Chimie Curs 5 Si 6

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRA ŞOVCatedra de Chimie si Mediu

Sisteme disperse. Solutii moleculare.Proprietatile solutiilor.

Curs 5 & 6

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV Chimie - Curs 5&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


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


� Clasificarea sistemelor disperse in functie de starea de agregare a fazelor componente


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


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.

� solutii– diluate- 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.


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 interactiuneaacestora 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 estedefavorizata de cresterea temperaturii

� nuloterm: dizolvarea nu este influentata de temperatura (ex. NaClin apa)


� Cristalohidrati- substanţe ce se separă din soluţiile apoase cu un număr de molecule de apă (CuSO4.5H2O, FeSO4.7H2O, Na2CO3.10H2O)

� Substantehigroscopice- 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)


;; ;


Proprietatile solutiilor

� Diagrama de faze a apei comparativ cu cea a unei solutiiapoase:

� 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 apa Tfsol.Tt apaTtsol.

∆ΤΧ ∆TE

solid

lichid

vapori

∆P

OS

CS

C


� Ebulioscopie- temperatura de fierbere a unei soluţii este mai mare cu ∆TE decât temperatura de fierbere a dizolvantului pur.

∆TE = E cmolal» ∆TE - creştere ebulioscopică» E - constantă ebulioscopică

� Crioscopie- temperatura de solidificare a unei soluţii este mai mică cu ∆TC decât temperatura de solidificare a dizolvantului pur.

∆TC = K cmolal» ∆TC - scădere crioscopică» K - constantă crioscopică


Constantele ebulioscopiceşi crioscopice ale unor substanţe

Temperaturile de solidificare şi de fierbere a soluţiilor apoase ale substanţelor se pot calcula cu relaţiile:

Tfierbere = (100 + ∆TE) = (100 + 0,52·cmolal) [oC]

Tsolidificare = (0 -∆TC) = - ∆TC = - 1,86·cmolal [oC]


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 concentratiade alcool


Disociereaelectrolitica

� 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 disociereelectrolitica este egal cu numarul atomilor sau a gruparilor de atomidin molecule, suma sarcinilor cationilor este egala cu sumasarcinilor anionilorHCl↔H+ +Cl- NaOH↔ Na++ HO-

H2SO4 ↔H+ + HSO4-

HSO4- ↔ H+ + SO4

2-

H2SO4 ↔ 2H+ + SO42-

disociere in trepte


Disociereaelectrolitica

� Gradul de disociere(α): fractiunea de molecule disociateelectrolitic, egala cu raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul total de molecule dizolvate sau topite(0< α <1)

� Constanta de echilibrua fenomenului de disociere: Kd

� Legea de dilutie a lui Ostwald, unde c este concentratiamolara sau molaritatea solutiei:

Kd= α2c


� Dacă fenomenele ebulioscopice sau crioscopice se

studiază în soluţii de electroliţi (acizi, baze sau

săruri), relaţiile anterioare se corectează cu coeficientul van’t Hoff

∆TE = i. E. cmolal

∆TC = i. K. cmolal


Clasificareaelectrolitilor

� H2S, H2SO3, H3PO4, HCN, H2CO3

� Bazele organice, NH4OH, ceilaltihidroxizi cu exceptia hidrozilor alcalini sialcalino-pamantosi

� Partea greu solubila a hidroxilor sisarurilor

0≤α≤0,5Electrolitislabi

� HX, HNO3, H2SO4, HClO4

� Hidroxizi alcalini si alcalino-pamantosi

� Partea solubila din majoritatea sarurilor

0,5≤α≤1Electrolititari


Notiuneade 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 poateexprima prin:� concentratia protonilor: [H+] → pH

� concentratia ionilor hidroxid [HO-] → pOH

pH = – lg [ H+ ];

pOH = – lg [ HO- ];

pH + pOH = 14 (la 22oC)


Calculul pH-ului si pOH-ului

pOH= -0,5(lg Kb + lg cM)

pH = 14 - pOH

[HO-] = (Kb·cM)1/2Baza slaba

pOH= - lg cNpH= 14 - pOH

[HO-] = cNBaza tare

pH= -0,5(lg Ka + lg cM)[H+] = (Ka·cM)1/2Acid slab

pH= - lg cN[H+] = cNAcid tare

pH[H+], [HO -]Solutie


pH-ul unei solutii

Soluţiile pot fi:

� neutre pentru pH = 7

� bazice pentru pH > 7� acide pentru pH < 7


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


Caracterul acido-bazic al solutiilor de saruri

neutru, pH=7nu hidrolizeazaAcizi tari si baze tari

≅ neutru, pH≅7hidrolizeazaAcizi slabi si baze slabe

bazic, pH>7hidrolizeazaAcizi slabi si baza tari

acid, pH<7hidrolizeazaAcizi tari si baze slabe

Caracterul solutieiComportare in apaSarea provine de la


Sisteme tampon

� Sunt amestecuri de solutii a doua substante homoionice care au proprietatea de a realiza si mentine pH-ul unei solutii aproximativconstant 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


Tema5

� Să se calculeze cantitatea de apă care trebuie adăugată peste 400 mLsoluţie de HCl 22% pentru a obţine o soluţie 8%.

� Cate grame de solutie 30% se vor obtine prin dizolvarea cantitatiicorespunzatoare 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 ρ = 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 (Mglicerina=92g/mol, ρglicerina= 1.27 g/cm3) pentru ca solutia obtinutasa nu inghete pana la – 19.45 ºC?

Chimie Curs 5 Si 6

Documents

Transcript of Chimie Curs 5 Si 6