Kapitel 11 Innehåll Kapitel 11 Egenskaper hos lösningar 11.1 11.2 Energiomsättning för lösningar 11.3 Faktorer som påverkar lösligheten 11.4 11.5 Kokpunktshöjning och fryspunktssäkning 11.6 11.7 Kolligativa egenskaper hos elektrolytlösningar 11.8 Kolloider Copyright Cengage Learning. All rights reserved 2 Olika sorters lösningar Kapitel 11 Innehåll Sammanfattning Exempel Luft, naturgas Vodka, kylarvätska Mässing Sodavatten Havsvatten, sockervatten Lösningsmedlet Lösningen Löst ämne Koncentrationer Ångtryck Kolligativa egenskaper Väte på en platinayta Copyright Cengage Learning. All rights reserved 3 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 4 Lösningar Koncentrationsuttryck Komponenterna i blandningen är fullständigt omblandade (blandningen är homogen). 1. Molaritet (M) = 2. Mass (vikts) procent = 3. Molfraktion (X A ) = 4. Molalitet (m) = mol av upplöst ämne liter lösning massa av upplöst ämne lösningens massa mol av ämne A totala moltalet i lösningen mol av upplöst ämne lösningsmedlets massa Copyright Cengage Learning. All rights reserved 5 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 6 1
Massprocent Du har 1.00 mol socker i 125.0 ml lösning. Beräkna sockerkoncentrationen i molar. massa av upplöst ämne lösningens massa 8.00 M Copyright Cengage Learning. All rights reserved 7 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 8 Molfraktion Vad är viktsprocenten av glukos i en lösning som tillverkas genom att lösa upp 5.5 g glukos i 78.2 g vatten? mol av ämne A totala moltalet i lösningen 6.6% Copyright Cengage Learning. All rights reserved 9 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 10 Molalitet En vattenlösning med fosforsyra färdigställdes av 8.00 g H 3 PO 4 i 100.0 ml vatten. Beräkna molfraktionen H 3 PO 4. (Antag att vattnets densitet är 1.00 g/ml.) mol av upplöst ämne lösningsmedlets massa 0.0145 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 11 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 12 2
En vattenlösning med fosforsyra färdigställdes av 8.00 g H 3 PO 4 i 100.0 ml vatten. Beräkna lösningens molalitet. (Antag att vattnets densitet är 1.00 g/ml.) 0.816 m Energiåtgång för att lösa ämnen i vätskor 1. Separeringen av ämnet som skall upplösas i sina upplösta komponenter (expandering, endoterm) 2. Expandering av lösningsmedlet (endoterm) 3. Tillåta det upplösta ämnets komponenter och lösningsmedlet att ha interaktion och därmed bilda en lösning (exoterm) ΔH soln = Δ H steg1 + Δ H steg2 + Δ H steg3 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 13 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 14 Upplösningsentalpi Upplösningsentalpi Copyright Cengage Learning. All rights reserved 15 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 16 Lösningsentalpins storlek Konceptkoll Förklara varför vatten och olja (en lång kolvätekedja) inte blandar sig. Ta med i förklaringen hur ΔH spelar in. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 17 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 18 3
Faktorer som påverkar lösligheten Strukturella faktorer: Polär/opolär Tryck: Henrys lag Temperatur: Påverkar lösligheten Henrys lag Mängden gas som löser sig i en lösning är direkt proportionell mot gasens tryck ovanför lösningen (gäller enbart då ingen reaktion mellan den lösta gasen och lösningsmedlet sker). P = k C P = partialtrycket av en gas ovanför lösningen C = koncentrationen av den lösta gasen k = konstant Copyright Cengage Learning. All rights reserved 19 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 20 Löslighet och tryck Vattenlöslighet och temperatur: fasta ämnen Copyright Cengage Learning. All rights reserved 21 Vattenlöslighet och temperatur: gaser Temperaturfaktorer för vattenlösningar De flesta fasta ämnens löslighet i vatten ökar med ökad temperatur, men vissa ämnens löslighet minskar med ökad temperatur. Att förutse fasta ämnens löslighet i vatten är svårt och kräver kunskap om de olika ämnena. Lösligheten av gaser i vatten minskar generellt med temperaturen. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 24 4
En lösning och rent lösningsmedel i ett slutet system Raoults lag Närvaron av ett oflyktigt ämne i en lösning sänker lösningsmedlets ångtryck. P soln = X solvent P solvent P soln = ångtrycket för lösningen X solvent = molfraktionen av lösningsmedlet P solvent = ångtrycket av det rena lösningsmedlet Copyright Cengage Learning. All rights reserved 25 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 26 Vätskans växelverkan med gasfasen Lösningens ångrycket är lägre än lösningsmedlets Copyright Cengage Learning. All rights reserved 27 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 28 Icke-ideala lösningar En lösning som följer Raoults lag är ideal Vätskelösningar där båda vätskorna är flyktiga. Modifierad Raoults lag: P = χ P + χ P o o Total A A B B Icke-ideala lösningar närmar sig de ideala då molbråket närmar sig antningen 0 eller 1. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 29 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 30 5
Kolligativa egenskaper Beror enbart av antalet, inte typen, av partiklar som det lösta ämnet ger upphov till i en ideal lösning. Kokpunktsförhöjning Fryspunktssänkning Kokpunktshöjning Ett oflyktigt ämne i lösning höjer kokpunkten för lösningen enligt ΔT = K b m solute ΔT = kokpunktshöjningen i K (eller C) K b = den molala kokpunkthöjningskonstanten (den är lösningsmedelsspecifik) m = det lösta ämnets molalitet Copyright Cengage Learning. All rights reserved 31 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 32 Fryspunktsäkning Molala konstanter för olika lösningsmedel Ett oflyktigt ämne i lösning sänker fryspunkten för lösningen enligt ΔT = K f m solute ΔT = fryspunktsänkningen i K (eller C) K f = den molala fryspunktsänkningskonstanten (lösningsmedelsspecifik) m = det lösta ämnets molalitet Copyright Cengage Learning. All rights reserved 33 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 34 Kokpunktshöjning Fryspunktsänkning Copyright Cengage Learning. All rights reserved 35 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 36 6
Fasdiagram för rent vatten och en vattenlösning Vattenlösningen innuti en växtcell har en koncentration av 0.25 m. Du sänker ned den i en vätska med temperaturen 0.246 C. Kommer den att explodera, skrumpna ihop eller förbli oförändrad? Copyright Cengage Learning. All rights reserved 37 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 38 Osmos och osmotiskt tryck Osmos: Flödet av rent lösningsmedel genom en semipermeabel hinna till ett lösningsmedel. : Differens mellan ångtrycket över lösningen jämfört med det rena lösningsmedlet. π = C R T π = det osmotiska trycket C = lösningens koncentration i molar R = allmänna gas konstanten T = lösningens temperatur i Kelvin Visualisering av osmotiskt tryck Copyright Cengage Learning. All rights reserved 39 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 40 Artificiell njure Omvänd osmos Om det externa trycket är större än det osmotiska trycket, sker omvänd osmos. En application av detta är färskvattenberedning genom avsaltning av havsvatten. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 41 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 42 7
Osmos Då 33.4 mg av ett ämne löses i 10.0 ml vatten vid 25 C har lösningen ett osmotiskt tryck på 558 torr. Beräkna ämnets molmassa. 111 g/mol Copyright Cengage Learning. All rights reserved 43 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 44 Avsnitt 11.7 Kolligativa egenskaper hos elektrolytlösningar Avsnitt 11.7 Kolligativa egenskaper hos elektrolytlösningar Kolligativa egenskaper hos elektrolyter van t Hoff faktor van t Hoff faktor, i, hänvisar till det totala antalet joner som bildas då ett salt löses upp. NaCl 2 (1st Na +, 1st Cl - ) K 2 SO 4 3 (2st K +, 1 st SO 4 2- ) Modifierade formler för kolligativa egenskaper: i = ΔT = i m K π = i C R T totala antalet (mol) joner i lösningen mol av upplöst ämne Copyright Cengage Learning. All rights reserved 45 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 46 Avsnitt 11.7 Kolligativa egenskaper hos elektrolytlösningar Jonpar Avsnitt 11.7 Kolligativa egenskaper hos elektrolytlösningar Egenskaper hos jonpar Jonpar bildas i högre utsträckning i koncentrerade lösningar. I utspädda lösningar är jonerna längre ifrån varandra vilket resulterar i färre jonpar. Jonpar existerar i olika utsträckning i alla saltlösningar (elektrolytlösningar). Jonpar bildas i högre utsträckningar för joner av högre valenser (laddning). Copyright Cengage Learning. All rights reserved 47 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 48 8
Avsnitt 11.8 Kolloider Kolloider Kolloidal dispersion (kolloid): En suspension av mycket små partiklar i något slags medium. t.ex. aerosol, skum, emulsion, soler molekyler eller aggregat av molekyler/joner partikelstorlek: 1 1000 nm Tyndalleffekten är spridning av ljusstrålar Koagulering: Tillsats av en elektrolyt, som förorsakar en förstörelse av en kolloid (de små partiklarna hålls inte längre i en suspension utan klumpar ihop sig) Avsnitt 11.8 Kolloider Exempel på kolloider Copyright Cengage Learning. All rights reserved 49 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 50 Kapitel 11 Innehåll Sammanfattning Koncentrationsenheter Molaritet, molalitet, molfraktion Ångtryck över lösningen Lösningsmedlets polaritet, mängd löst ämne Kolligativa egenskaper Kokpunkt, fryspunkt, osmos Copyright Cengage Learning. All rights reserved 51 9