OLDATOK.

Az előadások a következő témára: "OLDATOK."— Előadás másolata:

1 OLDATOK

2 ELEGYEK két vagy több kémiailag különböző anyagból állnak
ELEGYEK két vagy több kémiailag különböző anyagból állnak (többkomponensű rendszerek) a rendszer fizikai-kémiai tulajdonságai egységesek (homogén rendszerek) egyik alkotórésznek sincs kiemelt szerepe a többivel szemben az alkotórészek mennyisége nagyjából egyforma az elegyek halmazállapota lehet: - gáz folyadék szilárd

3 OLDAT olyan elegy, ahol az egyik alkotórész nagy feleslegben van jelen
az egyik komponensnek a másikkal szemben kitüntetett szerepe van az oldatok a nagyobb mennyiségű oldószerből és a kisebb mennyiségű oldott anyagból állnak. a rendszer fizikai jellemzőit az oldószer, a kémiai jellemzőit az oldott anyag határozza meg.

4 Az oldatok típusai oldat oldott anyag – oldószer példa halmazállapota halmazállapota gáz gáz-gáz levegő folyékony víz-CO2 gáz-folyadék szódavíz alkohol-víz folyadék-folyadék vodka vízben-szirup folyadék-folyadék málnaszörp etilénglikol-víz folyadék-folyadék fagyálló jód-alkoholban szilárd-folyadék jódtinktúra vízben-cukor szilárd-folyadék cukoroldat szilárd platina-H2 gáz gáz-szilárd platinában oldott H2 gáz higany-ezüst folyadék-szilárd fogtömés ón-ólom szilár-szilárd forrasztóón cink-réz szilárd-szilárd bronz

5 Az oldódás folyamata Az oldódás fizikai folyamat, melynek során az oldandó anyag részecskéi az oldószer részecskéivel elkeverednek Az oldószer részecskéi és az oldott anyag részecskéi között kölcsönhatások alakulnak ki A különféle anyagok különböző oldószerekben eltérő mértékben oldódnak

6 Az oldódás lehet: korlátlan: az oldott anyag minden arányban keveredik az oldószerrel korlátolt: az anyag csak bizonyos oldatösszetételig (koncentrációig) képes oldódni

7 Telítetlen oldat: még képes további anyagot oldani
Telített oldat: Egy adott hőmérsékleten, nem képes több anyag feloldódni. Ekkor az oldat az oldott anyagra nézve telített. Telítési egyensúly: Oldódás és kiválás is történik, megegyező sebességgel Oldhatóság: A telített oldat koncentrációja. Az adott hőmérsékleten hány g anyag képes feloldódni 100g oldószerben Telítetlen oldat: még képes további anyagot oldani Túltelített oldat: több anyagot tartalmaz, mint ami az oldhatóságnak megfelel

8 Az oldhatóság függ: Az oldószer és az oldott anyag anyagi minőségétől:
- A hasonló a hasonlóban oldódik A poláros oldószerekben a poláros anyagok és az ionvegyületek oldódnak. Az apoláros oldószerekben az apoláros anyagok. Hőmérséklettől Nyomástól (gázok esetében) Más anyagok jelenlététől

9 Oldhatóság különféle oldatokban
Gáz oldódása gázban: mindig korlátlan - minden arányban elegyíthetők

10 Gáz oldódása folyadékban:
általában kis mértékű - folyadék és gáztér között dinamikus egyensúly Oldhatóság függ: - Anyagi minőségtől a gázok általában vízben kevésbé oldódnak a jól oldódók kémiai reakcióba lépnek a vízzel NH3, HCl - Hőmérséklettől hőmérséklet emelkedésével az oldhatóság csökken pl. meleg vízben kevesebb oxigén van - A gáz nyomásától egyenes arányosság - Más anyagok jelenlététől pl. szódavízbe cukrot vagy sót téve a CO2 távozik

11 Folyadék oldódása folyadékban
Főként az anyagi minőségtől függ - Korlátlan : ecetsav-víz, benzol-toluol - Korlátozott: víz-benzol, víz-fenol - Gyakorlatilag oldhatatlan: víz-benzin, higany-víz

12 Szilárd anyag oldódása folyadékban
- Korlátozott - Dinamikus egyensúlyra vezet Oldhatóság függ: Anyagi minőségtől Ionvegyület és poláris anyag poláris oldószerben Apoláris molekulák apoláris oldószerben Hőmérséklettől Nőhet, de csökkenhet is az oldhatóság

13 Oldhatóság (g oldott anyag/100 g víz)
20 40 60 80 100 Hőmérséklet (0C) Oldhatóság (g oldott anyag/100 g víz) KNO3 NaNO3 NaBr KBr KCl NaCl Na2SO4 Ce2(SO4)3

14 A szilárd anyagok oldódásának sebessége:
Az oldás során az oldat koncentrációja mindig a kristály felületének környezetében a legnagyobb, távolodva a szilárd anyagtól folyamatosan csökken az koncentráció. Amint közeledik a koncentrációja a telítettségi koncentrációhoz, úgy csökken az oldódás sebessége. A diffúzió mindig a koncentráció gradiensnek megfelelő irányba halad. Minél kisebb a koncentráció különbség, annál kisebb a diffúzió sebesség is.

15 A szilárd anyagok oldódásának sebessége:
Hőmérséklet emelése mindig növeli - Diffúziót gyorsítja - Belső súrlódást csökkenti Koncentráció növekedése lassítja - Minél telítetlenebb annál gyorsabban oldódik Keverés gyorsítja - A felület közeléből a telített rész elsodródik Szemcseméret csökkentése gyorsítja - Nő az érintkezési felület

16 Az oldódás mechanizmusa
Ionvegyületek oldódása poláris oldószerben (vízben)

17 A poláris vízmolekulák ellentétes pólusaikkal, másodlagos kötéssel az ionokhoz kapcsolódnak
Ez a folyamat a hidratáció Az ionok körül létrejövő vízburok a hidrátburok A vízmolekulákkal körbevett ionok a hidratált ionok A hidratáció energia felszabadulással jár, ez a hidratációs energia Az ionok folyamatosan kiszakadnak a kristályrácsból, az ionok az oldatban szabadon mozognak Ha az oldószer nem víz, hanem bármely vegyület, akkor szolvatációról ill. szolvátburokról beszélünk

18 Poláris kovalens vegyület oldódása:
A víz és az oldott anyag molekulái között dipólus-dipólus kölcsönhatás jön létre, ennek következtében az oldott molekula szabadon mozgó, hidratált ionokra esik szét a hidratációs energia legyőzi a kovalens kötést

19 Elektrolitos disszociáció
A víz (oldószer) hatására az oldott anyag szabadon mozgó ionokra esik szét s ennek következtében vezeti az elektromos áramot Vizes oldatban az ionvegyületek és a poláris kovalens vegyületek disszociálnak ezek az elektrolitok

20 Erős elektrolitok: tömény oldatban is disszociálnak disszociációjukhoz kevés víz kell nátrium-klorid, sósav, kénsav Gyenge elektrolitok csak híg oldatban disszociálnak disszociációjukhoz sok víz kell ecetsav, szénsav, ammónia

21 Apoláris kovalens vegyület oldódása:
Az apoláros anyagok apoláros oldószerekben oldódnak Az oldószer részecskéi és az oldott anyag részecskéi között hasonló kölcsönhatások alakulnak ki, mint az oldandó anyag részecskéinek egymás közötti kölcsönhatásai.

22 Szerves vegyületek oldódása vízben:
Függ attól, hogy a molekula képes-e a vízzel hidrogénkötést kialakítani Kis szénatom-számú, oxigéntartalmú vegyületek (alkoholok, karbonsavak, mono- és diszacharidok) jól oldódnak Nagyobb szénatom-számúak oldhatósága a szénatom-szám növekedésével csökken

23 Az oldódás energiaviszonyai
Az oldódás járhat hőfelvétellel (endoterm), vagy hőfelszabadulással (exoterm) Két fő folyamat arányától függ Kristályrács ill. kémiai kötés felszakítása Ez mindig energiaigényes: Er (rácsenergia) Hidratáció (szolvatáció) Energia felszabadulással jár: Eh (hidratációs energia)

24 Er < Eh feloldódik és felmelegszik
pl: HCl, NaOH, CaO Er > Eh feloldódik és lehűl pl:NH4OH, KNO3 Er ≈ Eh feloldódik és nincs ill. jelentéktelen a hőváltozás pl:ecetsav, metilkalkohol, NaCl Er > > Eh nem oldódik fel pl:CaCO3 , Cu(OH)2

25 Oldáshő: 1 mol anyag fölös mennyiségű vízben való oldásakor elnyelődő vagy felszabaduló hő (energia)

26 Nyomás hatása az oldhatóságra
Gázok oldhatóságát a nyomás is befolyásolja. Henry törvénye c = *P ahol P - az oldat feletti parciális nyomás  - hőmérséklettől és anyagi minőségtől függő állandó c - a gáz oldhatósága

27 Az oldatok koncentrációja
Százalékos összetételek Tömegszázalék megadja, hogy az oldott anyag tömege (moa) az oldat tömegének (mo) hány százaléka: tömegszázalék (m/m %)

28 Térfogatszázalék megadja, hogy az oldott anyag térfogata (Voa) az oldat térfogatának (Vo) hány százaléka: térfogatszázalék (v/v%)= Vegyes százalék: megadja, hogy az oldat adott térfogatában (100 cm3) milyen tömegű (?g) oldott anyag van

29 Molaritás (c) az oldott anyag moljainak (n) számát adja meg 1000 cm3 oldatban:
molaritás (c)= [ mol/dm3 ] Moltört (xn) az egyik komponens moljainak (n1) száma az oldat összes moljainak (n1+...+nn) számához viszonyítva. x1= [ mol/mol ]