Wykład 4. 7.11.2008

CHEMIA*

Twardość wody ( zawartość soli wapnia i magnezu)

• Przemijająca ( wodorowęglanowa )

Powstawanie twardości wody

CaCO₃ + CO₂ + H₂O Ca (HCO₃)₂

Mg(OH)₂ + 2CO₂ Mg (HCO₃)₂

Usuwanie twardości wody przez gotowanie (100^oC)

Ca (HCO₃)₂ CaCO₃ + CO₂ + H₂O

Mg (HCO₃)₂ Mg(OH)₂ + 2CO₂

• Stała ( siarczany, chlorki)

CaSO₄ + NaCO₃ CaCO₃ + Na₂SO₄

• Twardość ogólna ( stała + przemijająca)

Stopnie twardości wody.

1 twardości milimolowy - 20.04 mg Ca^2- lub 12.16 mg Mg^2- w 1 dm3 wody

1 niemiecki (1N) - 10 mg CaO lub 7.19 mg MgO w 1 dm3 wody

Koloidy - są to układy fizyczne niejednorodne składające się z fazy rozpraszającej i rozproszonej.

Faza rozproszona - 5 * 10^-5 - 10^-7cm

Ośrodek rozpraszający Cząstki koloidowe	GAZ	CIECZ	FAZA STAŁA
GAZ	_________	PIANA	PIANA STAŁA
CIECZ	MGŁA	EMULSJA	STAŁA EMULSJA
FAZA STAŁA	DYM	ZOL SUSPENSJA	STAŁA SUSPENSJA

Cząsteczki koloidu przenikają przez sączki z bibuły filtracyjnej podobnie jak cząsteczki rozpuszczalnika ale w przeciwieństwie do nich nie przenikają przez naturalne i sztuczne błony selektywnie przepuszczalne.

Metody otrzymywania koloidów.

1. metody dyspersyjne - rozdrobnienie w młynach koloidowych,

2. metody kondensacyjne ( hydroliza )

FeCl₃ + HOH Fe(OH)₃ + 3HCl

Właściwości koloidów:

• dializa

błona selektywna

H₂O przepuszczalna

krew krew oczyszczona

H₂O

NaCl Ca(NH)₂

• efekt TYNDALA - ugięcie lub rozproszenie światła na cząsteczkach koloidu

• koloidy dzielimy na:

• liofilowe ( hydrofilowe ) lubiące rozpuszczalnik np. żelatyna

• liofobowe ( hydrofobowe ) nie lubiące rozpuszczalnika np. koloidy metali

• koagulacja i peptyzacja ( ruchy Browna )

KOAGULACJA

ZOL ŻEL

PEPTYZACJA

• flotacja - wzbogacanie rud

Fe₂O₃ + C Fe + CO₂

DYFUZJA I OSMOZA

Dyfuzja jest to zjawisko samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek gazów, cieczy czy substancji stałych wywołanych ich ruchem kinetyczno - molekularnym, prowadzi do wyrównania stężeń.

Najszybciej w gazach, wolniej w cieczach, najwolniej w ciałach stałych.

Przyspiesza ją temperatura i mieszanie.

Osmoza - jest to jednostronna dyfuzja rozpuszczalnika przez błonę selektywnie przepuszczalną (pół przepuszczalną ). Czynnik wywołujący to zjawisko nazywany jest ciśnieniem osmotycznym. Możemy je zmierzyć stosując komórkę osmotyczną lub obliczyć.

Ciśnienie osmotyczne substancji w roztworze przy danej objętości w stężeniu i temperaturze jest równe ciśnieniu jakie wywierałaby ta sama ilość substancji w stanie gazowym gdyby zajmowała w tej samej temperaturze taką objętość jak roztwór.

Komórka osmotyczna.

Ciśnienie osmotyczne.

Słupek cieczy tak długo będzie się podnosił do góry aż ciśnienie osmotyczne w komórce zostanie zrównoważone przez ciśnienie hydrostatyczne.

Ciśnienie osmotyczne.

Π = c * R * T ( dla nieelektrolitów)

Nie dysocjują

Π = i * c * R * T ( dla elektrolitów)

i= 1+(n - 1 ) * ∞

_{2+ 2-}

Al₂(SO₄)₃ 2Al + 3SO₄

i= 1 + ( 5 - 1 ) * 1 = 1 + 4 = 5

Plazmoliza - kurczenie

Turgor - nasycanie

Plazmoliza Krwinki Hemoliza

1/3 % NaCl 0,9% NaCl 0,6% NaCl

Nawóz Deszcz

Plazmoliza Rośliny Turgor

Dysocjacja elektrolityczna wg Areniusa.

Jest to rozpad cząsteczek elektrolitów na jony pod wpływem rozpuszczalnika.

Miarą mocy elektrolitu jest stopień dysocjacji alfa. Stosunek liczby moli cząstkowych z dysocjowanych do liczby moli cząstek rozpuszczonych.

Wartości od 0 - 100.

Stopień dysocjacji zależy od:

• rodzaju elektrolitu ( typu wiązań )

• rodzaju rozpuszczalnika ( polarności rozpuszczalnika )

• stężenia ( stopień dysocjacji wzrasta z rozcieńczenie )

• temperatury ( wzrasta z temperaturą ).

Częściej stosowaną miarą mocy elektrolitu jest stała dysocjacji, która nie zależy od stężenia.

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

[H⁺] [ CH₃C00^-]

K = CH₃COOH

Stała dysocjacji jest to stosunek iloczynu stężeń molowych produktu reakcji do stężenia molowego substratu.

Inne teorie dysocjacji.

Protonowa teoria kwasów i zasad Bronsteda - Lowry'ego.

Kwasy to protonodawcy a zasady to protonobiorcy ( akceptory protonów ).

Ten sam związek w zależności od rodzaju kwasu może być kwasem lub zasadą w teorii B - L.

HCl + H₂O H₃0⁺ + Cl^-

H₂0 + NH₃ NH⁺ + OH^-

H₃0⁺ + OH^- H₂O + H₂0

Woda może być protonodawcą lub protonobiorcą.

Elektronowa teoria kwasów i zasad Lewisa.

Teoria ta dotyczy związków a protonowych (nie mających protonów ), kwas to biorca pary elektronów, zasada dawca protonu.

BF₃ + NH₃ F₃B + NH₃

Iloczyn jonowy wody.

H₂0 + H₂0 H₃O⁺ + OH^-

H₂O H⁺ + OH^-

[H⁺][OH^-]

K= [H₂O] = 1,8 * 10^-16

1000

[H₂0] = 18 * 55,4 [mol/dm³]

[H⁺] * [OH^-] = K * 55,4 = 1,8*10^-16 * 55,4 = 10^-14 [mol/dm³]

[H⁺] * [OH^-] = 10^-14

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7 odczyn obojętny

Duński uczony Syrensen wprowadził pojęcie wykładnika stężeń jonów wodorowych.

pH - wykładnik stężenia jonów wodorowych

pH = - log [H⁺]

pOH = - log [OH^-]

pH + pOH = 14

pH = 7 obojętny

pH > 7 zasadowy

pH < 7 kwaśny

pH jest to ujemny logarytm dziesiętny liczby wyrażającej stężenie molowe kationów wodorowych H⁺.

Ponieważ pewne procesy wymagają określonego pH dlatego aby zapobiec zmianą pH stosuje się mieszaniny buforowe. Są to mieszaniny złożone z słabych kwasów lub słabych zasad z ich solami. Mieszaniny buforowe utrzymują stałe pH przy dodawaniu do nich niewielkich ilości kwasów, zasad lub wody.

Ile określa pojemność buforowa?

Pojemność buforowa to liczba moli kationów wodorowych H⁺ lub anionów wodorotlenowych OH^- która dodana do jednego dm3 mieszaniny buforowej zmienia pH o 1.

Mieszaniny buforowe.

• Bufor amonowy

NH₃ * H₂O zasada - protonobiorca

NH₄Cl - sól tej zasady - protonodawca

• Bufor octanowy

CH₃COOH - kwas protonodawca

CH₃COONa - zasada protonobiorca

• Bufor fosforanowy

H₂PO₄- - protonodawca

HPO₄^2- - protonobiorca

• Bufor węglanowy

H₂CO₃ - protonodawca

NaHCO₃ - protonobiorca

Działanie stabilizujące mieszanin buforowych.

Omów na przykładzie mieszaniny kwasów.

CH₃COOH CH₃COO^- + H⁺

CH₃COONa CH₃COO^- + Na⁺

CH₃COO^- + H⁺(H₃0⁺) CH₃COOH

CH₃COOH + OH^- CH₃COO^- + H₂O

NH₃ * H₂O NH₄⁺ + OH^-

NH₄Cl NH₄⁺ + Cl^-

NH₃ + H⁺(H₃O⁺) NH₄⁺ + H₂O

NH₄⁺ + OH⁺ NH₃⁺ + H₂O

NaHPO₄ 2Na⁺ + HPO₄^2-

H₂PO₄⁺ + OH^- HPO₄^2- + H₂O

HPO₄^2- + H⁺ H₂PO₄^-

Węglanowy

CO₂ + H₂O H₂CO₃ H⁺ + HCO₃^-

NaHCO₃ Na⁺ + HCO₃^-

H₂CO₃ + OH^- HCO₃^- + H₂O

HCO₃^- + H⁺ H₂CO₃

HCO₃^- + H₃O^- H₂CO₃ + H₂O

7

W4

---