Curs 3 1 Sisteme Disperse

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    1/21

    Prezentare curs 2

    NOiIUNI DE FIZICA SISTEMELOR

    DISPERSE

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    2/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEDac o substan este distribuit sub forma de particule fine ntr-o alta

    substan,sistemul obinut se numete sistem dispers. Sistemele disperse seclasific n funcie de1. mrimea particulelor fazei dispersate (gradul de dispersie D= 1/d, d -diametrul particulei) n trei categorii:- sisteme eterogene ( >100m);- sisteme microeterogene sau coloidale (1> >100m);

    - sisteme omogene (

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    3/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSE

    Prin convenie, substana care este prezent n exces se numete solvent i

    reprezint mediul de dispersie. Substana aflat n cantitate mai mic se numetesolvat fiind considerat substana dispersat.

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    4/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSE

    Soluii moleculare - D > 109 m-1, d < 1 nmSoluii coloidale - 107 < D < 109 m-1, 1 nm < d < 100 nm

    Suspensii - D < 107

    m-1

    , d > 100 nm

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    5/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSE3. Faze (faz - parte a unui sistem separat de celelalte pri prin

    interfee - suprafee la nivelul crora se produce o modificare brusc aproprietilor fizico-chimice):- monofazice, care pot fi omogene ( proprieti identice n toatepunctele sistemului) i neomogene (proprietile difer de la un punctla altul)- polifazice - heterogene : ntre prile componente exist suprafee deseparare.4. Afinitatea dintre componeni:- liofile (afinitate ntre solvit - solvent)- liofobe (nu exista afinitate ntre solvit i solvent)n organism exist toate cele trei clase: soluii adevrate, coloizi,

    suspensii. De exemplu sngele este:- soluie pentru cristaloizi (Na, Cl, K..)- coloid (proteine: serumalbumine, globuline..)- dispersie (elemente figurate)

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    6/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEMODURI DE EXPRIMARE ACONCENTRAiIEISOLUiIILORConcentraia unei soluii reprezinta un raport ntre cantitile de solvat i solvent.Aceasta se poate exprima n mai multe moduri:Concentraia procentual, exprim cantitatea, n grame, de solvat din 100 gsoluie.Se exprima n procente(%).

    Concentraia molar saumolaritateaSoluiile molare sunt acele soluii care conin c moli solvat ntr-un litru de soluie.Unitatea de concentraie a acestei soluii se noteaz cu m, M sau cu parantezedrepte.

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    7/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSE

    Concentraia normal saunormalitateaSoluiile normale sunt acelea care conin cn echivaleni-gram (vali)solvat la litru de soluie. Concentraia acestei soluii se noteaz cu nsau N.

    Echivalentul gramUn echivalent gram reprezint acea cantitate dintr-un element sausubstan compus, exprimat n grame, care poate s reacioneze cu

    (sau s nlocuiasc) un mol de ioni de hidrogen sau poate reacionaschimbnd (cednd sau primind) un mol de electroni.

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    8/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEConcentraia molal saumolalitatea

    Soluiile molale sunt acelea care conin b2 moli de solvatn 1000 g solvent.

    Titrul soluiilorPrin titru al unei soluii se nelege cantitatea de solvat,exprimat n grame, dizolvat ntr-un mililitru de soluie. Senoteaz cu T.

    Exemplu: pentru o soluie care conine 4,852 g la litru,T = 0,004852 [g/ml]

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    9/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEExist o anumit concentraie maxim pn la care poate crete

    cantitatea de substan dizolvat ntr-un lichid, la o temperatur dat.O soluie n care nu se mai dizolv substan, se numete soluiesaturat.

    Concentraia unei soluii saturate se numete solubilitate.Solubilitatea variaz cu: natura substanei dizolvate, natura

    dizolvantului i temperatura, iar n cazul gazelor i cu presiunea.Soluiile a cror concentraie este mai mic dect concentraiasoluiei saturate se numesc soluii nesaturate.Tot din punct de vedere al cantitii de substan dizolvat pe unitateade mas sau de volum, soluiile se clasific n: soluii diluate i soluiiconcentrate.

    Solubilitatea unui gaz e definit ca volumul de gaz care se dizolv ntr-un litru de lichid, la temperatur i presiune normal.

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    10/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEDizolvarea

    Este expresia macroscopic a legturii moleculelor de ap cuparticulele din soluie.Particulele pot s aib grupri cu un comportament hidrofil(COOH, OH,NH2, etc.), polarizate i capabile s se lege de dipolii moleculelor deap, i grupri hidrofobe (CH3, CnH2n...) cu care apa este slab legat.n soluii se manifest trei tipuri de fore: ap-ap, solvit - solvit, ap -solvit.Dac forele de legtur ap - solvit sunt mai mari dect cele ap-ap isolvit - solvit, corpul va fi dizolvat, variaia energiilor de legturtraducndu-se prin cldura molar de dizolvare.

    Solubilitatea unui corp depinde de abundena relativ a grupurilor

    hidrofobe i hidrofile: zaharurile, bogate n grupri OH, sunt solubile, pecnd acizii grai sunt cu att mai puin solubili cu ct lanulhidrocarbonat este mai lung.

    dissolve.swf

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    11/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSESOLUIIDEGAZ NLICHIDLegea luiHenry- cantitatea de gaz ce se dizolv n unitateade volum de lichid este proporional cu presiunea gazului(sau cu presiunea parial la amestecuri).Coeficient de solubilitate - volumul de gaz (n condiii

    normale de presiune i temperatur) care se dizolv ntr-unlitru de lichid. Solubilitatea gazelor scade cu cretereatemperaturii. Dintre gazele atmosferice cea mai maresolubilitate o are CO2 (n ap i lichidele biologice).Dizolvarea gazelor n snge i esuturi

    Hiperbarism - crete solubilitatea gazelor n snge dup olege exponenial, constanta de timp a procesului fiindfuncie de tipul de esut.Efecte posibile - hiperoxia - efecte toxice asupra SNC ( lap> 1,7 atm)( grea, ameeli, convulsii). Mecanismneelucidat. Radicali liberi.

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    12/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSECreterea presiunii gazelor inerte - beia adncurilor-

    simptome similare primelor stadii ale anesteziei generale.Acioneaz asupra SNC. Efectul narcotic: He

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    13/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSESoluii de solid in lichid Proprieti speciale:- Coligative - Rezult n urma interaciunilor ntremoleculele de solvent i solvit- Electrice - Rezult n urma disocierii solviilor n particule

    ncrcate electric- Optice - Modificri ale proprietilor optice datoratesolviilorProprieti coligative ale soluiilor Scderea tensiunii de vapori

    Creterea valorii punctului de fierbere Scderea valorii punctului de congelare Apariia n anumite condiii a unei presiuni osmotice

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    14/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEProprieti coligative ale soluiilor

    Legea Raoult:- Scderea punctului de congelare al soluiei este proporional cuconcentraia; creterea punctului de fierbere este proporional cuconcentraia.

    kcr/keb constanta crioscopic /ebulioscopicC concentraia molar a soluiei

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    15/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEProprietile electrice ale soluiilor

    Electrolii - substane capabile de a se disocia n soluien ioni pozitivi i negativi. Prezint un comportamentspecial :1. Rezistena electric este mult mai mic dect a apei pure.2. ntre dou soluii de concentraii diferite apare odiferen de potenial (V.Apa are Ir= 80, favorizeaz disocierea electroliilor

    k = [A+][B-]/[AB]k constanta de disociere

    Grad de disociere: E = n/n0=[A-]/C i [A-]=E.CK= E2.C/1-Edepinde de k, C - concentraia. Crete cu diluia. Electroliiitari se disociaz complet n ap, electroliii slabi sedisociaz parial.

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    16/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEProprietile electrice ale soluiilor

    Se definete pH-ul prin relaia:pH=-log[H+]

    Pentru ap se obine pH=7, deci 100 nmol H3O+.l-1.

    pH-ul sngelui din vene este de 7,35, deci 44,7 nmol.l-1

    , iar acelui din artere 7,45 deci 25,5 nmol.l-1.

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    17/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEConductivitatea W= 1/V , este funcie de concentraia

    purttorilor de sarcin, valen, mobilitate, caracteristicilesoluiei.0 = W/Cn (conductivitate echivalent) depinde deconcentraie0g

    - caracteristic a substanei . Cnd C p0, 0p0gActivitatea, a = fC (concentraia unei soluii ideale care ar

    prezenta aceeai conductivitate ca soluia real)f= Coeficient de activitate = fraciunea de ioni care participliber la conducie.

    Soluie ideal: f = 1 (conductivitate total), a = CTrie ionicCnd exist mai muli ioni, I se refer la ansamblul ionilorprezeni, ale cror efecte se pot compensa parial:

    I = S Cizi2

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    18/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEPoteniale ionice. Legea luiNernst

    Potenialul chimic ()

    Potenialul electrochimic ()

    0 potenialul chimic al substanei nstare pur (p=1atm, t=250C)R - constanta universal a gazelor

    T - temperaturaa - activitatea ionicC concentraia speciei

    z valena specieiF - constanta lui FaradayV potenialul electric

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    19/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEPoteniale ionice. Legea luiNernst

    ntre cele dou compartimente cu soluii deconcentraii diferite ale aceleiai speciiionice se msoar o diferen de potenialelectric (potenial Nernst).

    Prin membrana selectiv permeabil dintre cele dou compartimente ntrecare exist o diferen de potenial electric, i care conin soluii aleaceleiai specii ionice va aprea transport, dar echilibrul va fi atinspentru valori diferite ale

    concentraiei ntre celedou compartimente

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    20/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEPoteniale ionice. Legea luiNernst

    La echilibru, diferena de potenial electrochimic ntre compartimenteeste 0.

    E=potenialul Nernst (potenial de echilibru)

  • 8/3/2019 Curs 3 1 Sisteme Disperse

    21/21

    FIZICA SISTEMELOR DISPERSEProprieti optice ale soluiilor

    Stau la baza unei serii de tehnici care permit analizacalitativ i cantitativ a substanelor n soluie:- Refractometria (indicele de refracie) n = f(c)(determinarea glicozuriei).- Activitatea optic - polarimetrie - rotirea planului depolarizare a luminii (D, L)

    E = rlc(E - unghi de rotaie, r - putere rotatorie specific, l- distanaparcurs n mediu)

    n organism, aminoacizi L, glucide D.- Absorbia luminii, legea Beer - Lambert I = I0e-Ilc

    Spectrofotometrie de absorbie i emisie, atomic imolecular, analiza calitativ i cantitativ. Aplicaiimultiple.- Difuzia luminii - sisteme coloidale.