(OTOPINE) PONAVLJANJE
- 8. predavanje-
ZADACI: sulfat.lzratunai aluminijai sumpornekiselinenastajevodiki aluminijev 1. Reakcijom za volumensumpornekiselinemasenogudiela0,50i gustoce1,3952gcm-spotrebne d o b i v a n j5,0 e d m3vo d i kaP ris.u .!
0,5 I klornekiselinemnoZinske 2. Odredimasubarijevakloratakojinastajereakcijom barijevahidroksida! kolidinom s dovoljnom 0,4 moldm-3 koncentracije
2,5 | otopine mijeSanjem otopinekojase dobr.le koncentracija 3. Kolikaje mnoZinska sumpor ne 0,2moldm-i35,21otopine ko n c entr acije e o Z i n ske s u m p o r n ki e se l i n mn 4,5 moldm-3? koncentracije kiselinemnoZinske
50 ml klorovodidne utroSise za neutralizaciju hidroksida 4.42,50ml otopinekalcijeva koncentracija Kolikaje mnoZinska 2,5 moldm-3. koncentracije kiselinemnoZinske hidroksida? otopinekalcijeva
Kakvasvojstva pokazujuotopine? :> KOLIGATIVNASVOJSTVAsu svofstvakoja su ovisnao brojnosticesticau smiesr,a ne o njihovojkemijskojprirodi - eksperimentalno je utvrdeno da je tlakpareiznadotopineproporcionalan umno5ku mnoZinskog udjelaotapala(xo)i tlakaparedistogotapala(po)i to se iskazujeovom jednadZbom kojaje poznatakao RAOULTOV ZAKON:p : Xo* po - z a d i stoo ta p a l op o o vo mza konuvr ijedijednadZba: udio F: po fierje mnoZinski jednak otapala 1. Odnosno,u tomje sludajutlakpareotopinejednaktlakuparedistog otapala):) Xo: ; ovdjeje n(tvar): 0 pa akoto uvrstimou formuludobijemo #h; Xo:1
- ako u otopininijenazodnootapalo,vrijediovajizraz:p : 0 :> jer ako u ovu formulu: no g : x" : (r"r,)uvrstimoda je no 0 dobitcemoda je xo : "^1" - otopineza koie vrijediRaoultovzakonsu idealneotopine,a one za koje ne vrijedi su realneotopine - vaZnoje napomenuti da je tlakpareotopineniZiod tlakaparaotapala(tlakpara otapalaje vecijerse iznadotopinenalazivecibrojmolekulaotapala,ali kadimamo otopinukojau sebiima i otopljenu tvari otapaloondaje iznadte otopinemanjibroj desticaotapaladimeje taj tlakmanji) ZADATAK5. KolikijemnoZinski udionaftalena u etanoluakoje izmjereni otopljenog tlakparaotopine6,9 kPa pri25oC?
:> Kakavje odnos vreliStaotopinei iistog otapala? - pokusomse moZeustvrditi da je vreliSte otopinenehlapljive tvariuvijekvi5eod -> vreli5taotapala to se zovePOVISENJEVRELISTA - za5toje to tako?S obziromna to da je tlakpareotopineni2iod tlakapareotapala pri istojtemperaturi, je viSatemperatura potrebna da se tlakpareotopineizjednaci s tlakomiznadotopinei da dodedo vrenja. - opcenitose mozerecida se )TAPANJEMiynsrr TVARTU OTOPIN|TLAK PARESMANJUJE, A VRELISTEPOVECAVA - za koliko6e se stupnjeva razlikovati vreli5teotopinei otapalaovisio mnoZinidestica otopljene tvarii prirodiotapala - znadida je poviSenjevreliStatakoderkoligativnosvojstvojerovisisamo o broju destica
- eksperimentalno je utvrdeno odnosizmedupoviSenja da postojijednostavan vreliSta otopine(AT)i molalnosti otopine(b): AT: Kb * b (gdjeje Ku ebulioskopskakonstantaili molalnopoviSenjevreli5ta -> ona nam kazujeza kolikose stupnjeva povisivreli5teotapalaakoje otopina j e d n o m o la l n a ) - svakootapaloimasebisvojstveno povi5enje vreliSta za jednomolalnu otopinu, :> odnosnotodnoodredenuebulioskopsku konstantu to se moZeobjasniti timeStosu u jednomolalnoj pa otopinirazliditih otapalarazliciti mnoZinski udjeliotapala 6e,prema jednomolalnih Raoultovom zakonu,promjenatlakapareizmeducistihotapalai njihovih otopina,a timei vreli5tei ebulioskopska konstanta, bitirazliciti - zbogtogaStoje poviSenje vreliStakoligativno svojstvo,za otopljenetvarikoje potpunodisociraju na dvijedesticeili viSenjihu jednadZbu valjauvestifaktor(f; koji jednemolekuleotopljene oznaeava brojdesticaStonastajudisocijacijom tvari,pa je formulau tom sludaju: AT:f*Koxb ZADATAK6. Za kolikose povisivreli5teakose u 500g etanolaotopi0,15mola naftalena?
- otopineimajuNIZE LEDTSTE od iistog otapata - sniZenjelediStaotapalavezanojeuz processkrucivanja - pri temperaturi skru6ivanja distogotapalabrzinekojimamolekuleotapalaodlazeiz kristalaili se vracajujednakesu. Odnosno,priodredenom tlakui temperaturi suprotni procesi kristalizacija i taljenje su u ravnoteZi - pri istimuvjetimau otopinite brzinenecebitijednake -> manjijebrojmolekula jer su nazodnei desticeotopljene otapalau vezis povrSinom kristala tvarikojene mogu u6iu strukturukristal?:> zatose brzinakristalizacije SMANJUJE,a brzinataljenjaostaje jer JEDNAKA molekulama kojenapu5taju kristalne smetajudesticedrugetvariiakose nalazetik uz nju - zatokadase vec kristaliziranom otapalunpr.ledu,dodadrugatvar,npr.NaCl, otapalose po6injeotapati - matemati(kiizrazza sniZenjetemperature je: skru6ivanja AT: f * K* * b (gdjeje K*krioskopskakonstanta) je 20 g natrijeva ZADATAK7. U kilogramu klorida.Kolika morskevodeotopljeno morabititemperatura na povr5ini morada se ono podnelediti?
- OSMOZAje joSjednovaZnokoligativno svojstvootopina - u prirodipostojemembranekojeimajutakvugradudakroznjihnekemolekule slobodnoprolaze,a drugene moguproci:> to su POLUpROpUSNE (SEMIPERMEABILNE) MEM BRANE - kadase otopinaSecerai voderazdvojene polupropusnom membranom naduu prodirati dodiru,vodace u otopinui iz otopineu otapalorazliditim brzinama. Broj molekula vodekojeprodiruu otopinubit ce veciod brojamolekulaotapalakojeprodiruu suprotnom smjeru.Zbogtogace rastivisinastupcaotopineu cijevidok se ne uspostavi ravnoteZa. RavnoteZno stanjebit ce uspostavljeno u trenutkukadtlakuzrokovan dodatnomvisinomotopine,hidrostatski tlak,prouzrodi da se molekuleotapalakrecu istombrzinomu oba smjera. - tlak stupcaotopine,kadaje postignutaravnoteza,nazivase osMorsKrM TLAKOM(ll: "pi"), a pojavada otapalospontanoprodirekrozpolupropusnumembranu iz razrjedenijeotopineu koncentriraniju nazivase OSMOZOM - osmotskitlakotopineje koligativno svojstvojer ovisio brojudesticaotopljenetvari, a ne o njihovojprirodi.Formulaza osmotskitlakje' lI x V: fl x R - t o p 6 ap l i n s k kao n s t a n t iaz;n o s8i , 3 1 4 . t m o t - t X - t ] [*: Koloidnisustavi - osimpravihotopinau svakodnevnom Zivotuse destosusrecui drukdijesmjese dvijuili vi5etvariu kojimaje jedna tvar rasprienau drugojtvari:> takvisustavise zovu DISPERZNI SUSTAVI - tvar koie ima u suviiku i u kojojje rasprienadrugatvar zovese DISPERZNO SREDSTVO,a tvari;toje rasprienai/ni DISPERZNUFAZI) - svojstvadisperznog sustavaoviseo velidinidesticadisperznefaze (akosu iesflce disperznefaze veceod 200 nm disperznisustavise zovu SUSPENZIJEili grubo disperznisustavi-> to su heterogene smjese,primjertakvogsustavaje smjesa pijeskai vode;akoje velicinacesficedisperznefaze od 1 do 200 nm ondaje to KOLOIDANSUSTAV,primjertakvogsustavaje magla) - u koloidnim sustavima mogudisperzno sredstvoi disperzna fazabitiu svatri agregatna stanja,pa postojiviSetipovakoloidnih sustava: Primier ma0ra
Disperznafaza
dim
dvrstatvar plin
saounrca mliieko 2elatina plovucac maslac oboienostaklo
tekuiina
Disperznosredstvo u plinu
lmesustava aerosol
u olinu
aerosol
tekucina dvrstatvar
u tekucini u tekucini u tekucini
plin tekucina
u cvrstoitvari
dvrstatvar
u dvrstoitvari
u dvrstoitvari
plena
emulziia sol.oel cvrslaplena dvrstaemulziia dvrstisol,qel
:> Koja su karakteristiinasvojstvakoloidnihsustava? 1) Tyndallov fenomen:> pojavaraspriivanja svjettostina cesticamakoloidnih dimenziia(npr.ako u zatamnjenusobu ulazizrakasvjetlosti-> u toj zracise videsitne
todkicekojelebdeu zraku;to su desticepra5inekoloidnih na kojimase rasipa dimenzija jer pa postaju vidljive djelujukao mali izvorisvjetlosti) svjetlost - praveotopinene pokazuju taj fenomen,zanjihkaZemoda su optickiprazne 2) velicinadesticei stabilnostkoloidnihsustava - vrlovaZnosvojstvokoloidnih desticadisperzne faze sustavaje velikapovrSina - vecje vi5eputaredenoda se svakisustavu prirodinastojiizgraditi da mu energija je energijavelikazbog povr5inska budeStomanja.Kadje rijeco koloidnim sustavima, velikepovrSine . Zatotreba destica,Stoznadida je takvapovr5ina energatski nepovoljna da ce koloidnisustavibitinestabilni ocekivati u veCe i da ce se desticenakupljati n a k u p i n e. - pojavaudrutivanjaiestica u vecenakupinenazivase KOAGULACIJOM - medutim,koloidnisususfaviiesfo ipak stabilni.ZaSto?U koloidnomsustavu (micele desticesu dispergirane u oblikukoloidnih micela.One mogubitiili hidrofobne (miceleZelatine). AgCl)ili hidrofilne - hidrofilne koloidnemiceleprivlace vodupa ce koloidnamicelaimatiHIDRATNI vece OVOJ(onsprjedava medusobni dodirtih micelapa i njihovoudruZivanjeu nakupine). Akoje hidrofobna micela,molekulevode6e se odbijatiod njih,ali ce na svoju povr5inu vezatiionekojihima u otopiniito prijesvegaone kojipostojeu otopini.Ako se npr.sol srebrovakloridataloZitakoda u suvi5kuimasrebrovih iona,micelace iz otopine najprijeadsorbirati srebroveione,pa ce sve koloidnedesticedobitiistoimeni naboj.One se zatomedusobno odbijajupa ne moZedocido koagulacije. - upravona svojstvuda cesticekoloidaimajuelektridan nabojpodivaprimjena (toje pojavada se nabijenekoloidnedesticegibajuu nepokretnoj ELEKTROFOREZE polja.Brzinanjihovogputovanja tekucinidjelovanjem elektricnog ovisio velidinidestica, polja,pa se tekucineu kojojse gibaju,o njihovomnabojuijakostielektridnog o kiselosti takomoguidentificirati) 3) dijafiza :> metodase temeljina pojavida koloidneiestice ne moguprolazitikroz polupropusnumembranuu vodu,a ioni mogu - ako se uredajsastavitakoda vodastalnoprotjedeoko polupropusne membrane, jer je dijalizace bitibrZa vecarazlikakoncentracija ionaunutari izvanmembrane -> za5toje mlijekobijelo?Mlijeko, jedanod najvaZnijih najpoznatijije namirnica, je jer primjerEMULZIJE. Ono bijeloa ne prozirno, sadrZimilijunesicu5nihkuglicamasti. Mastse ne otapau vodinitise iz njeizlucujejer molekuledisperznogsredstvastalno udarajukuglicemasti,pa takosprjedavaju izlucivanje. KazeinkojegsadrZimlijeko takodersprjedavaizdvajanjemasti.On djelujekao EMULGATOR, tj. kao tvar koja uzrokujestabilnost emulzije.Naime,u emulzijikojanastajeiz dvijuteku6inakojese ne mijeSaju, sitnekapljicedisperznog sredstvai disperznafaza imajuvelikudodirnu povrSinu. pa se Medufazna napetostnastojiStoviSesmanjititu dodirnupovr5inu, tekucinerazdvajaju. Da bi se dobilastabilnaemulzija, napetostvalja tu medufaznu je smanjitia to ulogaemulgatora.
K E M I JS K AK IN E T IK A - proucavanje brzinekemijskereakcije,uvjetakoji na nju utjedui nacinakako promatrana reakcijanapreduje na molekulnoj reakcije)zadacaje razini(mehanizam
K E M I J S KK EI N E T I K E :> Kako nastajekemijskareakcija? - jedanod uvjetada bi moglanastatikemijskareakcijaje sudardestica - medutim,prisvakomsudarune nastajereakcija jer se desticesudarajuu medusobno nepovoljnom polozajuili se pak ne sudaredovorjno jako - kakobi cesticemoglesavladati "energetsko brdo"ikako bi sudarimoglibiti uspjeSni, one prisudarumorajuimatidostatnuenergiju, tzv.ENERGIJU AKTIVACIJE (Er) kojaje svojstvenasvakomsustavu - pri sudarudesticamoZenastatiitzv. PRIJELAZNO STANJEu kojemuse veze mogupregrupirati imoZenastatinovispoj - nakonkemijskereakcije, nastaledesticeprelazeu nepobudeno stanje,pri demuse oslobadaenergija(onamozebitimanjaili vecaod energijeaktivacije) - kada se oslobodimanie energije,reakcijaje endotermnajer se dio energije aktivaciieutro1iza nastajanjenovog spoja,a kada se os/obodlenergijavecaod energije aktivacije,reakcijaje egzotermna(!!!!!)-> slika:
&*c, energiia se oslobada
b Energetski profil o) endotermne i b) egzotermne reokcije
:> Sto je brzina kemijskereakcije? - u kemijise brzinareakcijenajce5ce iskazujeprirastom mnoZinske koncentracije jednogsastojkau odredenomvremenu.Srednjavrijednosttog prirastau odredenom vremenskom (nt)je danaje prirastom intervalu mnoZinske koncentracije sastojkaA (Ac(A))podijeljene tim vremenskim intervalom:
v(A):
:ij{l
:#
[morom-3min'i]
- velicinav (A)zovese BRZINAPRIRASTAKONCENTRACTJE SASTOJKAA
ZADATAK8. Koncentracija sastojkaA promijeni se tijekom23 minuteod 3,5 * 10-2 moldm-3 do 2,85* 1O'2moldm-3. Kolikaje srednjabrzinaprirastasastojkaA u tom vremenu?
: brzinaprirastakoncentracijereaktanataje negativnavrijednostjer se koncentracija napredovanjemreakcijesmanjuje,a brzinaprirastaprodukataje pozitivnavrijednostjer njegovakoncentracijanapredovanjem reakcijeraste - te koncentracije kadaje se mijenjaju dinamicke ravnoteZe, svedo uspostavljanja jednakabrziniraspadanja produkata brzinanastajanja reaktanata - na temeljustehiometrr.lskih jednadZbi brojevau bilokojekemijskereakcijemoZese pojedinih produkata zakljuditi koncentracije da se reaktanata tijekomreakcijene i jednakombrzinom.Npr.na temeljujednadZbe mijenjaju reakcije: z{l -> H, + l, moZe se lakozakljuditi da ce se tijekomreakcijekoncentracija vodikaijoda povecatijednakom jednemolekule vodikai brzinom,a raspadanje Hl ce biti2 putabrZe,jer se za nastajanje joda morajuraspastidvijemolekule jodovodika - za kemijskereakcijekodkojihje volumenstalan,brzinareakcije(r)je jednakabrzini prirastakoncentracije sastojkaA podijeljenog brojem(v: s njegovimstehiometrijskim "ni"),kojije negativan za reaktante, a pozitivan za produkte: A. (Hr) _ je kodjodovodlkaizrazza raspadjednak.r : - 1 ^ c ( H l ) : r : 1;',(o):; , pa ' r ' ( A )+ A t
lc (lr) At
:> Koji dimbeniciutjeduna brzinu kemijskereakcije? - moZemozakljucitida na brzinureakcijeutjecu svi1imbenicikojimase povecava broj uspjeSnihsudara,a to su znaeioni kojimase pove1avabroj sudaraiestica, poveCavakinetiika energijaiestica ili smanjujeenergijaaktivacijereakcije(llll) - takvi su dimbenicikoncentracija, temperatura,agregatnostanje,gradacesticai katalizatori 1) kako promjenakoncentracijeutje6ena brzinu reakcije - brojdesticau nekojotopinirazmjeran je koncentraciji te otopine - povecanjem koncentracije otopineraste,znadi,brojnostdestica,a time i mogucnost njihovasudara - zbogtogace i brojuspje5nih sudarabitiveci - u plinovitim jednakse ucinakmoZeposticipovecanjem reakcijskim tlaka smjesama jer se timepovecava brojdesticau danomvolumenu - to znadida BRZINAKEMIJSKEREAKCTJE RASIE S POVECANJEM KONCENTRACIJE REAKCIJSKIH SASTOJA KA ILIS POVECANJEMTLAKAIJ PLINOVITIMSMJESAMAJERJE TADA BROJSUDARAVECI 2) kako promjenatemperatureutje6ena brzinu reakcije - dovodenjem toplinerastekinetidkaenergijacestica
3
Io o o c o ! l
E
!
nua temperatura(!
)
- desticese gibajubrZepa ce na temperaturi T, vi5edesticaimatienergijuaktivacije negopriT., - na slicijeprikazano imasamoonolikodesticakolikoodgovara da energijuaktivacije povr5ini ispodkrivuljeod E" premavecimenergijama - za krivuljukojaprikazuje mnogo T, ta je povr5ina raspodjelu cesticapritemperaturi pritemperaturi vecaod povrSine T.,,Stoznadida i mnogovecibrojdesticaimaenergiju potrebnu za kemijskureakciju - treba naglasitida je energijaaktivacijesvojstvenasvakoj kemijskojreakcijii da se ne mijenjas temperaturom - AKO SE REAKCIJSKA SMJESAI.JGRIJE, VISECE EESNCEIMATI ENERGIJIJ JEDNAKUILIVECUOD ENERGIJE AKTIVACIJEPA CE BRZINAREAKCIJABITI VECA 3) zaStoagregatnostanje i ukupna povr5inareaktantautjecu na brzinu kemijskereakcije - zbog slobodnoggibanjaiesfica u plinovimareakcija6e pri inaie jednakimuvjetima u plinovitomstanjubiti najbria.U tekucinamaili otopinamau kojimagibanjedesticavi5e njiepotpunoslobodnoreakcijece bitisporije,a najsporije ce bitiu cvrstomstanjuu gibanjadestica,pa mogureagirati kojemzaptavonemaslobodnog desticena povr5ini tvari. - pri reakcijama jako utjecei velidinaukupne u dvrstomstanjuna brzinureakcije povr5ine:> Stoje tvar finijeraspodijeljena, reakcijace biti brZa - Sro JE GTBANJE eESTtcA sLoBoDNtJE,A DIDIRNA povRS/NA tzMEDu JER sE povECAVA eesncn vECA, vECA JE t BRZTNA KEM:JSKEREAKCTJE BROJUSPJESN IH SUDARA grada 4) kako molekuleutjecena brzinu kemijskereakcije - za reakcijusu najpogodnijimali,kuglicastiioni-> zbogjakog elektrostatskog je reakcijavrlobrza privlacenja - usporedivanjem brzinereakcijemolekulamoZese utvrditida ce brZereagiratidvije polarnemolekule, izmedu negopolarnai nepolarna molekula(prvoimamoprivladenje dipola,a koddrugogprimjeraprivladenje izmedudipolai induciranog dipola) 5) kako katalizatorubrzavakemijsku reakciju - pojedinetvarikojese zovuKATALIZATORI mogubitnoubrzatikemijskereakcije - djelovanjekatalizatora je usko povezanos energijomaktivacije:> primjenom katalizatorareakcijatece drugimputem preko meduspojevakojimaje ukupnaenergija aktivacijemanja (ali reakcijskaentalpijaostaje istabez obzirana djelovanjenekog katalizatorau reakciji) - KATALIZATORISU TVARIKOJE UBRZAVAJUKEMIJSKUREAKCIJU,TE IZ NJE IZLAZENEPROMIJENJENI - neke tvaripoveCavajuenergijuaktivacijepa tako usporavajureakciju:> INHIBITORI iIi NEGATIVNI KATALIZATORI - u Zivomorganizmu enzimiili biokatalizatoriimajuvaZnuulogu:> enzimidjeluju (jedanenzimkatalizira vrlospecifidno i to na principukljud- brava samojednureakciju)
DOMACAZADACA(8) 1,8 koncentr acije 1 . Ko l ikise vo l u me no to p i n e su mpor ne kiseline mnoZinske g? ( Al( OH) r ) mase 100 m o l d m -u3tro 5za i re a kci j su a l u mi nijevim hidr oksidom 2. braeunajmnoZinske koncentracije svihionasoliu otopinikojase dobije g g otapanjem15 kalrleva bromidai 25 barijevabromidau vodi!Volumenotopineje 750 ml. ( CoHu) . ijeSa se sa 100g benzena 3 . 2 , 6 81g n i tro g l i ce rifo n armu l eCr Hu( NOr )pom . lzra6unaj tlakpareotopine,akoje tlakpareotapala0,526bara! vodomna volumen500 4 . 0 , 0 2mo l an e ko gn e e l e ktro l ita otopise u vodiinadopuni je ml.Temperatura otopine 25oC.Kolikijeosmotskitlakotopine? 5. Odredivolumenvodekojije potrebnododatina 250ml otopinemnoZinske koncentracrye 0,5 koncentraclje 1,25moldm-3 da bismopripravili otopinumnoZinske moldm-3! 6. Navedikojaje tvrdnjanetodnai OBJASNIza5to: a) smanjivanje koncentracije reaktanata u brzinivremenanazivase brzinom kemijskereakcije b) brzinareakcijerastedodatkomkatalizatora je neovisna c) brzinareakcije o brojusudara povecanje d) koncentracije reaktanatauzrokujepovecanjebrzinereakcije 7. U odredenom trenutkuu reakciji: 2N2O5(s)-> 4NO2(s)+ Oz,n,brzinaraspada N r O uj e 2 , 5x 1 0 - 6m o l L - 1 s: - 1 predznakom a) iskaZibrzinuraspadaodgovarajucim b) napiSiizrazzabrzinureakcije c) izradunaj brzinunastajanja NO2i O2!