2010-01-22

1

Chemia XI

Stan skupienia - ciecz

Roztwory rzeczywiste

powstają:
• w wyniku rozproszenia substancji dążącej do

osiągnięcia stanu o maksymalnym uporządkowaniu,
-

rozproszenie substancji następuje przy całkowitym

braku współdziałania pomiędzy cząsteczkami
rozpuszczalnika a substancji rozproszonej.

• w wyniku reakcji chemicznej danej substancji z

rozpuszczalnikiem, zwanej

solwatacją

,

następuje

rozerwaniu wiązań istniejących pomiędzy
cząsteczkami lub atomami substancji rozpuszczonej
i izolowaniu ich od siebie przez cząsteczki
rozpuszczalnika.

2010-01-22

2

Reakcja solwatacji

w przypadku wody jako rozpuszczalnika
nosi

nazwę reakcji

hydratacji

i polega na

tym,

że cząsteczki wody będące dipolami

otaczają

cząsteczkę

rozpuszczonego

związku.

Roztwory

W roztworach substancja

znajdująca się w przewadze

nazywana jest

rozpuszczalnikiem

a

substancja występująca w

mniejszej ilości

substancją

rozpuszczaną

.

2010-01-22

3

Stężenia roztworu

• Ilościowo skład roztworu określa się za

pomocą stężenia. Do najczęściej

stosowanych zalicza się:

• procent wagowy

-

podaje się liczbę gramów

substancji zawartej w 100 g roztworu.

Np.

w 100 g roztworu NaCl znajduje się 10g

NaCl i 90 g H

2

O.

Dla roztworów cieczy w cieczy często stosuje

się procent objętościowy, który określa liczbę
cm

3

substancji zawartej w 100 cm

3

roztworu.

stężenie molowe (molowość)

-

określa liczbę moli danej substancji znajdującej się
w 1 dm

3

roztworu.

C = n/V

[mol/dm

3

]

n = m

s

/M

gdzie: m

s

– masa subst, M – masa molowa

mol- ilość materii zawierająca taka sama liczbę cząstek jaka

liczbę atomów zawiera 0,012 kg izotopu węgla 12 C

Na przykład roztwór o stężeniu 1 mola NaOH zawiera

40 g NaOH 1 dm

3

roztworu.

2010-01-22

4

stężenie normalne (normalność)

• określa liczbę gramorównoważników

substancji zawartej w 1 dm

3

roztworu.

Np.

roztwór 1 normalny H

2

SO

4

zawiera

98,08 : 2 = 49,04 g H

2

SO

4

w 1 dm

3

roztworu.

Stężenia normalne najczęściej stosowane są w

alkali- i acydymetrii. Roztwory o jednakowej

normalności zobojętniają się w jednakowej

objętości

np. 100 cm

3

1 n H

2

SO

4

zoboj

ętnia 100 cm

3

1 n

KOH.

stężenie molarne (molarność)

i

ułamek molowy

• określa liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1000g

rozpuszczalnika (

NIE roztworu

!)

.

• oznacza względną zawartość substancji A w

roztworze zawierającym m

A

moli substancji A i m

B

substancji B. Ułamki molowe składnika A i B są

równe:

• x

A

= m

A

/(m

A

+ m

B

),

x

B

= m

B

/(m

A

+ m

B

)

• Suma ułamków molowych w roztworze zawsze

równa się jedności.

x

A

+ x

B

= 1

2010-01-22

5

Roztwory ciał stałych w cieczy

powstają w wyniku:
• rozproszenia substancji - dążąc do osiągnięcia stanu

o maksymalnym uporządkowaniu, dzięki czemu

rozproszenie substancji następuje przy braku

współdziałania cząsteczkami rozpuszczalnika a
substancji rozproszonej.

• reakcji chemicznej danej substancji z

rozpuszczalnikiem, zwanej

solwatacją, polegającej na

rozerwaniu wiązań istniejących pomiędzy

cząsteczkami substancji rozpuszczonej i izolowaniu

ich od siebie przez cząsteczki rozpuszczalnika.

mechanizm tworzenia roztworów podczas substancji o
budowie polarnej w rozpuszczalnikach polarnych.

W wyniku rozpuszczenia substancji ciał

stałych w rozpuszczalnikach obserwuje

się następujące zmiany

-

obniżenie temperatury krzepnięcia

-

podwyższenie temperatury wrzenia

-

obniżenie prężności par rozpuszczalnika nad

roztworem

Temperatura wrzenia roztworu jest wyższa niż

temperatura wrzenia czystego rozpuszczalnika. Jest

to spowodowane obniżeniem prężności par

rozpuszczalnika nad roztworem a to oznacza, że

moment w którym prężność pary nasyconej nad

cieczą zrówna się ciśnieniu zewnętrznemu wymaga

wyższej temperatury.

2010-01-22

6

Woda jako rozpuszczalnik

• Badając proces rozpuszczania różnych soli w

wodzie -

jedne rozpuszczają się bardzo łatwo i

szybko,

inne z trudnością lub wcale nie

ulegają rozpuszczeniu.

• w określonej ilości wody można w danej

temperaturze rozpuścić ograniczoną ilość soli.
(nie dowolną)

• W zależności od rodzaju soli, różna jest ilość

rozpuszczonej soli.

Rozpuszczalność

• Jest to wielkość, którą wyznacza się

doświadczalnie

• wyraża ona masę substancji rozpuszczonej w

gramach rozpu

szczoną w 100 gramach

rozpuszczalnika z utworzeniem roztworu
nasyconego. Inaczej jest to stężenie substancji
rozpuszczonej w jej roztworze nasyconym.

• Roztwór nasycony

to roztwór pozostający w

równowadze z substancją rozpuszczaną, która

więcej się już w nim nie rozpuszcza.

2010-01-22

7

Dla wody

• kryterium rozpuszczalności jest liczba gramów

substancji rozpuszczona w 100 g wody

• Substancje dobrze rozpuszczalne to substancje,

których można w 100 g wody rozpuścić więcej niż
1 g
Substancje słabo rozpuszczalne to substancje,
których można w 100 g wody rozpuścić od 0,1 do
1 g
Substancje nierozpuszczalne to substancje,
których można w 100 g wody rozpuścić mniej
niż 0,1 g

Miarą zdolności substancji do

rozpuszczania się w wodzie jest

• Przykłady
• sól kuchenna (NaCl) bardzo dobrze rozpuszcza

się w wodzie

• wodorotlenek cynku (Zn(OH)

2

) w wodzie

słabo

• rozpuszcza się
• kreda (CaCO

3

) i gips (CaSO

4

) praktycznie nie

rozpuszczają się w wodzie

• Najwięcej w określonej ilości wody rozpuści się

soli kuchennej (NaCl), a najmniej kredy i gipsu.

2010-01-22

8

Przykłady – ciecz w cioeczy

• wodę z octem możemy mieszać ze sobą bez

ograniczeń.

• rozpuszczania alkoholu w wodzie jest

nieograniczone.

• rozpuszczając sole w wodzie - w pewnym

momencie w czasie rozpuszczania na dnie naczynia
pojawia się osad, który nie chce dalej rozpuszczać
się mimo intensywnego mieszania.

NH

4

+

Na

+

K

+

Mg

2+

Ca

2+

Ba

2+

Cr

3+

Mn

2+

Fe

2+

Fe

3+

Co

2+

Ni

2+

Cu

2+

Ag

+

Au

3+

Zn

2+

Cd

2+

Hg

2+

Al

3+

Sn

2+

Pb

2+

Bi

3+

OH

-

R

R

R

NR

TR

R

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

&&

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

F

-

R

R

R

NR

NR

NR

NR

TR

TR

NR

R

TR

NR

R

R

NR

TR

R

TR

R

NR

R

Cl

-

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

NR

R

R

R

R

R

R

TR

R

Br

-

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

NR

R

R

R

TR

R

R

TR

R

I

-

R

R

R

R

R

R

R

R

R

&&

R

R

&&

NR

TR

R

R

NR

R

TR

NR

NR

S

2-

R

R

R

&&

TR

R

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

&&

NR

NR

NR

SO

3

2-

R

R

R

R

NR

NR

R

NR

NR

&&

NR

NR

&&

TR

NR

TR

TR

&&

&&

TR

NR

TR

SO

4

2-

R

R

R

R

TR

NR

R

R

R

R

R

R

R

TR

R

R

R

R

R

R

NR

R

NO

2

-

R

R

R

R

R

R

R

R

R

NR

R

R

R

TR

&&

R

R

R

R

TR

R

NR

NO

3

-

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

PO

4

2-

R

R

R

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

CO

3

2-

R

R

R

NR

NR

NR

NR

NR

NR

&&

NR

NR

&&

NR

NR

NR

NR

NR

&&

NR

NR

NR

SiO

3

2-

R

R

R

NR

NR

NR

&&

NR

NR

NR

NR

NR

&&

&&

&&

NR

NR

&&

NR

&&

NR

&&

MnO

4

2-

R

R

R

R

R

R

R

&&

&&

R

R

R

R

R

&&

R

R

&&

R

&&

R

R

CrO

4

2-

R

R

R

R

TR

NR

NR

NR

&&

R

NR

NR

R

NR

&&

TR

NR

TR

NR

NR

NR

NR

octan

R

R

R

R

R

R

R

NR

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

2010-01-22

9

Grupa substancji rozpuszczalnych

• wszystkie azotany są rozpuszczalne
• wszystkie octany są rozpuszczalne
• wszystkie chlorki, bromki i jodki są rozpuszczalne w

wyjątkiem srebrowych, rtęci(I) i ołowiu(II)

• wszystkie siarczany są rozpuszczalne z wyjątkiem

siarczanów baru, strontu i ołowiu;

CaSO

4

, Ag

2

SO

4

i

Hg

2

SO

4

są słabo rozpuszczalne

• wszystkie sole sodowe, potasowe i amonowe są

rozpuszczalne z wyjątkiem

NaSb(OH)

6

, K

2

PtCl

6

,

KClO

4

Grupa substancji praktycznie

nierozpuszczalnych

wszystkie wodorotlenki z wyjątkiem metali alkalicznych,

amonowego i barowego są nierozpuszczalne;

Ca(OH)

2

i Sr(OH)

2

są słabo rozpuszczalne

wszystkie obojętne węglany i fosforany są

nierozpuszczalne z wyjątkiem węglanów i
fosforanów amonowych oraz metali alkalicznych

wszystkie siarczki są nierozpuszczalne z wyjątkiem

siarczków amonowych, siarczków metali
alkalicznych i metali ziem alkalicznych

2010-01-22

10

R

ozpuszczalność substancji

zależy od;

• temperatury
• stopnia rozdrobnienia substancji
• szybkości mieszania

W każdym przypadku wzrost wymienionych

parametrów zwiększa rozpuszczalność
substancji.

Zależność rozpuszczalności

od temperatury

• Rozpuszczalność substancji może wzrastać

albo maleć ze wzrostem temperatury, a
wpływ na to ma energia oddziaływania
substancja rozpuszczona-rozpuszczalnik.

• Dla gazów wzrost temperatury zmniejsza

rozpuszczalność

2010-01-22

11

zgodnie

z regułą przekory

• proces egzotermiczny - dostarczenie ciepła poprzez

zwiększenie temperatury spowoduje przesunięcie

równowagi w kierunku mniejszej

rozpuszczalności.

• proces endotermiczny - rozpuszczalność będzie

rosła wraz z temperaturą.

• Sole wykazują przeważnie rozpuszczalność rosnącą

ze wzrostem temperatury;

• znaczna liczba soli (NaCl, K

2

CrO

4

) przejawia

niewielkie zmiany rozpuszczalności ze wzrostem
temperatury;

• niektóre mają rozpuszczalność malejącą (Na

2

SO

4

,

FeSO

4

*H

2

O).

• Rozpuszczalność siarczanu sodu osiąga

maksimum przy temperaturze około 32,4

o

C.

• Powyżej tej temperatury rozpuszczalność

spada.

• Zjawisko to, związane jest ze zmianą

struktury substancji ulegającej
rozpuszczaniu. W temperaturach niższych
jak 32,4

o

C mamy do czynienia z siarczanem

uwodnionym Na

2

SO

4

*10H

2

O .

2010-01-22

12

Krzywe rozpuszczalności niektórych soli