Kapalné roztoky tuhých látek

 

   Otázka: Kapalné roztoky tuhých látek

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): adela

 

 

Podbody:

• Odvození Raoultova zákona pro kapalné roztoky tuhých látek
• Tenzimetrie
• Ebulioskopie
• Kryoskopie
• Osmotický tlak

1) Odvození Raoultova zákona pro kapalné roztoky tuhých látek

Raoultův zákon:

• Dá se dokázat, že po rozpuštění pevné látky v rozpouštědle dojde ke snížení tenze par nad tímto roztokem
  • p₁⁰> p_výsledný⁰
• Rozdíl tenze par nad čistým rozpouštědlem (p_1^0) a nad vzniklým roztokem (p_výs^0) je přímoúměrný množství rozpuštěné látky(x)
  • p₁⁰ -p_výsledný ⁰ = p₁⁰ ∙x
• → Raoltův zákon: ∆p= p₁⁰ ∙x

RZ -kapalina + rozpuštěná pevná látka

• Dá se odvodit spojením Raoltova a Daltonova zákona
  Daltonův zákon:  P_celk= p_A + p_B
• Při rozpuštění pevné látky v kapalině dojde ke snížení tenze par and tímto roztokem, toto snížení tlaku je přímoúměrné látkového zlomku rozpuštěné látky v kapalině
  Předpokládejme že v páře and roztokem jsou přítomny obě látky , podle DZ platí p= p ₁+ p₂ (1- rozpouštědlo; 2- rozpuštěná látka)
• Dosadíme vztahy RZ:
  • p = p₁⁰ ∙x + p₂⁰ ∙x
  • p₁⁰ ∙x >> p₂⁰ ∙x
• Hodnota p₁⁰ ∙x je podstatně větší než hodnota p₂⁰ ∙x, proto člen p₂⁰ ∙x zanedbáme a za x₁ dosadíme (1-x₂)
  • p=p₁⁰ ∙(1-x₂)
  • p= p₁⁰ – p₁⁰ ∙ x₂
  • p₁⁰ ∙ x₂ = p₁⁰ -p
  • ∆p = p₁⁰ ∙ x₂
  • x₂ =(∆p)/(p₁⁰)
• → Raoltův zákon pro kapalné roztoky tuhých látek
• Modifikace RZ pro dvousložkový systém:
  • ∆p = p₁⁰ ∙ x_A
  • p₁⁰ ∙ x_A – látkový zlomek
  • p – tlak sytých par vody
• Využití RZ: experimentální zjištění molární hmotnosti rozpuštěné látky, využívají se tři techniky(tenzimetrie, ebulioskopie, kryoskopie)

 

2) Tenzimetrie

• Tenze=tlak
• Metoda založená na přímém měření ∆p
• Snížení tenze par je přímoúměrné koncentraci rozpuštěné roztoky
• Molární hmotnost rozpuštěné látky(M2) lze zjistit přímo z tlaku sytých par změřeného nad roztokem
  • ∆p = p₁⁰ ∙ x₂
  • x₂ =(n₂)/(n_1 + n₂)
  • n₁ ≫ n₂ →  n₂ =O
  • x₂ = (n₂)/(n₁) = (m₂/M₁)/(m₁/M₂)
  • ∆p = p₁⁰ ∙ (m₂/M₁)/(m₁/M₂)
  • M₂= (p₁⁰*m₂*M₁)/(m₁∆p)
• p₁⁰ -v tabulkách (Pa)
• ∆p- změřený (Pa)
• m1- hmotnost rozpoštědla (g)
• m2- hmotnost rozpouštěné látky (g)
• M1- molární hmotnost rozpouštědla (g/mol)
• M2- molární hmotnost rozpouštěné látky (g/mol)

 

3) Ebulioskopie

• Při rozpuštění pevné látky v kapalině dojde ke snížení tenze par and tímto roztokem→ zvýšení teploty varu roztoku oproti původnímu rozpouštědlu
• Toto zvýšení teploty varu je přímo úměrné koncentraci roztoku
  • • ∆T_v = K_E * C_m2
  • ∆T_v – rozdíl teplot varu roztoku a původního rozpouštědla
  • K_E – ebulioskopická konstanta pro dané rozpouštědlo (tabulky)
  • C_m2 – molarita (g/mol) … C_m2= (n₂)/(n₁) = (m₂/M₂)/(m₁/1) = (m₂)/(m₁/M₂)
  • 1-rozpouštědlo; 2-rozpouštěná látka
  • ∆T_v = K_E* m₂/(m₁/M₂)
  • M₂=(m₂*K_E)/(m₁*∆T_v)
• M2 -molární hmotnost rozpouštěné látky(g/mol)
• m2 – hmotnost rozpouštěné látky(g)
• m1 – hmotnost rozpouštědla(g)
• ∆T_v – rozdíl teplot varu- změřený
• K_E – ebulioskopická konstanta

 

4) Kryoskopie

• Při rozpuštění pevné látky v kapalině dojde ke snížení tenze par and tímto roztokem→ snížení teploty tuhnutí roztoku oproti původnímu rozpouštědlu
• Metoda založená na stanovení teploty tuhnutí. Při teplotě tuhnutí je tenze par nad kapalinou a tuhou látkou stejná.
• Rozdíl teplot tuhnutí je přímouměrný množství rozpuštěné látky
  • -∆T_t = K_K * C_m2
  • M₂=(m₂*K_K)/(m₁*∆T_t)
• M2-molární hmotnost rozpouštěné látky(g/mol)
• m2- hmotnost rozpouštěné látky(g)
• m1- hmotnost rozpouštědla(g)
• ∆Tt- rozdíl teplot tuhnutí- změřený
• KE- kryoskopická konstanta pro dané rozpouštědlo(tabulky)
• C_m2– molarita (g/mol)

 

5) Osmotický tlak(π,OP)

• Tlak, kterým se roztok brání pronikání rozpouštědla
• Částice přecházejí z rozpouštědla do roztoku pro vyrovnání koncentrace
• V roztoku se zvyšuje tlak a tímto tlakem roztok brání pronikání částic rozpouštědla
• Difúze = pohyb částic z místa s vyšší koncentrací do místa s nižší koncentrací
• Mezi roztok a rozpouštědlo vložíme polopropustnou membránu, která propouští pouze rozpouštědlo (malé nenabité molekuly).
• Samovolným vnikáním to rozpouštědla vzniká přetlak (osmotický tlak), tzn. Roztok se projevuje zvýšeným tlakem proti rozpouštědlu.
• Přetlak jde změřit stanovením protitlaku, jímž se brání difúzu rozpouštědla do roztoku( zřeďování roztoku).
• Tento jev se nazývá osmóza

 

Vyjádření velikosti osmotického tlaku:

• p=(n/V)*R*T
• M₂=(m₂*K_K)/(m₁*∆T_t)

Van´t Hoffova rovnice

• • π=c₂*R*T
  • c₂ = m₂/(V*M₂)
  • M₂=(m₂*R*T)/(π*V)
• π- osmotický tlak (Pa)
• M2-molární hmotnost rozpouštěné látky(g/mol)
• m2- hmotnost rozpouštěné látky(g)
• V- objem roztoku
• R- molární plynová konstanta- 8,314 J·K-1·mol-1
• T- termodynamická teplota(K)

 

Osmotický tlak v buňkách:

• Roztok= cytoplazma
• Polopropustná membrána= cytoplazmatická membrána
• Hypertonický roztok- větší OP než je v buňce= dehydratace
  • ,,voda“ z buňky jde ven
  • Buňka obsahuje více rozpuštěných látek-méně rozpouštědla
• Hypotonický roztok- menší OP než je v buňce=prasknutí buňky
  • ,,voda“ z roztoku jde do buňky
  • Buňka obsahuje méně rozpuštěných látek, více rozpouštědla
• Izotonický roztok- stejný OP jako v buňce
  • V nemocnici