Koligativne osobine rastvora

• Osobine rastvora koje zavise od količine rastvorka, a nezavisne su (relativno) od njegove prirode, nazivaju se koligativne osobine rastvora.

• Koligativne osobine su rezultat prisustva ukupne

količine rastvorka, odnosno, broja njegovih čestica.

Četiri uobičajena tipa koligativnih osobina su • Sniženje napona pare • Sniženje tačke mržnjenja • Povećanje tačke ključanja • Osmotski pritisak

Da bi se razumele koligativne osobine, neophodno je

razmotriti ravnotežu tečnost-para.

Kada je rastvorak dodat rastvaraču, napon pare rastvarača postaje niži nego u slučaju čistog rastvarača!

Rastvorena supstanca NIJE ISPARLJIVA

Međumolekulske interakcije rastvorak – rastvarač dovode do smanjenja napona pare

Rastvorak nije isparljiv – isparava samo rastvarač.

Jače međumolekulske interakcije

Manje molekula rastvarača ima dovoljnu Ek da ih savlada i ispari (nego u čistom rastvaraču)

Smanjenje napona pare

Povišenje tačke ključanja

rastvor

rastvarač

Tk rastvarača Tk rastvora

T

Kvantitativnu vezu izmedju povišenja tačke ključanja i molskog udela rastvorene slabo isparljive supstance daje Raoult-ov zakon.

Neka je A rastvarač, i neka je B slabo isparljiva rastvorna supstanca:

P = xA pAo + xB pB

o

= xA pAo + (1 - xA) pB

o

= pBo + (pA

o - pBo) xA

= xA pAo ( jer je pB

o 0)

P

px

P

px x

A

o A

o

A

o A B1 1

p P

pxA

o

A

o B

P = xA pAo

P/pA

o = xAo

BAA xpPp 00

Sniženje napona pare zavisi samo od molskog udela slabo isparljive komponente!

PA0-P

Povisenje tacke kljucanja

T K bb b

Kb ebulioskopska konstanta, b je molalitet.

Sniženje tačke mržnjenja

rastvarač

rastvor

Tm rastvora Tm rastvarača T

Snizenje tacke mrznjenja

T K bf f

Kf je krioskopska konstanta, b je molalitet.

• Kolika će biti tačka mržnjenja vodenog rastvora koncentracije 1.25 m ako je konstanta Kf = 1.86°C/m

Tf = 1.86°C/m(1.25 m) = 2.32°C

Tf = 0.00 - 2.32 = -2.32°C

Osmotski pritisak

Pojava osmoze (od grčkog - “gurati”) - osmoza je težnja molekula rastvarača (!) da kroz polupropustljivu membranu predju iz redjeg u koncentrovaniji rastvor.

• Difuzija molekula rastvarača iz razblaženijeg rastvora u rastvor veće koncentracije kroz polupropustljivu membranu.

• Polupropustljiva membrana dozvoljava samo malim molekulima da prodju kroz nju. Zidovi ćelija su polupropustljive membrane

Kako se rastvarač kreće kroz membranu, nivo tečnosti u oba kraka cevi podeljene membranom kroz koju su prošli molekuli rastvarača nakon uspostavljanja ravnoteže nije isti.

• Osmoza je proces u kome rastvori podeljeni membranom izjednačavaju koncentraciju prolaskom malih molekula rastvarača kroz membranu koja ih deli.

• Osmoza je spontan

proces.

• Osmotski pritisak, P, je

pritisak koji je potrebno

primeniti da bi osmoza

stala.

U toku osmoze će rasti nivo u cevi

U ravnoteži će nivo tečnosti u cevi da se razlikuje od nivoa u čaši - postojaće razlika pritisaka.

PV nRT

Pritisak potreban da se zaustavi osmoza. P = M RT M - molarna koncentracija (n/V) T - temperatura R - gasna konstanta V - zapremina

Pošto je molaritet mol/litru, ova jednačina je samo modifikacija jednačine idealnog gasnog stanja.

U izotoničnom rastvoru, pritisak je isti sa obe strane membrane.

Hipotonični tastvor ima manji broj čestica rastvorka od rastvora sa kojim je u kontaktu.

Hipertonični rastvor ima veći broj čestica rastvorka od rastvora sa kojim je u kontaktu.

• Konzerviranje mesa u slanim rastvorima. • biljke apsorbuju vodu zahvaljujući osmozi. • So dodata mesu ili šećer dodat voću sprečavaju

bakterijske infekcije, bakterije potopljene u slani rastvor gube vodu zbog osmoze i umiru.

• Reversnom osmozom se od slane morske vode proizvodi pitka voda.

• Rastori za intravenske infuzije uvek su izotoničnog sastava.

PRIMENE OSMOZE

PRIMENE OSMOZE

Pijaća voda se proizvodi primenom pritiska većeg od .

P > P

Osmoza

Kapilarnost

Koligativne osobine rastvora elektrolita

U slučaju rastvora NaCl, veličine P, Tb i Tf su dvostruko veće nego što bi se očekivalo na temelju pretpostavke o broju molekula nastalih rastvaranjem. Objašnjenje je u činjenici da čestica u rastvoru ima dvostruko više od očekivanoh broja molekula, jer od svakog NaCl molekula nastaju dve čestice (dva jona) - Na+ i Cl-.

biKT bb T iK bf f

PV inRT

Za razredjene rastvore jakih elektrolita, broj i odgovara broju jona koji nastanu od jednog molekula (za NaCl i = 2, za K2SO4 i = 3).

i – vant Hoff-ov faktor

Joni u rastvoru - elektroliti AB A+ + B-

Ovakvo razlaganje, - disocijacija je spontan proces!

Disocijacija je proces razlaganja molekula ili jonskih kristala na naelektrisane jone.

Dešava se pod uticajem polarnog rastvarača (vode).

Okupljanje molekula rastvarača oko jona naziva se solvatacija, a u slučaju vode kao rastvarača - hidratacija.

Ako su svi prisutni molekuli disosovani JAK ELEKTROLIT

Ako je samo deo disosovan, a deo ostao u molekulskom stanju

SLAB ELEKTROLIT

molekulabrukupan

molekulahdisosovanibrStepen disocijacije

Konstanta disocijacije

Konstanta kiselosti

Velika vrednost Ka, tj mala vrednost pKa

Jaka kiselina

Koliki je pH rastvora sirćetne kiseline koncentracije 1M?

3

5

3

3 108.1dm

molCOOHCH

COOCHHKa

Koncentracije su ravnotežne!!!

03033

3

COOHCHxCOOHCHCOOHCH

xCOOCHH

eq

4.2

102.4

108.11

3

3

3

5

3

2

pH

dm

molx

dm

mol

dm

molcKx a

Provodljivost elektrolita

Specifična provodljivost – mera sposobnosti rastvora elektrolita da provodi struju

Jedinica za je -1cm-1 tj Scm-1

A

l

R

1

Jednačina postavljena za provodnik dužine l, preseka A

kR

1

Kostanta konduktometrijske ćelije

Zavisi od elektroda

Specifična provodljivost elektrolita zavisi od koncentracije

Jaki elektroliti: Pri “normalnim” koncentracijama raste sa porastom koncentracije

“više jona – veća provodljivost” Samo pri veoma velikim koncentracijama opada, jer dolaze do izražaja jaka međujonska privlačenja, što sprečava kretanje jona.

Specifična provodljivost elektrolita zavisi od koncentracije

Slabi elektroliti: Pri veoma malim koncentracijama provodljivost raste sa porastom koncentracije linearno (“proporcionalno”).

Pri povišenju koncentracije dolazi do slabljenja rasta provodljivosti sa porastom koncentracije.

Zašto? Pri jako malim koncentracijama ≈1, pa se slab elektrolit ponaša “kao da je jak”. Čim koncentracija dovoljno poraste, <1, pa se smanjuje broj jona/ukupnoj conc.

AB A+ + B-

eqAB

BAK

][

]][[

cA

cB

cAB 1

c

ccK

1

K

c

c

K

c

c2

1 14Slabi elektroliti:

conc raste → opada

Veoma slabi elektroliti

AB A+ + B-

eqAB

BAK

][

]][[

cA

cB

cAB 1cK 2

c

Kconc raste → opada

α << 1

(1 - α ) ≈ 1

cAB

Molarna provodljivost elektrolita je specifična provodljivost podeljena koncentracijom elektrolita.

Jedinica je -1cm2mol-1 tj Scm2mol-1

m = /c

Molarna provodljivost pokazuje koliki je doprinos provodljivosti koji potiče od 1 mola elektrolita (pri određenoj conc)

C, mol/L Spec provod Molarna provod 0.002 289 144,5 0.005 721 144,2 0.01 1401 140,1 0.02 2750 137,5 0.05 6630 132,6 0.1 12710 127,1

)(cf

Jonska sfera

Veća koncentracija

Veći efekat “usporavanja” kretanja jona zbog međusobnog privlačenja

Manja molarna provodljivost

Jaki elektroliti

a c

Jaki elektroliti

Slabi elektroliti

Zavisnost od c je posledica zavisnosti od c

Pri malim conc ≈1

Velika molarna provodljivost

Slabi elektroliti

Mogućnost određivanja stepena disocijacije na osnovu merenja provodljivosti