OSNOVNASVOJSTVATEKUCINA
- 7. predavanje-
:> tekucinesu iisfe tvarikoje su pri sobnojtemperaturiu tekucemstaniu(ali npr. plinovise ne smatrajutekucinama) soliili ukapljeni rastaljene - vecinafizikalnih sila, s jacinommedumolekulskih tvaritijesnoje povezana svojstava gradi 6estica,njihovojvelidinii kemijskoj udaljenosti kojeoviseo medusobnoj - fizikalna kao Stosu masai volumen,kojaoviseo veliciniuzorkasu svojstvatvari su vodljivost i elektridna Nasuprot tome,boja,prozirnost SVOJSTVA. EKSTENZIVNA tvarii ne oviseo veliciniuzorka. SVOJSTVA INTENZIVNA
za teku6ine: Svojstvakarakteristi6na je (Sto gustoca uzrokda naftai ledplivajuna vodi?) 1) prekrijeveliku tankerai naftase razlijepo moru,ona najde5ce Dogodili se havarija jer plivana vodi.Razlogje taj Stoje gustocanafteMANJAod gustocevode. povr5inu vodejer mu je gustocaMANJAod gustocevode.Stoje lstotako,ledplivana povr5ini ondagustocalvari? :> Gustoia (p: "ro")tvaridefiniranaje omjerommasei volumenaispitivanetvari. svojstvo. Ona NE ovisio veliciniuzorka,pa je ona intenzivno - poviSenjem jer tvarise rasteZu, rasteenergijagibanja6esticai temperature - buducida su volumeni gustocaobrnuto privladne sileslabe,pa se i volumenpovecava proporcionatnevetidine, Pov I sENJEM TEMPE RATURE GUSTOCA SE SMANJ UJE (zatoje potrebnouz podatako gustociuvijeknavestii temperaturuna kojojse gustoca mjerila) - jedinos vodomto nijetako(sjetitese anomalije veza vode!!!!):2 75onvodikovih gustocaledaje manjaod gustocevode,Stoi uzrokujeplivanjeledana izmedumolekula, vodi.To upucujena to da je volumenledaveciod volumenavode:> pucanjecestepo zimi - uredajza odredivanje gusto6ese zoveAEROMETAR 2) viskoznost vodom,vodace brzoisteci.Medutim,akoje u da5i Okreneli se daSanapunjena med,istjecanjece bitimnogosporije.ZaSto? -> uzroktomeje "unutarnje" trenjeu tekucinikojeuzrokujumedumolekulske privladne sile i Londonove sile,ukljudujuci silama :> Viskoznostili "unutarnjetrenje"(n - "eta")ovisi,osim o medumolekulskim Onace bitiVECAako su medumolekulske u tekucini,o obtikumolekulai o temperaturi. pa se mogu ili akosu molekuleu tekucinidugei razgranate silejade(polarnemolekule) jer "zamrsiti", StooteZava tedenje.Takoder,bitnose mijenjas temperaturom se silazbogvecekineti6ke medumolekulskih povi5enjem temperature smanjujedjelovanje energijedestica. - uredajkojiodreduje VISKOZIMETAR tekucineje OSTWALDOV viskoznost 3) napetostpovr5ine(zaStodelicnaiglamoZeplivatina vodi?) - povriinaneketekucine(granicni slojizmedutekucei plinskefaze)svojimse tekucine:> to se dogadazbograzlilitihsila svojstvimabitnorazlikujeod unutraSnjosti tekucine i u unutraSnjosti kojedjelujuna desticena povrSini
- u unutra5njosti je sa svihstranaokruZena gustosloZenim tekucinemolekula :> rezultantna jednake pa su i silemedudjelovanja sila molekulama u svimsmjerovima j e j e d n a k anu l i - molekulena povrSini s gustosloZenim tekucinesu sa stranei premadoljeokruZene molekulama, a s gornjestranese nalazimalomolekulaplina(privladne sileprema :> je plina prema sredi5tu desticama su zanemarivo male) rezultantna sila usmjerena pa ce zalonapovr5ini tekucine, ostatinajmanjimogucibrojcesticaipovr5inace se ponaSati povr5ine (zatonekikukci kaoelastidna opna-> fe je posljedica napetosti moguhodatina vodiidelidnaiglamoZeplivati) :> NapetostpovrSine(o =="sigma")ie mjeraza silukojombitrebalo djelovatina povrSinskemolekulekako bi one pokazivalejednaku silumedudjelovanja kao molekuleu unutraSnjosti tekucine. - npr. Zivaje tekucinakojaima vrlovelikunapetostpovrSine -> oblikujese u kapljice (privlacne silaizmedu na svakojpovrSini silesu izmeduatomaZivejaceod privlacnih Zivei dodirnepovr5ine) - napetostpovr5ineovisio temperaturii prirod tvaris kojomtekucinagraniii:> P O V I S E N JETME MP E R A T U RSEE NAPETOST POVRSINE SMANJUJE - uredajkojiodredujenapetostpovrSine se zoveSTALAGMOMETAR - na napetostpovr5ine moZeuvelikeutjecatidodatakPOVRSINSKI AKTIVNIH TVARIkakvesu sapunii deterdZenti->te tvarisu izgradene od dugolandanih NEPOLARNIH ugljikovodicnih molekulakojenajednomkrajuimajuPOLARNU :> nepolar ni je ((- SO, - ) skupinu k a r b o k s l i n u C OO) i l isu l fo n sku diote molekule netopivu vodidok su kiselinske skupinepolarneizato topiveu vodi:::1 f,i6molekule kojise ne otapau vodije HIDROFOBAN, a onajtopividioje HIDROFILAN - zbogtakvegradese te molekuleu vodiusmjeravaju takoda im je hidrofilna skupina okrenutapremavodi,a hidrofobni molekula repviriiz tekucine:> takvousmjeravanje uzrokujenjihovonakupljanje uvelike na povrSini zbog6egase napetostpovrSine smanjuje Kada tvari prelazeiz jednog agregatnogstanja u drugo - uz odredeneuvjete,promjenom iz jednog tlakai temperature, tvarimoguprelaziti je agregatnog stanjau drugo(da bi tvarpreSlaiz tekucegu plinovito stanjepotrebno zagrijati tekucinuili smanjititlakiznadtekucine, suprotnotome6e tvarprijeciiz tekuceg :> u dvrstostanje jedinoce se led zboganomalijevode,pri povecanomtlakutaliti) - ti prijelazi iz jednogagregatnog stanjau drugosu povezani s promjenom entalpije prijelaza kojase zoveentalpija :> Sfo se zbivapri zagrijavanjutekuCine? - molekuleu tekucinise kre6unepravilno Stoznaeida imaju i vrlorazliditim brzinama, prijeci povrSine kineticke razlicite i energije.Da bi moglenadvladati napetost u plinovitu fazu,desticemorajuimatikineticku energijisustavaili energijukojaje jednakakinetickoj vecaod nje.Buducida je ta energijamnogovecaod kinetidke energijevecinedestica, jasnoje da malibrojdesticaima dostatnuenergijuza prijelazu plinovitufazu. - privi5ojtemperaturi energijadestica-> vi5e se mijenjaraspodjela kinetidkih fazu,pa je pri desticaima kineticku energijui time ih vecibrojmoZeprijeciu plinovitu viSojtemperaturibrzinaisparivanja veca
- vaZnoje uocitida se poviSenjem kineticka energija temperature nijepromijenila jer je sustava onaznakovita za svakisustav(stalnaje) - u parise desticesudarajusa stijenkama jedanodredenitlak,a posudeStouzrokuje to je TLAK PARE - nekece se desticesudaritis povrSinom tekucine, ona 6e ih privucii one6e,ako im nijeenergijadovoljnovelikada nadvladaprivladne sile,opetuci u tekucinu:> proces vracanja6esticau tekucinuse zoveKONDENZACIJA - na podetkuisparavanja u plinovitoj faziima malo6estica,pa ih se malomoZevratiti u tekucinu. Sto procesduljetraje,svevi5e6esticaizlazi u parupa tlakparestalnoraste, ali i svevi5edesticase vracau tekucinu.Nakonnekogvremenese izjednaci brojdestica iz kojeizlaze tekucines onimakojeulazeu tekucinui to se stanjezovestanje DfNAM|dKE RAVNOTEZE.Ttakpare iznadtekucineu stanjudinamiikeravnoteZese TLAK PARE. zoveRAVNOTEZNI - akose isparavanje zbivau otvorenom sustavu,ne moZese posticidinamidka jer ravnoteZa desticeodlazeu okolinui tekucinace nakonnekogvremenaposveishlapiti - kadse tekucinazagrijava, tlakparerastejer viSecesticaimadovoljnuenergijuda svladanapetostpovr5inei prijedeu plinovitufazu - temperaturapri kojoj se tlak pare tekucineizjednacis tlakomiznad tekuCinese zove VRELISTE - akoje tlak 101kPa(dakle,prosjecniatmosferskitlak),vreliStese zove NORMALNO je za svakutvar.Promjenom VRELISTEi karakteristidno tlakaiznadtekucinemijenjase i vreli5te(akoje atmosferski tlakniZi,npr na planinama, vreli5te tekucinece bitiniZe:> na Himalajivodanecevretina 100oCnegona niZojtemperaturi Stoznadiida ce kuhanjebitisporije) - temperaturapri kojojsu tekucai ivrsta tvar u ravnoteZise zove LEDISTEtvari (: v r l om a l oo vi sio tl a ku !) - promjeneprizagrijavanju vodeod temperature ispodnjenogtaliSta(led)do para) predodene iznadvreli5ta(vodena temperature su na slici:
,/"
o
Slikapokazujena krivuljizagrijavanja se ne dvavodoravna dijela-> temperatura jednog prijelaz mijenjaiakose dovoditoplina.Dovedenaenergijase tro5iza iz privladnih stanjau drugo,Stoznacina svladavanje agregatnog silaizmedudestica(A-B: cvrsto-> tekuce;C-D: tekuce-> plin). Toplinakoja se troSiiz jednog agregatnog stanjau drugopri stalnomtlakuzovese ENTALPIJAPRIJELAZA.Nazivipojedinih entalpijaprijelazai njihovooznadavnje su prikazanina pro5lojslici. - MOLARNAENTALPIJAISPARIVANJA(AlH) je omjerentalpijeisparivanja i mnohinetvari,a sPEclFle NA ENTALPIJAISPARIVANJA(APh)je omjerentatpije
'i 'o! ::;:,;? i:;:. frrc(tsrd)I.t;ntotpiia.4uoda)Lt
isparivaniai masetvari.
r'J
r-'' il;:. "l:,::!l:,,
hW.o
H
mc(para)6t'B
r-r ij,;i. ;::f:l,i^,r
g â‚Ź
O odnosimaizmeduagregatnihstanja - medutvarimau raznimagregatnim ali i uspostavljanje stanjimamogucisu prijelazi, medupojedinimstanjima.Sve te promjenese prikazujuFAZNIMili ravnoteZe RAVNOTEZNTM DTJAGRAMOM u kojemuje fizikalnostanjesustavafunkcijatlakai (na se a na y-ositlak).Znacenjetog dijagrama temperature x-osijetemperatura, vode: najdeSce objaSnjava na faznomdijagramu N M
0,0r
- svakood tri agregatnih jednufazu.Na granicama izmedu stanjavodepredodava pojedinih fazanastajunaglepromjenesvojstava. - na dijagramu su se moguuodititri povrSine, tri krivuljeijednatodka.Tri povr5ine podrucjacistihfaza.KrivuljeprikazujuravnoteZno npr. izmedu dvijufaza:> stanje pri kojimasu vodai vodenaparau krivuljaT-M odgovarauvjetimatlakai temperature Ako se promijeni da bi objefazeostale ravnoteZi. i temperatura tlak,morase promijeniti (Sto pokazuju u ravnoteZi todkeE i F) - potrebnoje naglasitidaje krivuljataljenjauvijeknagnutaudesno,osimza vodu zbog njeneanomalije - sve tri krivuljese sijekuu todkiT i tu su u ravnoteZisvetri fazepa se ta toika zove TROJNATOeKA (temperatura i tlaksu u trojnojtodkitodnoodredeniza svakisustav). : Za vodusu ti uvjetip 610,6Pa,t : 0,01oC.Vrijednosti trojnetodkese koristeza termometra. baZdarenje ZADATAK1. Kolikose toplinemorautroSiti da potpunoispari1 L vode(1 L vode: 1 kg vode)kojojjetemperatura toplinski na podetkuzagrijavanja bila25oC?(specifidni je je vode vode 2255,9 Jg 1) kapacitet 4,18JK-1g-1 entalpijaisparivanja ; specifidna
OTOPINEI KOLOIDNISUSTAVI - za homogenesmjesetvarinajce5cese rabi nazivOTOPINA,osobitoako se radio tekucimsmjesama - tvar u kojojse nekatvarotapase zoveOTAPALO,a tvar kojase otapase zove OTOPLJENATVAR - smjesetvarikojenikadne postignuhomogenost, vec se u njimastalnomogu pojedinelaze,nazivaju razlikovati se HETEROGENE SMJESE(smjesaledai vode je heterogena takoder smjesa,u kojojse faze razlikujufizidkimstanjem) :> Sfo se zbivapri otapanjuivrstih tvari? - pravilo"sli6nose otapau slidnom"se uvijekmoZeprimjeniti - medutim,imamoprimjerdvijutvarikojesu vanjskimizgledom vrloslidneali se razlidito otapaju(natrijev kloridi Secer) - kristalNaCljeionskikristalu kojemse suprotnonabijeniionimedusobno privlace je silama,dok Secermolekulski elektrostatskim kristalu kojemsu molekulesaharoze povezane (C .,Hzzo1., slabim medumolekulskim vezama ) - priotapanjusoli,dipolnese molekulevodegibajukaoti6noi udarajuu povrSinu Da bi se ion natrijaili kloraoslobodio kristalica. reSetke, morase na neki iz kristalne nadinnadvladati energijaionskere5etkekoja ionedrli zarobllene u kristalu.Ako molekula vodeudariionsvojimdijelomkojiimasuprotannabojod nabojapromatranog ionaiako se uspostavi iona ion-dipolna veza,oslabitcevezaizmedusuprotnonabijenih jer molekulavodedjelomicno u kristalu neutralizira nabojiona.Zato6e se elektricni titranjetog ionau kristalnoj re5etkipojadati, druga Stoce omoguciti da mu se pribliZi molekula vode.Zbogsvejacegtitranja,molekulevodeobavijuion i timetoliko privladne neutraliziraju njegovnabojda energijatitranjamoZenadvladati silekristalne re5etkei ionokruZenmolekulama vodeodlaziu otopinu. - procesoslobadanjaiona iz kristalnereietke djelovanjempolarnogotapalaje DISOCIJACIJA - ioniokruZeni odredenim brojemmolekulavodenazivaju se HIDRATIZIRANIM lONlMA,a processe nazivaHIDRATACIJA (akosu ioniokruZeni molekulama nekogdrugogotapalaondase zovu tONt) SoLVAT|Z|RANt - procesotapanjaSecerase razlikuje od procesaotapanjaNaCltimeStosu molekulaSeceramnogoslabija.Zatomnogemolekulevodeimaju medudjelovanja dovoljnukinetidku energijuda prisudaruizbacemolekuleSecerau vodui tako tazore molekulsku kristalnu re5etku - otopineSecerai solibitnose razlikuju i svojimsvojstvima - ionskaotopinaNaClprovodielektridnu struju,dok otopinaSecerane provodi - tvarikoje u vodenimotopinamaprovodestrujusu ELEKTROLITI,a NEELEKTROLITI su otopinekojene provodestruju :>Koliko se moZeotopitineke tvari? - dimse tvarstaviu otapalo,ona se podneotapati
- tijekomvremenakoncentracija tvariu otopinirastei pocet6e se odvijatiproces suprotanprocesuotapanja, je a to proceskristalizacije - otopineu koiima se u odredenomtrenutkuvi\e tvari otapa nego iltose kristalizira, nazivaju se NEZASICENTM OTOP|NAMA - nakonnekogvremenabroj iestica koje se otapajuizjednaiitie se s brojem iestica koje kristaliziraju:>to su ZASICENEOTOPINE - za topljivost neketvaribitnaje temperatura :> akoje procesendoterman, topljivost ce bitiboljapriviSojtemperaturi - otapaniemnekih tvari do zasicenjana vi\oj temperaturi,a zatim potaganim i pailiivimhladeniemmoie se dobitiPREZAS|CENA OTOPINA:> ?ko se ta otopina protrese, nagloce se iskristalizirati suvisakotopljene tvari :>Kako iskazatisasfayotopina? - velidineza iskazivanje sastavaotopinadijelese na 4 skupine:omjeri,udjeli, koncentracijei molalnost Masenakoncentraciia(y: "gaffid")iskazujese omjerommasesastojkai volumena -q t(x' l" , o d n o s ngod m-r" l"l otoPine: - - - F . . . -y(X) t. \ - - ,: u t L*gt ZADATAK2. Kolikaje masanatrijeva nitratakojivaljaotopitida se pripravi100ml otopinemasenekoncentracije 0,05gL-1?
Mnoiinskakoncentracijac(X)sastojkaX iskazujese omjerommnoZine sastojkaX ' - .| i v o l u m e na o to p i n ec(X : ): + [mofOm ZADATAK3. Kolikaje masaialijevakloridakojije otopljenu 250 mt otopine mnoZinske koncentracije 0,5 moldm-3?
Maseniudio otopljenetvari u otopini.w(x) : {S :r buducida je otopinasmjesa otopljenetvarii otapala,za daniizrazvr4edi: Im : m(X)+ m(otapalo): m(otopina),pa vrijedi:w(X) : _##,u, ZADATAK4. Maseniudiomagnezijevakloridau 2709otopineiznosi7,2o/o.lzra6unaj masuvodei masusolikojesu medusobno pomijeSane pri pripravinavedene otopinel
b(X): Molalnostb(X)sastojka X je omjermnoZine X i maseotapala. sastojka n(x) [motxo-tI '
m(otapalo) L
_.'|
ZADATAK5. Kolikaje molalnost 59 natrijeva otopineakoje u 1009otopineotopljeno karbonata?
ZADATAK 6 . Mn o Z i n ski u d i og l ukozeu vodenojotopinije0,1.Kolikaje masaglukoz e u otopinikojasadr2i2509vode?
ZADATAK7. Kolikaje masakalijevakloridapotrebnog za pripravu80mlotopinekoja sadrZi70mgionakalijau mililitru otopine?
ZADATAK8. lz otopinekalijevasulfatamasenekoncentracije 75mgml1 treba pripraviti otopinumasenekoncentracr.le 25mgml-1. Na kojivolumentrebarazrijediti 1 5 0 m i1s h od n e o to p i n e ?
ZADATAK9. U 5009otopinenatrijeve luZineima809 natrijeva hidroksida. Gustoca otopineje 1,3277gcm-3.lzracunaj mnoZinsku koncentraciju natrijeva hidroksida u otopini!
Z A D A T A K1 0 .K o l i kivo l u me nd u5idne kiseline m asenogudjela0,70i gustoce1,42 gcm-3trebaodmjeritizapripravu2509razriledene kiselinemasenogudjela0,40?
je na 200 cm3.MnoZinska ZADATAK11. 25 cm3otopinenekeluZinerazrijedeno je koncentracija je dobiveneotopine 0,25moldm-3. Kolika mnoZinska koncentracija ishodneotopine?
ZADATAK12.lzratunajmolalnost otopineklorovodidne kiseline, akoje maseniudio klorovodidne kiseline0.37!
DOMACAZADACA(7) 1. lzradunaj masukalijevog permanganata (KMnOo)kojegtrebaotopitida se pripravi 2009zasiceneotopine.Topljivost KMnOopri 20oCje 6,339u 1009HrO. 2. Fiziolo5ka otopinaje otopinanatrijeva kloridau vodi.Maseniudioje 0,9o/o. Kolika 3? je mnoZinska je koncentracija te otopineako njenagusto6a1,0053gcm 3. ObrazloZi slijedece tvrdnje. a) etanolse u svimomjerimamijeSas vodom, je u benzenu, b) natrijevkloridnetopljiv c) plinmetan(CHo)nijetopljivu vodi, d) oktanse mijeSas tetraklorugljikoml 4. Kolikijeomjerbrojamolekulau smjesikojasadrZi1g vodei 1g sumpornekiseline (H2SO4)? 5. lzradunaj maseniudioklorovodidne kiselineu otopinimnoZinske koncentracije kiseline 1 2 m o l d m-3 i g u sto ce1 ,1 8g cm- 3! 6. Na temperaturi 30oCu 1009vodeotopise 3009srebrovanitrata(AgNOr).Uz pretpostavku da je masavodejednakavolumenuvode,izradunaj: a ) m o l a l n o st o to p i n e , b) maseniudiosrebrovanitrata, c) molniudiosrebrovanitratau otopini!