OTOPINE I KOLOIDNI SUSTAVI

> 200 nm 1-200 nm (10 μm) < 1 nm koloidne čestice: GRUBO DISPERZNI SUSTAVI KOLOIDNI SUSTAVI PRAVE OTOPINE veličina čestica: > 200 nm 1-200 nm (10 μm) < 1 nm koloidne čestice: → nakupine ionâ ili molekulâ − nisu vidljive prostim okom − prolaze kroz filter papir − raspršuju svjetlost (Tyndallov fenomen)

Otopine

OTOPINE = OTAPALO + OTOPLJENA TVAR → najčešće (l) ↔ (s), (l), (g) → može biti i (s) + (s) = čvrste otopine

→ najvažnije otapalo: VODA → otapala → s obzirom na naboj čestica otopljene tvari polarna nepolarna elektrolitske otopine neelektrolitske otopine

– procesi pri otapanju kristalnih tvari: rušenje kristala + solvatacija oslobođenih čestica – rušenje kristala: ΔcellHº (= Uº) > 0 – solvatacija: ΔsolvHº < 0 (odn. hidratacija: ΔhidrHº) —————————————————————— → entalpija otapanja: ΔsolnHº = ΔcellHº + ΔsolvHº (za vodene otopine: ΔsolnHº = ΔcellHº + ΔhidrHº)

Dijagram topljivosti (nekih soli u vodi): iskazivanje topljivosti: m(solut) / 100 g otapalo

– topljivost plinova – Henryjev zakon: “Količina plina otopljenog u tekućini na određenoj temperaturi proporcionalna je (parcijalnom) tlaku toga plina iznad tekućine” cplin = kH · p’plin c / mol L−1 p / bar

− različite matematičke formulacije Henryjevog zakona

Koloidni sustavi

− koloidi − imaju veliku površinu u usporedbi s normalnim materijalom → (među)površinski efekti − izrazito važni za kemiju disperznih sustava

→ najvažniji (zbog rasprostranjenosti i primjene) − koloidni sustavi čvrste, odn. tekuće dispergirane faze u tekućem disperznom sredstvu (→ vodi) → surfaktant (površinski aktivna tvar) − vrsta koja se akumulira na međupovršini dva fluida (od kojih 1 može biti zrak) i mijenja svojstva površine − najčešći surfaktanti − molekule s organskim (lančastim) nepolarnim dijelom i polarnim dijelom (npr.: sapuni i deterdženti) → surfaktanti − tvore micele, tj. sferaste nakupine molekula → neionski surf. − > 1000 molekula → ionski surf. − 10 – 100 molekula, odn. iona

micela

− električki naboj na površinama koloidnih čestica → kinetička stabilnost koloida → električki dvosloj

Prikaz micele: (a) želatine, (b) srebrovog klorida

velike molekule sprječavaju dodirivanje kapi → stabilizacija emulzije molekule proteina su uvinute između čestica masti i sprječavaju koagulaciju velike molekule sprječavaju dodirivanje kapi mast (a) (b)

→ priprema koloida

− nastajanje koloida prilikom taloženja soli; AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq) primarni apsorpcijski sloj ioni suprotnog naboja − sekundarni aps. sloj primarni apsorpcijski sloj + sekundarni apsorpcijski sloj = = električki dvosloj homogena otopina

→ peptizacija vs. koagulacija AgCl(koloid) AgCl(talog) → koagulacija se pospješuje: − dodatkom elektrolita suprotnog naboja od naboja iona iz primarnog sloja − zagrijavanjem koloidne otopine − miješanjem koloidne otopine → peptizacija se pospješuje: − ispiranjem taloga čistom vodom (čime se uklanjaju ioni iz sekundarnog aps. sloja)

Kvantitativno iskazivanje sastava smjesa

Fizikalne veličine za iskazivanje kvantitativnog sastava smjesa Uobičajeno u upotrebi: - udjeli - koncentracije molalnost (Rijetko u upotrebi: - omjeri - sadržaji)

Udjeli 1.) Maseni udjel → omjer mase sastojka i mase smjese – najčešće se iskazuje kao %

Koliko grama vode i octene kiseline je potrebno za pripravu 250 g otopine, w = 20,0 %?

Udjeli 2.) Množinski (količinski, molarni) udjel → omjer množine sastojka i zbroja množinâ svih sastojaka → vrijednost množinskog udjela – uobičajeno se iskazuje kao realni broj

Koliki je množinski udjel octene kiseline i vode u otopini za koju vrijedi w(CH3COOH) = 20,0 %?

Udjeli 3.)Volumni udjel → omjer volumena sastojka i zbroja volumenâ svih sastojaka prije miješanja  valja uočiti da se u nazivniku nalazi zbroj volumenâ svih sastojaka smjese prije miješanja (ne volumen smjese kao takve) – najčešće se iskazuje u %

Koncentracije 4.) Masena koncentracija → omjer mase sastojka i volumena smjese (otopine) → mjerna jedinica – – bira se s obzirom na prikladnost zapisa vrijednosti masene koncentracije – izvedena neimenovana: kg m−3 – decimalne: g cm−3, mg cm−3, mg dm−3, µg dm−3, … – uvriježene (iznimno dopuštene): g L−1, mg L−1, µg L−1, itd.

Priređeno je 250 mL vodene otopine koja sadržava 5,00 g saharoze Priređeno je 250 mL vodene otopine koja sadržava 5,00 g saharoze. Kolika je masena koncentracija takve otopine?

Koncentracije 5.) Množinska koncentracija (sinonimi prisutni u upotrebi: koncentracija, količinska koncentracija, molarna koncentracija, molarnost, molaritet) → omjer množine sastojka i volumena smjese (otopine) → mjerna jedinica – – izvedena neimenovana: mol m−3 – najčešće korištene: mol dm−3 = mol L−1

0,189 g cinkova(II) nitrata, Zn(NO3)2, otopljeno je u vodi, a volumen otopine je namješten na 100 mL. Izračunaj: a) masenu koncentraciju soli b) koncentraciju cinkovih(II) iona c) koncentraciju nitratnih iona d) masenu koncentraciju cinkovih(II) iona u priređenoj otopini.

Molalnost 6.) Molalnost → omjer množine soluta i mase otapala → mjerna jedinica – – izvedena neimenovana, ujedno i jedina primjenjivana: mol kg−1

Neka bromovodična kiselina karakterizirana je sljedećim veličinama: w(HBr) = 48 %, ρ(otopine HBr) = 1,488 g cm−3. Izračunajte: a) masenu koncentraciju b) množinsku koncentraciju c) molalnost spomenute otopine.

Veličine za iskazivanje sastava smjesa koje nisu uobičajene u upotrebi: Udjeli 7.) Brojevni udjel → ekvivalentan množinskom udjelu

Koncentracije 8.) Brojevna koncentracija → ponekad se koristi za opisivanje plinskih smjesa – uobičajena mjerna jedinica: cm−3 9.) Volumna koncentracija → omjer volumena sastojka i volumena smjese – bezdimenzijska veličina

Omjeri 10.) Maseni omjer 11.) Volumni omjer 12.) Množinski (količinski, molarni, brojevni) omjer

Sadržaji 13.) Množinski (količinski) sadržaj 14.) Brojevni sadržaj 15.) Volumni sadržaj

Pripremanje otopina → otopine željenog kvantitativnog sastava u praksi se priređuju: – otapanjem krute tvari (u odabranom otapalu) – razrjeđivanjem otopine

Koliko je potrebno odvagati natrijevog hidroksida da bi se priredilo 1,0 L vodene otopine koncentracije 0,1 mol dm−3?

Koliki je volumen koncentrirane klorovodične kiseline (12 mol dm−3) potrebno uzeti za pripravu 1,0 L kiseline koncentracije 1,0 mol dm−3?