μεταβολή εντροπίας S (ή αταξίας) του συστήματος β. η ΔΗ soln που εκφράζει τη μεταβολή ενθαλπίας Η (ή θερμότητας) η ΔΗ soln /Τ είναι έκφραση της μεταβολής της εντροπίας του περιβάλλοντος

εντροπία σχηματισμού διαλύματος ΔS soln 45 3. η εντροπία S εκφράζει το μέτρο της διασποράς ενέργειας ή αταξίας σε ένα σύστημα μετράται σε J/(Κ mol) 4. κατά το σχηματισμό ενός διαλύματος με διάλυση μιας στερεής ιοντικής ουσίας στο νερό: α. τα σωματίδια του στερεού από μια μικρής αταξίας στερεή κατάσταση μεταβαίνουν στο διάλυμα όπου κινούνται ελεύθερα με μεγαλύτερη αταξία η κινητική ενέργεια των σωματιδίων διασπείρεται σε μεγαλύτερο χώρο β. επομένως, η μεταβολή της εντροπίας είναι ΔS soln > 0

αυθόρμητη ή μη αυθόρμητη διάλυση στερεών 46 5. εφόσον ΔS soln > 0, το αυθόρμητο ή όχι της διάλυσης μιας στερεής ιοντικής ένωσης στο νερό εξαρτάται από την ΔH soln : α. αν η διάλυση είναι εξώθερμη ΔΗ soln < 0, ΔΗ soln ΤΔS soln = ΔG soln < 0 η διάλυση είναι αυθόρμητη β. αν η διάλυση είναι ενδόθερμη ΔΗ soln > 0, ΔΗ soln ΤΔS soln = ΔG soln < ή > 0 i. δεν μπορεί να εύκολα να γίνει πρόβλεψη ii. η διάλυση συμβαίνει όταν αυξηθεί η θερμοκρασία Τ τότε ΔΗ soln < ΤΔS soln ΔΗ soln ΤΔS soln < 0 ΔG soln < 0 π.χ. η διάλυση του NaCl στο Η 2 Ο

47 Σχηματισμός διαλύματος με διάλυση στερεού NaCl σε Η 2 Ο 6. για να προβλέψουμε την ενδόθερμη ή εξώθερμη διάλυσης μιας στερεής ιοντικής ένωσης στο νερό, πρέπει να εξετάσουμε τις ΔΗ πλέγμα και ΔΗ υδάτωση ΔΗ soln = ΔΗ πλέγμα + ΔΗ υδάτωση 7. οι ΔΗ πλέγμα και ΔΗ υδάτωση εξαρτώνται από τα φορτία και τις ακτίνες των ιόντων και το είδος των ατόμων που αυτά περιέχουν α. ιόντα με μικρό μέγεθος και μεγάλα φορτία δίνουν μεγάλες ΔΗ πλέγμα > 0 τα μικρά ιόντα είναι σε κοντινές θέσεις στον κρύσταλλο και έλκονται ισχυρά β. ιόντα με μικρό μέγεθος και μεγάλα φορτία δίνουν μεγάλες ΔΗ υδάτωση < 0 ένα μικρό ιόν έχει μεγάλη πυκνότητα φορτίου που έλκει ισχυρά τα μόρια Η 2 Ο γ. ιόντα με άτομα Ο δίνουν μεγάλες ΔΗ υδάτωση < 0 σχηματίζουν δεσμούς Η με το Η 2 Ο 8. γενικά, είναι δύσκολο να γίνουν αξιόπιστες προβλέψεις για την ΔΗ sοln μιας ουσίας όμως, βάσει αυτών μπορούν να δοθούν εξηγήσεις

Να εξηγήσετε το γιατί τα ΝΟ 3 δεν συναντώνται ως ανιόντα σε πετρώματα, ενώ τα CΟ 3 2 συναντώνται συχνά. 48 οι ενώσεις με ΝΟ 3 : i. έχουν άτομα Ο που υδατώνονται ισχυρά λόγω δεσμών Η με το Η 2 Ο επομένως, μεγάλες ΔΗ υδάτωση < 0 ii. έχουν μικρό φορτίο και μεγάλο μέγεθος επομένως, μικρές ΔΗ πλέγμα > 0 iii. δηλαδή, έχουν ΔH soln = ΔΗ πλέγμα + ΔΗ υδάτωση < 0 (εξώθερμες) επομένως, είναι διαλυτές στο Η 2 Ο οι ενώσεις με CO 2 3 : i. έχουν άτομα Ο και μπορούν να υδατώνονται ισχυρά λόγω δεσμών Η με το Η 2 Ο επομένως, μεγάλες ΔΗ υδάτωση < 0 ii. έχουν μεγαλύτερο φορτίο από τα ΝO 3 επομένως, μεγάλες ΔΗ πλέγμα > 0 ii. δηλαδή, έχουν ΔH soln = ΔΗ πλέγμα + ΔΗ υδάτωση > 0 (ενδόθερμες) επομένως, είναι αδιάλυτες στο Η 2 Ο και εναποτίθενται εύκολα ως στερεά

επίδραση της θερμοκρασίας στη διάλυση στερεών 49 ΣΤ. επίδραση της θερμοκρασίας στη διάλυση στερεών 1. η διαλυτότητα των στερεών ιοντικών ενώσεων στο Η 2 Ο εξαρτάται από τη θερμοκρασία για το λόγο αυτό, οι διαλυτότητές τους αναφέρονται σε συγκεκριμένη θερμοκρασία π.χ. η διαλυτότητα του NaCl στο Η 2 Ο είναι 36.0 g/100 ml στους 20 ο C 2. η εξάρτηση αυτή περιγράφεται από διαγράμματα μεταβολής διαλυτότητας ως προς τη θερμοκρασία 3. από αυτά φαίνεται ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας, η διαλυτότητα: i. για κάποιες ουσίες αυξάνεται π.χ. KNO 3 ii. για κάποιες άλλες ελαττώνεται π.χ. Na 2 SO 4

επίδραση της θερμοκρασίας στη διάλυση στερεών 50 4. οι διαφορές αυτές οφείλονται στο ότι κάποιες ουσίες διαλύονται εξώθερμα ενώ κάποιες άλλες ενδόθερμα 5. αυτό εξηγείται από την αρχή του Le Chatelier σε ένα σύστημα που βρίσκεται σε ισορροπία, οποιαδήποτε μεταβολή της συγκέντρωσης ουσιών του, της πίεσης ή της θερμοκρασίας προκαλεί την αντίδραση του συστήματος ώστε να αναιρεθεί η προκαλούμενη μεταβολή 6. επομένως, αυξάνοντας τη θερμοκρασία η ισορροπία ωθείται προς λιγότερη θερμότητα : α. σε μια εξώθερμη διάλυση, προς τα αντιδρώντα π.χ. ΚΝΟ 3 (s) Κ + (aq) + ΝΟ 3 (aq) + θερμότητα η διαλυτότητα ελαττώνεται β. σε μια ενδόθερμη διάλυση, προς τα προϊόντα π.χ. θερμότητα + Na 2 SΟ 4 (s) 2Na + (aq) + SO 4 2 (aq) η διαλυτότητα αυξάνεται

51 διάλυση αερίων Ζ. διάλυση αερίων 1. όλα τα αέρια έχουν κάποια διαλυτότητα στο νερό 2. τα πολικά αέρια αναμένεται να διαλύονται στο Η 2 Ο («όμοια διαλύονται σε όμοια») α. το HF είναι πολύ διαλυτό στο Η 2 O επειδή τo HF σχηματίζει ισχυρούς δεσμούς Η με το H 2 O β. τα HCl και HI είναι διαλυτά στο Η 2 Ο επειδή ιοντίζονται πλήρως στο Η 2 Ο HCl(g) H + (aq) + Cl (aq) γ. το CO 2 είναι πολύ διαλυτό στο Η 2 Ο επειδή αντιδρά με το Η 2 Ο δίνοντας H 2 CO 3 CO 2 (g) + H 2 O(l) H 2 CO 3 (aq) 3. όμως, ακόμα και μη πολικά αέρια διαλύονται στο Η 2 Ο το Ο 2 είναι διαλυτό στο Η 2 Ο

ενδόθερμη διάλυση αερίων 52 4. η ΔH soln διάλυσης ενός αερίου σε ένα υγρό προκύπτει από 2 συνεισφορές: α. η ενέργεια που χρειάζεται για την υπερνίκηση των δυνάμεων διαλύτη-διαλύτη ώστε να δημιουργηθούν κοιλότητες όπου θα εισχωρήσουν τα μόρια του αερίου οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων ενός αερίου είναι αμελητέες β. η ενέργεια που εκλύεται όταν μόρια του αερίου εισχωρούν στις κοιλότητες και αλληλεπιδρούν με μόρια διαλύτη 5. για τη διάλυση ενός μη πολικού αερίου στο Η 2 Ο: α. χρειάζεται πολύ μικρό ποσό ενέργειας για να δημιουργηθούν οι κοιλότητες στο Η 2 Ο το Η 2 Ο, λόγω του δικτύου των δεσμών Η μεταξύ των μορίων του, έχει ήδη κοιλότητες β. εκλύεται ενέργεια κατά την αλληλεπίδραση αερίου/η 2 Ο πολλά μη πολικά αέρια περιέχουν ηλεκτραρνητικά άτομα που σχηματίζουν δεσμούς Η με το Η 2 Ο γ. έτσι, η διάλυση μη πολικών αερίων στο Η 2 Ο είναι εξώθερμη (ΔH soln < 0) αντίθετα, η διάλυση αερίων σε οργανικούς διαλύτες είναι ενδόθερμη

επίδραση της θερμοκρασίας στη διάλυση αερίων 53 6. η διαλυτότητα των αερίων στο Η 2 Ο ελαττώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας 7. αυτό οφείλεται στο ότι η διάλυση των αερίων στο νερό είναι εξώθερμη (ΔH soln < 0) και εξηγείται από την αρχή του Le Chatelier π.χ. για την εξώθερμη διάλυση του Ο 2, i. αυξάνοντας τη θερμοκρασία, η ισορροπία ωθείται προς λιγότερη θερμότητα π.χ. Ο 2 (g) O 2 (aq) + θερμότητα η διαλυτότητα ελαττώνεται ii. ελαττώνοντας τη θερμοκρασία, η ισορροπία ωθείται προς περισσότερη θερμότητα π.χ. Ο 2 (g) O 2 (aq) + θερμότητα η διαλυτότητα αυξάνεται

54 παραδείγματα επίδρασης της θερμοκρασίας στη διάλυση αερίων 9. παραδείγματα επίδρασης της θερμοκρασίας στη διαλυτότητα αερίων στο Η 2 Ο παρατηρούνται: α. στα ανθρακούχα αναψυκτικά ποτά i. όταν είναι κρύα «αφρίζουν» λιγότερο από ότι όταν είναι ζεστά ii. η μπύρα «ξεθυμαίνει» πιο γρήγορα όταν είναι ζεστή το CO 2 που έχουν διαλυμένο διαφεύγει από το διάλυμα σε θερμοκρασία δωματίου από ότι σε χαμηλότερη θερμοκρασία (όπου έχει μεγαλύτερη διαλυτότητα) β. στη θερμική μόλυνση λιμνών και ποταμών i. η θερμοκρασία τους αυξάνεται με τη ρίψη ζεστού νερού από βιομηχανικές εγκαταστάσεις ii. παρατηρούνται βλάβες στην υδρόβια ζωή, τη χλωρίδα και πανίδα με την αύξηση της θερμοκρασίας ελαττώνεται η συγκέντρωση του διαλυμένου Ο 2 στο Η 2 Ο και τα ψάρια πεθαίνουν

επίδραση της πίεσης στη διάλυση αερίων 55 10. η διαλυτότητα ενός αερίου στο Η 2 Ο αυξάνεται με αύξηση της πίεσης του αερίου 11. παρακολουθούμε ένα δοχείο με κορεσμένο διάλυμα CO 2 σε Η 2 Ο α. αρχικά, υπάρχει η ισορροπία CO 2 (g) CO 2 (aq) υπάρχει κορεσμένο διάλυμα υπερκείμενο CO 2 (g) β. ελαττώνοντας τον όγκου του δοχείου, η πίεση του CO 2 (g) αυξάνεται σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, η ισορροπία ωθείται προς την κατεύθυνση με μικρότερο όγκο αερίου, προς τα δεξιά αυξάνεται ο ρυθμός των συγκρούσεων των μορίων CO 2 (g) με την επιφάνεια του Η 2 Ο και η πιθανότητά τους να εισέλθουν στο Η 2 Ο και να διαλυθούν γ. επομένως, η ποσότητα του CO 2 (aq) στο H 2 O, δηλαδή η διαλυτότητά του στο Η 2 Ο, αυξάνεται (α) (β) (γ)

νόμος του Henry 56 12. η διαλυτότητα s ενός αερίου που βρίσκεται σε ισορροπία με ένα υγρό είναι ανάλογη της μερικής πίεσης του αερίου P πάνω από το υγρό η σχέση αυτή εκφράζεται με το νόμο του Henry s = k H P i. όσο μεγαλύτερη είναι η μερική πίεση P του αερίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαλυτότητά του στο υγρό ii. k H είναι η σταθερά του νόμου Henry που εξαρτάται από το αέριο, το διαλύτη και τη θερμοκρασία

57 παραδείγματα επίδρασης της πίεσης στη διάλυση αερίων 13. ένα παράδειγμα επίδρασης της πίεσης στη διαλυτότητα αερίων παρατηρείται στα ανθρακούχα αναψυκτικά ποτά με το άνοιγμα του δοχείου τους τα ποτά «αφρίζουν» i. σε ένα σφραγισμένο δοχείο, το CO 2 που περιέχουν διατηρείται διαλυμένο στο διάλυμα λόγω της υψηλής πίεσης του CO 2 στο δοχείο ii. ανοίγοντας το δοχείο, η πίεση του CO 2 ελαττώνεται, η διαλυτότητά του ελαττώνεται και διαφεύγει με τη μορφή φυσαλίδων

Πόση πίεση CO 2 απαιτείται για να διατηρήσουμε σε ένα αναψυκτικό τη συγκέντρωση του CO 2 ίση με 0.12 M στους 25 C; 58 δεδομένα: [CO 2 ] = s(co 2 ) = 0.12 M ζητούμενα: σχέδιο: πίεση P(CO 2 ), atm s P S k H P σχέσεις: 2 S khp, kh 3.4 10 M / atm λύση: S 0,12 M P k H 2 3.14 10 M/atm 3.5 atm

59 εκφράσεις συγκέντρωσης διαλυμάτων αραιά και πυκνά διαλύματα Molarity molality περιεκτικότητες κατά μάζα και κατά όγκο γραμμομοριακό κλάσμα μετατροπές μονάδων συγκέντρωσης διαλυμάτων

60 αραιά και πυκνά διαλύματα ΙΙ. εκφράσεις συγκέντρωσης διαλυμάτων Α. αραιά και πυκνά διαλύματα 1. για να περιγράψουμε ένα διάλυμα επακριβώς, πρέπει να αναφέρουμε την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που περιέχει 2. αυτό μπορεί να γίνει με όχι ακριβή τρόπο με τους όρους: α. αραιό διάλυμα περιέχει μικρή ποσότητα ουσίας σε σχέση με το διαλύτη β. πυκνό διάλυμα περιέχει μεγάλη ποσότητα ουσίας σε σχέση με το διαλύτη 3. η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας σε ένα διάλυμα εκφράζεται ποσοτικά μέσω της συγκέντρωσης εκφράσεις της συγκέντρωσης είναι: Molarity, molality, %w/w, %w/v, %v/v, γραμμομοριακό κλάσμα

61 γραμμομοριακότητα κατ όγκο ή Molarity Μ Β. γραμμομοριακότητα κατ όγκο ή Molarity M 1. ο πιο συνήθης τρόπος έκφρασης της συγκέντρωσης διαλυμάτων είναι η Molarity M που εκφράζει τα mol της ουσίας που περιέχονται σε 1 L διαλύματος α. μονάδα μέτρησης είναι 1 mol L 1 = 1 Μ β. συμβολίζεται και ως [διαλυμένη ουσία] π.χ. λέμε διάλυμα ΗΝΟ 3 0.01 Μ ή [ΗΝΟ 3 ] = 0.01 Μ γ. ένα διάλυμα που περιέχει n mol ουσίας σε V L διαλύματος έχει ουσία M= V διάλυμα (L) αν ένα υδατικό διάλυμα H 2 SO 4 είναι 2 M, περιέχει 2 mol H 2 SO 4 σε 1 L διαλύματος 2 L διαλύματος περιέχουν 4 mol H 2 SO 4 0.5 L διαλύματος περιέχουν 1 mol H 2 SO 4 n (mol) αν ένα υδατικό διάλυμα CaCl 2 είναι 2.0 M, περιέχει 2.0 mol CaCl 2 ή 2.0 mol Ca +2 και 4.0 mol Cl σε 1 L διαλύματος λόγω του ότι CaCl 2 (s) Ca 2+ (aq) + 2Cl (aq)

μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα της Molarity 62 2. ένα μειονέκτημα της Molarity είναι ότι μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία διότι ορίζεται βάσει του όγκου του διαλύματος ο οποίος αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας π.χ. ένα υδατικό 1 Μ σε θερμοκρασία δωματίου θα είναι λιγότερο από 1 Μ σε υψηλότερη θερμοκρασία 3. όμως, η Molarity είναι ένας πολύ βολικός τρόπος έκφρασης συγκέντρωσης για: α. την παρασκευή διαλυμάτων με διάλυση μιας ουσίας β. την παρασκευή διαλύματος με αραίωση πυκνού διαλύματος γ. την παραλαβή συγκεκριμένης ποσότητας ουσίας

Ποια είναι η Molarity ενός διαλύματος που περιέχει 25.5 g KBr διαλυμένα σε 1.75 L διαλύματος; 63 δεδομένα: ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: λύση: 25.5 g KBr, 1.75 L διαλύματος Molarity M g KBr KBr 1 mol 119.00 g M n (mol) /V (L) διάλυμα 1 mol KBr 119.00 g KBr mol KBr L διαλύματος M = mol L 1 mol KBr 25.5 g KBr 0.21429 mol KBr 119.00 g KBr M 0.21429 mol KBr 1.75 L 0.122 M M

Ποια είναι η Molarity ενός υδατικού διαλύματος που περιέχει 17.2 g C 2 H 6 O 2 (αιθυλενογλυκόλη) σε συνολικό όγκο 515 ml; 64 δεδομένα: ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: λύση: 17.2 g C 2 H 6 O 2, 515 ml διαλύματος Molarity M g C 2 H 6 O 2 mol C 2 H 6 O 2 ml διαλύματος M n (mol)/v (L) C H O 2 6 2 διάλυμα 1 mol C H O 62.01 g C H O, 1 L 1000 ml 2 6 2 2 6 2 1 mol C H O 17.2 g C H O 0.2771 mol C H O 2 6 2 2 6 2 2 6 2 62.07 g C2H6O2 1 L 515 ml διαλύματος 0.515 L διαλύματος 1000 ml 0.2771 mol C H O 2 6 2 M 0.538 M 0.515 L 1 mol 62.07 g 1 L 1000 ml L διαλύματος M mol L M

65 παρασκευή διαλύματος με συγκεκριμένη Molarity Μ με διάλυση ουσίας 4. ένας τρόπος παρασκευής διαλύματος με συγκεκριμένη Molarity είναι με διάλυση μιας ποσότητας στερεής (ή υγρής) ουσίας σε συγκεκριμένο όγκο διαλύτη α. π.χ. θέλουμε να παρασκευάσουμε 1 L υδατικού διαλύματος NaCl 1.00 M i. υπολογίζουμε και ζυγίζουμε τη μάζα του στερεού NaCl που χρειάζεται ii. μεταφέρουμε την ποσότητα του NaCl σε ογκομετρική φιάλη 1 L iii. προσθέτουμε Η 2 Ο για να διαλυθεί η ποσότητα του NaCl, συμπληρώνουμε μέχρι τελικό όγκο 1 L διαλύματος και ανακινούμε τη φιάλη

66 παρασκευή διαλύματος με συγκεκριμένη Molarity Μ με διάλυση ουσίας β. για να υπολογίσουμε τη μάζα του στερεού NaCl που χρειάζεται να ζυγίσουμε: i. από τα L του διαλύματος που θέλουμε να παρασκευάσουμε, υπολογίζουμε τα mol του NaCl, μέσω της Molarity του διαλύματος (= 1 M) M L διαλύματος mol M L mol NaCl ii. από τα mol του NaCl, υπολογίζουμε τη μάζα του, μέσω της γραμμομοριακής μάζας ΜΜ του NaCl (= 58.44 g/mol) mol NaCl 1 mol 58.44 g g NaCl

Πόσα g στερεού NaCl χρειάζονται για να παρασκευάσουμε 250 ml υδατικού διαλύματος NaCl 0.1 M; 67 δεδομένα: διάλυμα 0.1 M, 250 ml διαλύματος ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: g NaCl ml διαλύματος 1 L = 1000 ml, NaCl 1 L 1000 ml διάλυμα L διαλύματος M mol M L M n (mol) /V L, 1 mol NaCl 58.5 g NaCl mol NaCl 1 mol 58.5 g g NaCl λύση: 1 L 250 ml 0.250 L διάλυμα 1000 ml n (mol) NaCl M n NaCl(mol) M V διάλυμα(l) (0.1 M) (0.250 L) 0.025 mol NaCl V διάλυμα(l) 58.5 g NaCl 0.025 mol NaCl 1.46 g NaCl 1 mol NaCl

Πόσα ml τριαιθυλαμίνης Et 3 N με πυκνότητα 0.726 g/ml χρειάζονται για να παρασκευάσουμε 250 ml διαλύματος 0.100 Μ; 68 δεδομένα: ζητούμενα: διάλυμα 0.1 M, 250 ml διαλύματος ml Et 3 N σχέδιο: ml διαλύματος σχέσεις: λύση: 1 L = 1000 ml, 3 M = n (mol) /V L, 1 mol Et N 101.0 g, 1 ml Et N 0.726 g Et N Et Ν διάλυμα 3 3 1 L 250 ml 0.250 L διάλυμα 1000 ml n (mol) 3 M net3 N M V διάλυμα (0.100 mol/l) (0.250 L) 0.0250 mol Et3N V 1 L 1000 ml διάλυμα (L) L διαλύματος M mol M L mol Et 3 N 1 mol 58.5 g g Et 3 N 101.0 g Et N 1.00 ml Et N 0.025 mol Et N 0.347 ml Et N 3 3 3 3 1 mol Et3N 0.726 g Et3N 1.00 ml 0.726 g ml Et 3 N

69 παραλαβή συγκεκριμένου όγκου διαλύματος ουσίας με γνωστή Molarity Μ 6. όταν χρειαζόμαστε συγκεκριμένη ποσότητα μιας ουσίας, μπορούμε να παραλάβουμε συγκεκριμένο όγκο από ένα διάλυμα της ουσίας με γνωστή Molarity π.χ. αν χρειαζόμαστε 1.0 mol ζάχαρης και διαθέτουμε ένα υδατικό διάλυμα ζάχαρης 2.00 M: από τα mol της ζάχαρης που χρειαζόμαστε υπολογίζουμε τον όγκο V του διαλύματος που πρέπει να παραλάβουμε, μέσω της Molarity M του διαλύματος mol ζάχαρης L διαλύματος 1 L διαλύματος 2.0 mol ζάχαρη

Αν έχουμε ένα υδατικό διάλυμα NaOH 0.125 M και χρειαζόμαστε 0.255 mol NaOH, πόσα L διαλύματος πρέπει να παραλάβουμε από το διάλυμα αυτό; δεδομένα: ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: λύση: 0.125 M NaOH, 0.255 mol NaOH L διαλύματος mol NaOH 1 L διαλύματος 0.125 mol NaOH L διαλύματος 1 L διαλύματος 0.125 mol NaOH 1 L διαλύματος 0.255 mol NaOH 2.04 L διαλύματος 0.125 mol NaOH

Αν έχουμε ένα υδατικό διάλυμα NaOH 0.150 M και χρειαζόμαστε 0.184 g NaOH, πόσα L διαλύματος πρέπει να παραλάβουμε από το διάλυμα αυτό; 71 δεδομένα: 0.150 M NaOH, 0.184 g NaOH ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: λύση: L διαλύματος g NaOH 1 mol NaOH 40.0 g NaOH 1 mol NaOH 40.0 g mol NaOH 1 L διαλύματος 0.150 mol NaOH 1 L διαλύματος 0.150 mol NaOH 1 mol NaOH 1 L διαλύματος 40.0 g NaOH 0.150 mol NaOH L διαλύματος 2 0.184 g NaOH 3.07 10 L διαλύματος

72 παρασκευή διαλύματος με συγκεκριμένη Molarity Μ με αραίωση πυκνού διαλύματος 7. για λόγους οικονομίας χώρου στα εργαστήρια, τα διαλύματα διαφόρων ουσιών αποθηκεύονται ως πυκνά διαλύματα (stock solutions) από τα οποία μπορούμε να παρασκευάζουμε αραιότερα διαλύματα με αραίωση α. αν έχουμε ένα διάλυμα CaCl 2 10.0 Μ (πυκνό) και θέλουμε να παρασκευάσουμε από αυτό 1 L υδατικού διαλύματος CaCl 2 0.5 M (αραιό) i. υπολογίζουμε τον όγκο του πυκνού διαλύματος που χρειάζεται να παραλάβουμε ii. παραλαμβάνουμε τον όγκο του διαλύματος και μεταφέρουμε σε ογκομετρική φιάλη 1 L iii. συμπληρώνουμε με Η 2 Ο μέχρι τελικό όγκο 1 L διαλύματος

αραίωση διαλύματος 73 β. ο υπολογισμός του όγκου του πυκνού διαλύματος που χρειάζεται να παραλάβουμε γίνεται ως εξής: i. τα mol της ουσίας που παραλαμβάνουμε με τον όγκο V 1 από το πυκνό διάλυμα CaCl 2 10.0 Μ (Μ 1 ) είναι ίσα με τα mol της ουσίας που υπάρχουν στον όγκο V 2 του αραιού διαλύματος CaCl 2 0.5 M (Μ 2 ) ii. εφόσον τα mol της ουσίας που υπάρχουν σε ένα όγκο V διαλύματος με Molarity M είναι M V: mol 1 2 1 1 2 2 1 mol M V M V V M V M 2 2 1

Σε ποιο όγκο πρέπει να αραιώσουμε 0.200 L ενός διαλύματος 15.0 M NaOH ώστε να παρασκευάσουμε ένα διάλυμα NaOH 3.00 M; 74 δεδομένα: ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: λύση: V 1 = 0.200L, M 1 = 15.0 M, M 2 = 3.00 M V 2, L V 1, M 1, M 2 V 2 M1 V1 M2 V2 M V 1 1 M 1 1 2 2 2 2 V 2 15.0 mol/l 0.200 L 3.00 mol/l M V M V V 1.00 L

75 γραμμομοριακότητα κατά βάρος ή molality m Γ. γραμμομοριακότητα κατά βάρος ή molality m 1. ένας άλλος τρόπος έκφρασης συγκέντρωσης διαλυμάτων είναι η molality m που εκφράζει τα mol της ουσίας που περιέχονται σε 1 kg διαλύτη α. μονάδα μέτρησης είναι 1 mol kg 1 = 1 m β. ένα διάλυμα που περιέχει n mol ουσίας σε m kg διαλύτη έχει n ουσία(mol) m= m (kg) διαλύτης αν ένα υδατικό διάλυμα NaCl είναι 0,5 m, περιέχει 0,5 mol NaCl σε 1 kg Η 2 Ο σε 2 kg διαλύτη περιέχονται 1 mol NaCl σε 0.5 kg διαλύτη περιέχονται 0.25 mol NaCl 2. η molality ενός διαλύματος είναι ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία ορίζεται βάσει της μάζας (όχι του όγκου) του διαλύτη που είναι ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται για συγκρίσεις συγκεντρώσεων διαλυμάτων σε διαφορετικές θερμοκρασίες

Ποια είναι η molality του διαλύματος που παρασκευάζεται με ανάμιξη 17.2 g C 2 H 6 O 2 και 0.500 kg H 2 O; 76 δεδομένα: ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: λύση: 17.2 g C 2 H 6 O 2, 0.500 kg H 2 O molality m g C 2 H 6 O 2 mol C 2 H 6 O 2 m n (mol)/m (kg) C H O 2 6 2 2 6 2 διαλύτης 1 mol C H O 62.07 g 1 mol C H O 17.2 g C H O 0,2771 mol C H O m 1 mol 62.07 g 2 6 2 2 6 2 2 6 2 62.07 g C2H6O2 0.2771 mol C H O 2 6 2 0.500 kg H O 2 kg H 2 O 0.554 m mol m= kg m

77 περιεκτικότητα %w/w Δ. περιεκτικότητες κατά μάζα και κατά όγκο 1. πολλές φορές είναι χρήσιμο να εκφράζουμε τη συγκέντρωση ως αναλογία μαζών ή όγκων 2. ο πιο απλός τρόπος έκφρασης αναλογίας μαζών είναι η περιεκτικότητα %w/w που εκφράζει τα g της ουσίας που περιέχονται σε 100 g διαλύματος α. ένα διάλυμα που περιέχει m ουσία g ουσίας σε m διάλυμα g διαλύματος έχει m ουσία %w/w= 100 m διάλυμα (g) (g) β. αν ένα υδατικό διάλυμα NaOH είναι 5%w/w, περιέχει 5 gr NaOH σε 100 gr διαλύματος 200 g διαλύματος περιέχουν 10 g NaOH 50 g διαλύματος περιέχουν 2,5 g NaOH

Ποια είναι η %w/w περιεκτικότητα του διαλύματος που παρασκευάζεται με ανάμιξη 17.2 g C 2 H 6 O 2 και 0.500 kg H 2 O; 78 δεδομένα: ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: λύση: 17.2 g C 2 H 6 O 2, 0.500 kg H 2 O %w/w kg Η 2 Ο 1 kg 1000 g m g C 2 Η 6 Ο 2 ουσία %w/w 100% m διάλυμα 1 L 1000 ml (g) (g) 2 6 2 2 g H 2 O %w/w g ουσία %w/w 100% g διάλυμα 1000 g H O 0.500 kg H O 5.00 10 g H O 2 2 2 2 1 kg H2O m m m 17.2 g C H O 500 g H O 517.2 g διαλύματος C H O H O 2 6 2 2 17.2 g C H O 2 6 2 %w/w 100% 3.33%w/w 517.2 g διαλύματος

περιεκτικότητα %w/v 79 3. για διαλύματα στερεών σε υγρά συνήθως χρησιμοποιείται η περιεκτικότητα %w/v που εκφράζει τα g της ουσίας που περιέχονται σε 100 ml διαλύματος α. ένα διάλυμα που περιέχει m ουσία g ουσίας σε V διάλυμα ml διαλύματος έχει ουσία %w/v= 100 διάλυμα β. αν ένα υδατικό διάλυμα NaCl είναι 5%w/v, περιέχει 5 gr NaCl σε 100 ml διαλύματος 200 ml διαλύματος περιέχουν 10 g NaCl 50 ml διαλύματος περιέχουν 2.5 g NaCl V m (g) (ml)

80 παρασκευή διαλύματος με συγκεκριμένη περιεκτικότητα %w/v 4. ένας τρόπος για να παρασκευάσουμε ένα διάλυμα με συγκεκριμένη περιεκτικότητα %w/v είναι με διάλυση μιας ποσότητας στερεής ουσίας σε συγκεκριμένο όγκο διαλύτη π.χ. θέλουμε να παρασκευάσουμε 250 ml υδατικού διαλύματος KBr 5%w/v α. πειραματικά. ακολουθούμε την ίδια πορεία που ακολουθούμε για να παρασκευάσουμε ένα διάλυμα με συγκεκριμένη Molarity β. για να υπολογίσουμε τη μάζα του στερεού KBr που χρειάζεται να ζυγίσουμε: από τα ml του διαλύματος που θέλουμε να παρασκευάσουμε, υπολογίζουμε τα g του KBr μέσω της %w/v περιεκτικότητας του διαλύματος ml διαλύματος 5.00 g KBr 100 g διαλύματος g KBr

Πόσα g KBr χρειάζονται για να παρασκευάσουμε 250.0 ml υδατικού διαλύματος KBr 5.00%w/v; 81 δεδομένα: ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: 5.00%w/v, 250 ml διαλύματος g KBr ml διαλύματος 5.00 g KBr 100 g διαλύματος 5.00 g KBr 100 g διαλύματος g KBr λύση: 5.00 g KBr 250.0 g διαλύματος 12.5 g KBr 100 g διαλύματος

82 παραλαβή συγκεκριμένου όγκου διαλύματος ουσίας με γνωστή περιεκτικότητα %w/v 6. όταν χρειαζόμαστε συγκεκριμένη ποσότητα ουσίας, μπορούμε να παραλάβουμε συγκεκριμένο όγκο από ένα διάλυμα της ουσίας με γνωστή %w/v π.χ. αν χρειαζόμαστε 1.0 g NaCl και διαθέτουμε ένα υδατικό διάλυμα NaCl 10%w/v από τα g του NaCl που χρειαζόμαστε υπολογίζουμε τον όγκο V του διαλύματος που πρέπει να παραλάβουμε, χρησιμοποιώντας την %w/v του διαλύματος g NaCl ml διαλύματος 100 ml διαλύματος 10.0 g NaCl

Αν έχουμε ένα υδατικό διάλυμα ζάχαρης10.5%w/v και χρειαζόμαστε 78.5 g ζάχαρης, πόσα ml διαλύματος πρέπει να παραλάβουμε από το διάλυμα αυτό; 83 δεδομένα: 10.5%w/w, 78.5 g ζάχαρη ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: λύση: ml διαλύματος g ζάχαρης g διαλύματος ml διαλύματος 100 g διαλύματος 10.5 g ζάχαρη 1m L διαλύματος 100 g διαλύματος 10.5 g ζάχαρη 1.04 g διαλύματος 1 ml 1.04 g 100 g διαλύματος 1 ml διαλύματος 78.5 g ζάχαρη 719 ml διαλύματος 10.5 g ζάχαρη 1.04 g διαλύματος

περιεκτικότητα %v/v 84 4. για διαλύματα υγρών σε υγρά (π.χ. αλκοολούχα ποτά) και αέρια μίγματα χρησιμοποιείται η περιεκτικότητα %v/v (ή %vol) που εκφράζει τα ml της ουσίας που περιέχονται σε 100 ml διαλύματος α. ένα διάλυμα που περιέχει V ουσία ml ουσίας σε V διάλυμα ml διαλύματος έχει V ουσία %v/v= 100 V διάλυμα (ml) (ml) β. αν μια μπύρα είναι 5%v/v, περιέχει 5 ml αιθανόλης σε 100 ml μπύρας 500 ml μπύρας περιέχουν 25 ml αιθανόλης γ. ο αέρας έχει περιεκτικότητα περίπου 78%v/v σε Ν 2 και 21%v/v σε Ο 2

ppm (parts per million) 85 5. για πολύ αραιά διαλύματα χρησιμοποιείται το ppm (parts per million) που εκφράζει τα g της ουσίας που περιέχονται σε 10 6 g διαλύματος α. ένα διάλυμα που περιέχει m ουσίας g σε m διάλυμα g είναι m ουσία 6 ppm= 10 m διάλυμα (g) (g) β. αν ένα υδατικό διάλυμα 15 ppm περιέχει: i. 15 g ουσίας σε 10 6 g διαλύματος ii. 15 mg (= 10 3 g) ουσίας σε 1 kg (= 10 3 g) διαλύματος iii. 15 mg ουσίας σε 1 L διαλύματος επειδή το διάλυμα είναι πολύ αραιό (σχεδόν μόνο Η 2 Ο) προσεγγιστικά ισχύει ότι 1 kg διαλύματος 1 L διαλύματος

86 γραμμομοριακό κλάσμα χ A Ε. γραμμομοριακό κλάσμα 10. για τις περιπτώσεις διαλυμάτων που η αναλογία της ουσίας με το διαλύτη μπορεί να ποικίλει ευρέως, ο πιο χρήσιμος τρόπος έκφρασης συγκέντρωσης είναι το γραμμομοριακό κλάσμα α. χ Α της ουσίας Α ενός διαλύματος είναι ο λόγος των n A mol της Α προς τα συνολικά n total mol όλων των συστατικών του διαλύματος n χ = n ουσία A σύνολο (mol) (mol) β. δεν έχει μονάδες μέτρησης γ. αν ένα διάλυμα περιέχει 3 ουσίες (π.χ. Α, Β, Γ), το άθροισμα των γραμμομοριακών κλασμάτων κάθε ουσίας είναι ίσο με 1 χ Α + χ Β + χ Γ = 1

Ποιο είναι το γραμμομοριακό κλάσμα της C 2 H 6 O 2 στο διάλυμα που παρασκευάζεται με ανάμιξη 17.2 g C 2 H 6 O 2 και 0.500 kg H 2 O ; 87 δεδομένα: ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: λύση: 17.2 g C 2 H 6 O 2 0.500 kg H 2 O χ C2H6O2 χ g C 2 H 6 O 2 mol C 2 H 6 O 2 g H 2 O mol /mol Α A total 1 mol 62.07 g 1 mol 18.02 g mol H 2 O 1 mol C H O 62.07 g, 1 mol H O 18.02 g, 1kg 1000 g 2 6 2 2 χ A mol mol A total χ C 2 H 6 O 2 1 mol C H O mol 17.2 g C H O 0.2771 mol C H O 2 6 2 A 2 6 2 2 6 2 62.07 g C2H6O2 1000 g 1 mol H O mol 0.500 kg H O 27.75 mol H O 2 H2O 2 2 1 kg 18.02 g H2O 0.2771 mol C H O 2 6 2 3 χ C2H6O 9.89 10 2 0.2771 mol C2H6O2 27.75 mol H2O

88 μετατροπές μονάδων συγκέντρωσης διαλυμάτων ΣΤ. μετατροπές μονάδων συγκέντρωσης διαλυμάτων 1. πολλές φορές χρειάζεται να μετατρέψουμε μια έκφραση συγκέντρωσης ενός διαλύματος σε μια άλλη 2. για τη μετατροπή αυτή α. θεωρούμε μια «βολική» ποσότητα διαλύματος, ανάλογα με την έκφραση συγκέντρωσης που δίνεται αν δίνεται η M, θεωρούμε 1 L διαλύματος αν δίνεται η %w/w, θεωρούμε 100 g διαλύματος αν δίνεται η %w/v, θεωρούμε 100 ml διαλύματος β. μετατρέπουμε την ποσότητα διαλύματος στις ζητούμενες μονάδες χρησιμοποιούμε την πυκνότητα για μετατροπές μεταξύ g και ml γ. προσδιορίζουμε την ποσότητα της ουσίας στο διάλυμα στις ζητούμενες μονάδες χρησιμοποιούμε τη γραμμομοριακή μάζα για μετατροπές μεταξύ g και mol ή την πυκνότητα για μετατροπές μεταξύ g και ml δ. υπολογίζουμε τη ζητούμενη έκφραση συγκέντρωσης

Ποια είναι η Molarity ενός διαλύματος Η 2 Ο 2 με περιεκτικότητα 30% w/w και πυκνότητα 1.110 g/ml; 89 δεδομένα: 30%w/w H 2 O 2, 1.110 g/ml ζητούμενα: σχέδιο: σχέσεις: λύση: Molarity, M g διαλύματος M mol/l, 1 mol H O 34.01 g, 1 ml διαλύματος 1.110 g διαλύματος 1 ml 1000 ml εφόσον δίνεται η %w/w, θεωρούμε ότι έχουμε 100 g διαλύματος 1 ml διαλύματος 1 L 100 g διαλύματος 0.0901 L διαλύματος 3 1.110 g διαλύματος 10 ml 1 mol H O 30.0 g H O 0.8821 mol H O M 1 ml 1.110 g 2 2 2 2 2 2 2 2 34.01 g H2O2 0.8821 mol H O 0.0901 L διαλύματος 2 2 g H 2 O 2 mol Η 2 Ο 2 ml διαλύματος 9.790 M 1 mol 34.01 g 1 L 1000 ml L διαλύματος mol M= L M