24
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Sisteme disperse. Solutii moleculare. Proprietatile solutiilor. Curs 5 si 6 CHIMIE
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV
Sisteme disperse. Solutii moleculare.
Proprietatile solutiilor.
Curs 5 si 6
CHIMIE
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Obiective Definirea sistemelor disperse; Exemplificarea de sisteme disperse; Definirea modurilor de exprimare a concentratiei
solutiilor; Efectuarea de calcule chimice referitoare la
concentratia solutiilor; Definirea proprietatilor solutiilor; Calcularea valorilor temperaturilor de fierbere si de
topire a unor solutii. Definirea lichidelor antigel Definirea disociatiei electrolitice si a electrolitilor Definirea conceptelor de pH, hidroliza, sisteme tampon
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Sistemele disperse sunt sisteme formate dintr-un mediu de
dispersie si una sau mai multe faze disperse.
clasificarea sistemelor disperse in functie de marimea particulelor fazei dispersate
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Clasificarea sistemelor disperse in functie de starea de agregare a fazelor componente
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Solutii moleculare Sunt sisteme disperse in care marimea
particulelor fazei dispersate este mai mica decat 10 Å, ceea ce corespunde majoritatii moleculelor.
solutie
mediu de dispersie: dizolvant / solvent
faze dispersate:dizolvat / solvat
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Concentratia solutiei cantitatea de substanta dizolvata intr-o
anumita cantitate de solutie.concentrate - soluţiile care conţin o cantitate mare de substanţă dizolvată, apropiată de cea corespunzătoare coeficientului de solubilitate.
solutiidiluate - soluţiile în care cantitatea de substanţă dizolvată este mult mai mică decât cea corespunzătoare coeficientului de solubilitate.
cantitatea maximă de substanţă, exprimată în grame, care se poate dizolva în 100g de dizolvant, la o anumită presiune şi temperatură, se numeşte coeficient de solubilitate.
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Dizolvarea reprezinta procesul de trecere in solutie a unei
substante (gazoase, lichide, solide) consta in repartizarea uniforma, prin difuzie, a
moleculelor sau ionilor substantei dizolvate in intreg volumul solutiei si interactiunea acestora cu moleculele solventului.
este un proces: endoterm: cu consum de energie (ex. KNO3 in apa), dizolvarea e favorizata de cresterea temperaturii
exoterm: cu degajare de energie (ex. H2SO4 in apa), dizolvarea este defavorizata de cresterea temperaturii
nuloterm: dizolvarea nu este influentata de temperatura (ex. NaCl in apa)
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Cristalohidrati - substanţe ce se separă din soluţiile apoase cu un număr de molecule de apă (CuSO4.5H2O, FeSO4.7H2O, Na2CO3.10H2O)
Substante higroscopice - substanţe anhidre, (ex. CaCl2, Co(NO3)2) lăsate în aer, absorb vaporii de apă din atmosferă trecând în cristalohidraţii corespunzători (CaCl2.6H2O, Co(NO3)2.6H2O)
Delicvescenta – substante care absorb apă până se transformă în soluţii (NaOH, CaCl2.6H2O, Co(NO3)2.6H2O)
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
;; ;
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Proprietatile solutiilor Diagrama de faze a apei comparativ cu cea
a unei solutii apoase:
O: punctul triplu al apei Os: punctul triplu al solutiei C: punctul critic al apei Cs: punctul critic al solutiei
P
T
O
Apa pură
Soluţie apoasă
1atm
Tf apaTfsol.Tt apaTtsol. TE
solid
lichid
vapori
P
O S
C S
C
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Ebulioscopie - temperatura de fierbere a unei soluţii este mai mare cu ΔTE decât temperatura de fierbere a dizolvantului pur. ΔTE = E cmolal
ΔTE - creştere ebulioscopică E - constantă ebulioscopică
Crioscopie - temperatura de solidificare a unei
soluţii este mai mică cu ΔTC decât temperatura de solidificare a dizolvantului pur.
ΔTC = K cmolal ΔTC - scădere crioscopică K - constantă crioscopică
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Constantele ebulioscopice şi crioscopice ale unor substanţe
Temperaturile de solidificare şi de fierbere a soluţiilor apoase ale substanţelor se pot calcula cu relaţiile:
Tfierbere = (100 + ΔTE) = (100 + 0,52·cmolal) [oC]
Tsolidificare = (0 - ΔTC) = - ΔTC = - 1,86·cmolal [oC]
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Lichide antigel Solutii apoase care fierb la o temperatura
mai mare de 100oC si se solidifica la o temperatura mai mica de 0oC
Se obtin prin dizolvarea in apa, in proportii bine determinate, a alcoolilor (metanol, etanol, glicol, etilenglicol s.a.), inhibitorilor de coroziune (borax), substante care impiedica fenomenul de spumare (dextrine)
Lichide antigel industriale (sola): contin saruri cu cost scazut (CaCl2) sau amoniac dizolvate in apa demineralizata
Temperatura de fierbere/solidificare este determinata de concentratia de alcool
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Disocierea electrolitica Fenomenul de desfacere, in ioni, a compusilor
ionici sau a compusilor covalenti polari prin dizolvare sau prin topire electroliti
Este un echilibru ionic: numarul ionilor rezultati prin disociere electrolitica este egal cu numarul atomilor sau a gruparilor de atomi din molecule, suma sarcinilor cationilor este egala cu suma sarcinilor anionilorHCl↔H+ +Cl- NaOH ↔ Na++ HO-
H2SO4 ↔H+ + HSO4-
HSO4- ↔ H+ + SO4
2-
H2SO4 ↔ 2H+ + SO42-
disociere in trepte
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Disocierea electrolitica Gradul de disociere (α): fractiunea de
molecule disociate electrolitic, egala cu raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul total de molecule dizolvate sau topite (0< α <1)
Constanta de echilibru a fenomenului de disociere: Kd
Legea de dilutie a lui Ostwald, unde c este concentratia molara sau molaritatea solutiei:
Kd= α2c
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Dacă fenomenele ebulioscopice sau crioscopice se studiază în soluţii de electroliţi (acizi, baze sau săruri), relaţiile anterioare se corectează cu coeficientul van’t Hoff
ΔTE = i. E. cmolal ΔTC = i. K. cmolal
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Clasificarea electrolitilor
Electroliti tari
0,5≤α≤1
HX, HNO3, H2SO4, HClO4
Hidroxizi alcalini si alcalino-pamantosi Partea solubila din majoritatea sarurilor
Electroliti slabi
0≤α≤0,5
H2S, H2SO3, H3PO4, HCN, H2CO3
Bazele organice, NH4OH, ceilalti hidroxizi cu exceptia hidrozilor alcalini si alcalino-pamantosi Partea greu solubila a hidroxilor si sarurilor
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Notiunea de pH in apa pura [H+] = [HO-] = 10-7 moli/L produsul ionic al apei: [H+]·[HO-] taria acizilor sau a hidroxilor din
solutiile apoase se poate exprima prin: concentratia protonilor: [H+] pH concentratia ionilor hidroxid [HO-] pOH
pH = – lg [ H+ ]; pOH = – lg [ HO- ];
pH + pOH = 14 (la 22oC)
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Calculul pH-ului si pOH-uluiSolutie [H+], [HO-] pH
Acid tare
[H+] = cN pH= - lg cN
Acid slab
[H+] = (Ka·cM)1/2
pH= -0,5(lg Ka + lg cM)
Baza tare
[HO-] = cN pOH= - lg cN
pH= 14 - pOHBaza slaba
[HO-] = (Kb·cM)1/2
pOH= -0,5(lg Kb + lg cM)pH = 14 - pOH
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
pH-ul unei solutiiSoluţiile pot fi: neutre pentru pH = 7 bazice pentru pH > 7 acide pentru pH < 7
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Hidroliza sarurilor reactia dintre ionii unei sari si ionii
apei, cu formarea a cel putin unui compus greu disociat – acid sau baza, respectiv cu modificarea pH-ului
hidroliza – reactia inversa neutralizarii
este influentata de temperatura, pH si de concentratia sarii care hidrolizeaza
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Caracterul acido-bazic al solutiilor de saruri
Sarea provine de la
Comportare in apa
Caracterul solutiei
Acizi tari si baze slabe
hidrolizeaza acid, pH<7
Acizi slabi si baza tari
hidrolizeaza bazic, pH>7
Acizi slabi si baze slabe
hidrolizeaza neutru, pH7
Acizi tari si baze tari
nu hidrolizeaza
neutru, pH=7
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Sisteme tampon Sunt amestecuri de solutii a doua substante
homoionice care au proprietatea de a realiza si mentine pH-ul unei solutii aproximativ constant la adaugarea cantitatilor mici de acid sau de baza tare
Sunt alcatuite: Dintr-un acid slab si sarea unui acid slab cu o baza tare:
CH3COOH+CH3COONa Dintr-o baza slaba si sarea bazei slabe cu un acid tare:
NH4OH+NH4Cl
CH3COOH + (CH3COO- + Na+) + (H+ +Cl-) ↔ 2 CH3COOH + (Na+ + Cl-)
CH3COOH + (CH3COO- + Na+) + (Na+ +HO-) ↔ 2 (CH3COO- + Na+) + H2O
Acid tare
Baza tare
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie – Curs 5 si 6
Să se calculeze cantitatea de apă care trebuie adăugată peste 400 mL soluţie de HCl 22% pentru a obţine o soluţie 8%.
Cate grame de solutie 30% se vor obtine prin dizolvarea cantitatii corespunzatoare de substanta in 360 g apa?
Care este molaritatea, normalitatea si titrul unei solutii daca din 0,98 g acid sulfuric s-au obtinut 2000 mL de solutie?
Care este normalitatea, molaritatea şi titrul unei soluţii de H2SO4 95 % cu = 1,75 g/cm3 ?
La ce temperatura va fierbe si la ce temperatura se va solidifica solutia apoasa 40% (% de masa) de metanol?
In ce raport trebuie sa se amestece apa cu glicerina (µglicerina=92g/mol, ρglicerina = 1.27 g/cm3) pentru ca solutia obtinuta sa nu inghete pana la – 19.45 ºC?
TEMA 5 si 6
