Oldatok - elegyek Többkomponensű homogén (egyfázisú) rendszerek Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű Oldatok: egyik komponens mennyisége nagy (oldószer) a másik, vagy a többihez (oldott anyag) képest
Fontosabb koncentráció egységek Molaritás
mol oldott anyag/dm3 oldat
Molalitás
mol oldott anyag/kg oldószer
Tömeg koncentráció
g oldott anyag/dm3 oldat
Moltört
oldott anyag molszáma/összmolszám
Tömegszázalék
100 g oldatban ? g oldott anyag van
Oldhatóság – telített oldat Egy anyag oldhatósága azt fejezi ki, hogy adott hőmérsékleten hány grammja oldódik 100 g oldószerben S: g/100 g oldószer
Oldhatóság függ: 1. Oldott anyag 2. Oldószer 3. Hőmérséklet
Feladat: A KNO3 oldhatósága 60 ºC-on 111g/100g víz és 20 ºC-on 31 g/100 g víz. Mi történik, ha 50 g KNO3-ot és 100 g vizet összekeverünk 20 ºC-on ? Mi történik, ha a hőmérsékletet 60 ºC-ra emeljük ? Mi történik, ha még 50 g KNO3-ot dobunk az oldatba ? Mi történik, ha az oldatot 20 ºC-ra lehűtjük ?
Oldhatóság függése az oldószertől ionos vegyületek oldódása vízben
„hasonló a hasonlóban oldódik” elv ionos és poláris vegyületek
víz
széndiszulfid
poláris oldószerekben
apoláris vegyületek
apoláris oldószerekben
kén (S8)
Gázok oldhatósága Függ: 1. Gáz parciális nyomása 2. Hőmérséklet 1 3. Oldószer 0,5 4. Gáz oldhatóság (mM)
O2 N2 He
0
William Henry 1801 Henry törvény: S = kH·pgáz 0
0,5 nyomás (atm)
1,0
Nyomás Adott hőmérsékleten a gáz oldhatósága (S) az oldattal egyensúlyban levő gáz parciális nyomásával (pgas) arányos. S = kH pgas
Henry-törvény
gáz
Henry állandó (20 °C, víz) kH (mM/atm) -------------------------------------------------Levegő 0,79 Szén-dioxid 23 Hélium 0,37 Neon 0,5 Argon 1,5 Hidrogén 0,85 Nitrogén 0,7 Oxigén 1,3
A gázok oldhatósága
oldhatóság, mg gáz / 100 g víz
A gázok magasabb hőmérsékleten rosszabbul oldódnak folyadékokban.
levegő N2 levegőben O2 levegőben
hőmérséklet, °C
Dekompressziós betegség
Feladat: A legkisebb O2 koncentráció, mely szükséges a vizi élethez kb. 0,13 mM (4,2 mg/l). Ha a tó 20 ºC-os, teljesül ez a feltétel ? (kH(O2, 20 ºC)= 1,3 mM/atm)
Levegő 21% oxigént tartalmaz
parc. Ny. 0,21∙1 atm = 0,21 atm
S= kH∙pO2 = 1,3 mM/atm ∙ 0,21 atm = 0,27 mM
0.27 mM
Kolligatív tulajdonságok Egy kolligatív tulajdonság az a tulajdonság, amely csak az oldott anyag mennyiségétől függ és független a minőségétől.
1. 2. 3. 4.
Gőznyomás csökkenés Forráspont emelkedés Fagyáspont csökkenés Ozmózisnyomás
Gőznyomás csökkenés Francois-Marie Raoult
Raoult törvény: egy nem illékony oldott anyag oldatának gőznyomása az oldószer móltörtjével arányos. poldat=xoldószer·p*oldószer Tenzió csökkenés: Δp=xoldott·p*oldószer !!!!!! Csak híg oldatoknál érvényes !!!!!!
oldószer oldat
Forráspont emelkedés: nyomás
∆Tforrpont=∆Tm,forrás mB
folyadék
Fagyáspont csökkenés: ∆Tfagyáspont=∆Tm,fagyás mB
szilárd gáz
ΔTfagy
hőmérséklet
ΔTforr
mB: molalitás v. Raoult-koncentráció [mol/kg oldószer]
Feladat Egy vizes glükóz (C6H12O6) oldat -0.56 ºC-on fagy meg. Hány fokon forr ez az oldat atmoszférikus nyomáson ? (ΔTM,forrp=0,52 ºCkg/mol; ΔTM,fpcs=1,86 ºCkg/mol
100,16 ºC
Feladat Egy vizes glükóz (C6H12O6) oldat -0.56 ºC-on fagy meg. Hány fokon forr ez az oldat atmoszférikus nyomáson ? (ΔTM,forrp=0,52 ºCkg/mol; ΔTM,fpcs=1,86 ºCkg/mol 0,56
1,86
∆Tfagyáspont=∆Tm,fagyás mB 0,52
∆Tforrpont=∆Tm,forrás mB 100,16 ºC
Ozmózis Ozmózisnyomás: πV=nRT súly
dugattyú
Ozmózis Féligáteresztő membránon át az oldószer molekulái a hígabb oldat felől a töményebb oldat felé áramlanak. A féligáteresztő membránok általában olyan vékony filmek, amelynek pórusain csak a kisebb oldószermolekulák tudnak átjutni.
Ozmózis A nyomás, ami az ozmotikus áramlást megállítaná az oldat ozmózisnyomása: π = (n/V)RT = c RT Az ozmózisnyomás nem függ az oldott anyag minőségétől.
Ha a hidrosztatikus nyomás által okozott áramlás és az ozmotikus áramlás egyensúlyban áll, elértük az ozmózisnyomást, π.
EOS
Ozmózis Víztisztítás Reverz ozmózis során az ozmózisnyomásnál nagyobb nyomással megfordítják az áramlást. Tiszta oldószer áramlik ki az oldatból a nyomás hatására. cellulóz-acetát membrán, <70 atm
Ozmózis izotóniás oldatok (izoozmotikus): azonos ozmózisnyomásuk van emberben: 0,9%-os NaCl oldat (fiziológiás sóoldat)
Dialízis celofán, poliszulfon, poliakril-nitril féligáteresztő membrán
Feladat: Mekkora annak a proteinnek a molekulatömege, melynek 1 gját 100 ml vízben oldva 17 ºC-on 253 Pa ozmózisnyomást észlelünk ? πV= nRT = mRT/M M= mRT/(πV) = 1∙8,314∙290,15/(253∙100∙10–6)= 95348,1 g/mol
9,5·104 g/mol
Feladat: Három oldatot készítünk: 1. 0,01 mol acetont oldunk 100 g vízben 2. 0,01 mol NaCl-t oldunk 100 g vízben 3. 0,01 mol CaCl2-t oldunk 100 g vízben. Mennyi az oldatok fagyáspontja ? (ΔTM,fpcs=1,86 ºCkg/mol) ∆Tfagyáspont=∆Tm,fagyás mB -0,186, -0,372, -0,558 ºC
Híg oldatok törvényei:
Kolligatív tulajdonságok 1. 2. 3. 4.
Gőznyomás csökkenés Δp=xoldott·p*oldószer ∆Tforrpont=∆Tm,forrás mB Forráspont emelkedés ∆Tfagyáspont=∆Tm,fagyás mB Fagyáspont csökkenés Ozmózisnyomás πV=nRT mB: molalitás v. Raoult-koncentráció [mol/kg oldószer]
Homogén keverékek
Az oldott anyag részecskéinek mérete növekszik.
Oldatok
Kolloid oldatok Szuszpenziók (kolloid diszperziók) -----------------------------------------------------------------------------------0,1 – 1 nm
1 – 1000 nm
>1000 nm
Stabil gravitációval szemben.
Kevésbé stabil gravitációval szemben.
Instabil gravitációval szemben.
Homogén
Homogén (határeset)
Homogén, csak ha kevert.
Átlátszó (színes).
Átlátszó – opálos.
Opálos – áttetsző.
Nincs Tyndall-effektus.
Tyndall effektus.
---------
Szűréssel nem választható szét.
Szűréssel elválasztható.
A kolloidok 1 és 1000 nm közötti méretű részecskéket tartalmaznak A Tyndall effektus során a kolloid részecskék fényszórása jelenik meg.
Koaguláció során a kolloid részek kicsapódnak Tömény elektrolit is okozhatja
EOS
A szuszpenzió nem stabil, a kolloid oldat eltartható
EOS
Kolloidtípusok
Oldott anyag
Oldószer
Típus
Példák
folyadék szilárd
hab szilárd hab
tejszínhab horzsakő
folyadék folyadék folyadék
gáz folyadék szilárd
folyadék aeroszol köd, hajpermet emulzió majonéz, s.öntet, tej szilárd emulzió vaj, sajt
szilárd szilárd szilárd
gáz folyadék szilárd
aeroszol szol szilárd szol
gáz gáz
finom por levegőben keményítő oldat, zselé fekete gyémánt
