2.3 Sljedeća jedinica Iskazivanje sastava otopina
2.2

Topljivost tvari i vrste otopina

Moći ću:
  • objasniti pojam topljivosti tvari i utjecaj temperature na topljivost tvari
  • razlikovati nezasićene, zasićene i prezasićene otopine
  • iz grafičkog prikaza očitati podatke o topljivosti tvari pri određenim temperaturama

Uvod

Grijač za ruke ima primjenu u hladnim vremenskim uvjetima.
Koristan je za zagrijavanje ruku primjerice skijaša, planinara, ribiča i ljudi koji borave u prirodi u hladnim vremenskim uvjetima.
U grijaču za ruke nalazi se prezasićena otopina pod nazivom natrijev acetat trihidrat.
Otopina se ne mijenja (stabilna je) dok se ne aktivira mala metalna pločica koja se nalazi u grijaču.
Pločica potakne gotovo trenutnu kristalizaciju otopine uz oslobađanje topline.
Kažemo da je grijač ekonomičan jer je proces u njemu reverzibilan (povratni proces).

Uvod

Grijač za ruke ima primjenu u hladnim vremenskim uvjetima kod skijaša, planinara, ribiča i drugih. Prezasićena otopina natrijeva acetata trihidrata je stabilna dok se ne aktivira mala metalna pločica koja potakne gotovo trenutnu kristalizaciju uz oslobađanje topline. Vrlo je ekonomičan jer je proces reverzibilan.

Fotografija prikazuje plastični, žuti grijač za ruke zvjezdastog oblika.

Topljivost tvari

Topljivost tvari definira se masom otopljene tvari u 100 grama otapala pri određenoj temperaturi.

Danas se sve češće topljivost iskazuje pomoću masenog udjela otopljene tvari u zasićenoj otopini pri određenoj temperaturi.

Na topljivost utječe vrsta otapala jer često vrijedi empirijsko pravilo:
“Slično se otapa u sličnom”.
Primjerice, u polarnim otapalima bolje se otapaju tvari polarne građe od tvari nepolarne građe.

Ovisnost topljivosti soli o temperaturi prikazuje se krivuljom topljivosti.

Topljivost tvari

Topljivost tvari definira se masom otopljene tvari u 100 grama otapala pri određenoj temperaturi. Danas se sve češće topljivost iskazuje i pomoću masenog udjela otopljene tvari u zasićenoj otopini pri određenoj temperaturi. Na topljivost utječe vrsta otapala jer često vrijedi empirijsko pravilo: “Slično se otapa u sličnom”. Primjerice, u polarnim otapalima bolje se otapaju tvari polarne građe od tvari nepolarne građe.

Ovisnost topljivosti soli o temperaturi prikazuje se krivuljom topljivosti.

Fotografija prikazuje koordinatni sustav i devet krivulja različitih tvari istaknutih različitim bojama, kalijev nitrat zelenom, kalijev klorid ljubičastom, natrijev nitrat crvenom, natrijev klorid crnom itd. Krivulje prikazuju ovisnost topljivosti o temperaturi pojedine tvari.
Topljivost različitih tvari u vodi u ovisnosti o temperaturi

Kod većine soli, primjerice, KClO3, KNO3, topljivost znatno raste s porastom temperature.

Za neke soli, primjerice, NaCl, utjecaj je temperature na topljivost vrlo malen.

Kod manjeg broja soli, primjerice, Ce2(SO4)3, topljivost se smanjuje porastom temperature.

 

Kod većine soli, primjerice, \(\ce{KClO3}\)\ce{KClO3} , \(\ce{KNO3}\)\ce{KNO3} , topljivost znatno raste s porastom temperature, a za neke kao što je \(\ce{NaCl}\)\ce{NaCl} , utjecaj temperature na topljivost je vrlo malen. Kod manjeg broja soli, primjerice, \(\ce{Ce2(SO4)3}\)\ce{Ce2(SO4)3} , topljivost se smanjuje porastom temperature.

Topljivost različitih tvari u ovisnosti o temperaturi

Dopunite rečenicu.

Na temelju podataka o topljivosti navedenih tvari  u vodi (tablica 1.) i njihovih krivulja topljivosti, odgovorite na sljedeća pitanja.

Tablica 1. Topljivost različitih tvari (\(m (\textrm{X}) / \pu{100 g}\: \ce{H2O} \)m (\textrm{X}) / \pu{100 g}\: \ce{H2O} ) u ovisnosti o temperaturi
\(t / ^\circ C\)t / ^\circ C 0 10 20 30 40 50 60 70 80
\(\ce{NH4Cl}\)\ce{NH4Cl} 29,4 33,3 37,2 41,5 45,8 50,2 55,2 60,2 65,6
\(\ce{KCl}\)\ce{KCl} 27,8 30,7 33,7 36,4 39,8 42,5 45,7 48,6 51,5
\(\ce{Li2SO4}\)\ce{Li2SO4} 35,3 35,0 32,0 30,0 29,0 28,0 27,0 27,0 26,0
\(\ce{NaCl}\)\ce{NaCl} 35,7 35,8 36,0 36,3 36,6 37,0 37,4 37,8 38,2

 

Napomena: Kemijska imena odgovarajućih soli napišite abecednim redom u nominativu.

Porastom temperature raste topljivost:

1.


2.

3.

Smanjuje se topljivost:

Otapanje amonijeva klorida je

(egzoterman/ endoterman) proces.

Otapanje litijeva sulfata je
(egzoterman/ endoterman) proces.

 

Odaberite točan odgovor.

Zasićena otopina je:

Dopunite rečenicu.

Prema krivulji topljivosti predvidite koliko je grama amonijeva klorida (NH4Cl) otopljeno u 300 g zasićene otopine te soli pri 20 °C.

(Rezultat iskažite na tri značajne znamenke.)

Odgovor:

Masa (m) otopljenog amonijeva klorida (NH4Cl) je
g.
1/3

Dopunite rečenicu.

Na temelju podataka o topljivosti navedenih tvari  u vodi (tablica 1.)  i njihovih krivulja topljivosti, odgovorite na sljedeća pitanja.

Tablica 1. Topljivost različitih tvari u gramima(\(m (\textrm{X}) / \pu{100 g}\: \ce{H2O} \)m (\textrm{X}) / \pu{100 g}\: \ce{H2O} ) u ovisnosti o temperaturi
\(t / ^\circ C\)t / ^\circ C 0 10 20 30 40 50 60 70 80
\(\ce{NH4Cl}\)\ce{NH4Cl} 29,4 33,3 37,2 41,5 45,8 50,2 55,2 60,2 65,6
\(\ce{KCl}\)\ce{KCl} 27,8 30,7 33,7 36,4 39,8 42,5 45,7 48,6 51,5
\(\ce{Li2SO4}\)\ce{Li2SO4} 35,3 35,0 32,0 30,0 29,0 28,0 27,0 27,0 26,0
\(\ce{NaCl}\)\ce{NaCl} 35,7 35,8 36,0 36,3 36,6 37,0 37,4 37,8 38,2

Porastom temperature raste topljivost:

1.
2.
3.

a smanjuje se topljivost:

.

Napomena: Kemijska imena odgovarajućih soli napišite abecednim redom u nominativu.

Otapanje amonijeva klorida je
(egzoterman/endoterman) proces.
Otapanje litijeva sulfata je
(egzoterman/endoterman) proces.

Odaberite točan odgovor.

Označite zasićenu otopinu za navedene soli.

Dopunite rečenicu.

Prema krivulji topljivosti predvidite koliko je grama amonijeva klorida otopljeno u 300 g zasićene otopine te soli pri 20 °C.

(Rezultat iskažite na tri značajne znamenke.)

Odgovor:

Masa otopljenog amonijeva klorida je
g.
1/3

Riješeni primjer 1.

Kako se izračunava topljivost neke tvari, ako je poznat podatak za maseni udio (w) otopljene tvari u zasićenoj otopini.

\(\textrm{Topljivost} = \dfrac{100\cdot w}{1-w}\)\textrm{Topljivost} = \dfrac{100\cdot w}{1-w}

w = maseni udio otopljene tvari u zasićenoj otopini

Dobivena brojčana vrijednost topljivosti tvari iskazuje se u gramima na 100 g otapala.

Zadatak

Izračunajte maseni udio (w) saharoze (C12H22O11) u zasićenoj otopini pri 20 °C ako je maseni udio (w) saharoze (C12H22O11) u otopini 66,9 %.

Riješni primjer 1.

Kako se izračunava topljivost neke tvari, ako je poznat podatak za maseni udio otopljene tvari u zasićenoj otopini.

\(\textrm{Topljivost} = \dfrac{100\cdot w}{1-w}\)\textrm{Topljivost} = \dfrac{100\cdot w}{1-w}

w = maseni udio otopljene tvari u zasićenoj otopini

Dobivena brojčana vrijednost topljivosti tvari iskazuje se u gramima na 100 g otapala.

 

Zadatak

Izračunajte maseni udio saharoze u zasićenoj otopini pri 20 °C ako je maseni udio saharoze
u otopini 66,9 %.

Dopunite rečenicu.

Izračunajte topljivost kalijeva dikromata (\(\ce{K2Cr2O7}\)\ce{K2Cr2O7} ) ako je maseni udio (w) kalijeva dikromata (\(\ce{K2Cr2O7}\)\ce{K2Cr2O7} ) pri 20 °C u zasićenoj otopini 0,117.

\(w(\ce{K2Cr2O7}) = \pu{0,117} \\ \\ \textrm{topljivost}(\ce{K2Cr2O7}) = ? \\ \\ \textrm{Topljivost} = \dfrac{100\cdot w}{1-w}\)w(\ce{K2Cr2O7}) = \pu{0,117} \\ \\ \textrm{topljivost}(\ce{K2Cr2O7}) = ? \\ \\ \textrm{Topljivost} = \dfrac{100\cdot w}{1-w}

Odgovor:
Topljivost kalijeva dikromata (K2Cr07) iznosi

 g/100 g H2O.

Dopunite rečenicu.

Izračunajte broj (N) svih iona, natrijevih i kloridnih u 150 g zasićene otopine pri 20 °C.
Topljivost natrijeva klorida (NaCl) pri tim uvjetima je 36,0 g/100 g H20.

Odgovor:
N(Na+) = 

× 1023
N(Cl–) = 
× 1023
N(Na+) + N(Cl–) = 
× 1023

1/2

Dopunite rečenicu.

Izračunajte topljivost kalijeva dikromata, ako je maseni udio kalijeva dikromata pri 20 °C u zasićenoj otopini 0,117.

Odgovor:

Topljivost kalijeva dikromata iznosi:

g/100 g H2O.

Dopunite rečenicu.

Izračunajte broj svih iona, natrijevih i kloridnih u 150 g zasićene otopine pri 20 °C. Topljivost natrijeva klorida pri tim uvjetima je 36,0 g/100 g \(\ce{H2O}\)\ce{H2O} .

Odgovor:

N(Na+) =
 × 1023
N(Cl–) =
 × 1023
N(Na+) + N(Cl–) =
 × 1023
1/2

Proučite krivulju topljivosti kalijeva nitrata (KNO3).

Odgovorite na postavljena pitanja.

Proučite krivulju topljivosti kalijeva nitrata i potom odgovorite na postavljena pitanja.

Krivulja topljivosti kalijeva nitrata, KNO3(s)

Dopunite rečenicu.

Na temelju krivulje topljivosti zaključite koliko se grama kalijeva nitrata, \(\ce{KNO3}\)\ce{KNO3} , može otopiti u 300 g vode pri 30 °C i 60 °C .

Pri 30 °C otopiti će se

g KNO3 , a pri 60 °C otopiti će se
g KNO3

Dopunite rečenicu.

Koliko grama (m) kalijeva nitrata, KNO3, treba za pripremu 186 g zasićene otopine pri 50 °C ?

Odgovor: m (KNO3) =

g

Dopunite rečenicu.

Izračunajte maseni udio (w) otopine kalijeva nitrata (KNO3) pri 60 °C.

Odgovor: w (KNO3) =

%

Dopunite rečenicu.

Ako se u 100 g vode pri 30 °C doda 55,0 g kalijeva nitrata, KNO3, dobivena smjesa je

(homogena/heterogena).
Otopina je
(zasićena/nezasićena).

Dopunite rečenicu.

Ako se u 100 g vode pri 50 °C doda 76,0 g kalijeva nitrata, KNO3, dobivena smjesa je

(homogena/heterogena).
Otopina je
(zasićena/nezasićena).

Dopunite rečenicu.

Kolika se masa (m) kristala kalijevog nitrata, KNO3, može dobiti kristalizacijom ako se pri 70 °C u 100 g vode doda 139 g kalijevog nitrata, KNO3, te se tako dobivena zasićena otopina ohladi na 20 °C.

Odgovor: m (KNO3) =

g

Nakon završene kristalizacije otopina je

(nezasićena/zasićena).

1/6

Dopunite rečenicu.

Na temelju krivulje topljivosti zaključite koliko se grama kalijeva nitrata, \(\ce{KNO3}\)\ce{KNO3} , može otopiti u 300 g vode pri 30 °C i  60 °C .

Odgovor:

Pri 30 °C otopiti će se
g KNO3, a pri 60 °C otopiti će se
g KNO3.

Dopunite rečenicu.

Koliko grama kalijeva nitrata, \(\ce{KNO3}\)\ce{KNO3} , treba za pripremu 186 g zasićene otopine pri 50 °C?

Odgovor: m(KNO3) =
g

Dopunite rečenicu.

Izračunajte maseni udio otopine kalijeva nitrata pri 60 °C.

Odgovor: 
w(KNO3) =
%

Dopunite rečenicu.

Ako se u 100 g vode pri 30 °C doda 55,0 g kalijeva nitrata, KNO3, dobivena smjesa je
(homogena/heterogena). Otopina je
(zasićena/nezasićena).

Dopunite rečenicu.

Ako se u 100 g vode pri 50 °C doda 76,0 g kalijeva nitrata, KNO3, dobivena smjesa je
(homogena/heterogena). Otopina je
(zasićena/nezasićena).

Dopunite rečenicu.

Kolika se masa kristala kalijeva nitrata može dobiti kristalizacijom ako se pri 70 °C u 100 g vode doda 139 g kalijeva nitrata, \(\ce{KNO3}\)\ce{KNO3} , te se tako dobivena zasićena otopina ohladi na 20 °C.

Odgovor: 
m(KNO3) =
g
Nakon završene kristalizacije otopina je
(nezasićena/zasićena).
1/6

Kada je proces otapanja soli endoterman, a kada egzoterman?

Kako će se mijenjati topljivost promjenom temperature, ovisi o energijskim odnosima pri otapanju.

Otapanjem čvrstih tvari razara se kristalna struktura (rešetka) tvari.
Pri tome se utroši energija koju nazivamo entalpija kristalne rešetke, ΔkrH°.

Istovremeno dolazi do hidratacije, odnosno solvatacije iona.
To znači da molekule vode, odnosno molekule otapala okružuju čestice otopljenih tvari.

U procesu hidratacije, odnosno solvatacije, oslobađa se toplina koju nazivamo entalpija hidratacije, odnosno entalpija solvatacije, ΔhidH°.

Oslobođena toplina je to veća (>) što je ion jače hidratiziran, odnosno solvatiziran.

To znači što je čestica otopljene tvari okružena s većim (>) brojem molekula vode (otapala).

O odnosu entalpija kristalne rešetke i hidratacije ovisi prirast entalpije otapanja,  ΔotH°.

Entalpija otapanja, ΔotH° , iskazuje se mjernom jedinicom kJ mol-1.

Proučite sliku na kojoj je pomoću modela prikazano otapanje natrijevog klorida (NaCl) u vodi.

\(\ce{ NaCl(s) -> Na+(aq) + Cl-(aq)} \qquad \Delta_{\textrm{ot}}H\pu{^\circ} = \pu{4 kJ mol-1}\)\ce{ NaCl(s) -> Na+(aq) + Cl-(aq)} \qquad \Delta_{\textrm{ot}}H\pu{^\circ} = \pu{4 kJ mol-1}

Kada je proces otapanja soli endoterman, a kada egzoterman?

Kako će se mijenjati topljivost promjenom temperature, ovisi o energijskim odnosima pri otapanju. Otapanjem čvrstih tvari razara se kristalna struktura (rešetka) tvari pri čemu se utroši energija koju nazivamo entalpija kristalne rešetke, \(\ce{\Delta_\text{kr}\textit{H}} \)\ce{\Delta_\text{kr}\textit{H}} . Istovremeno dolazi do hidratacije, odnosno iona. To znači da molekule vode, odnosno molekule otapala okružuju čestice otopljenih tvari. U procesu hidratacije (solvatacije), oslobađa se toplina koju nazivamo entalpija hidratacije, (entalpija solvatacije, \( \ce{\Delta_\text{hid}\textit{H}}\) \ce{\Delta_\text{hid}\textit{H}} ). Oslobođena toplina je to veća što je ion jače hidratiziran ( solvatiziran), a to znači što je čestica otopljene tvari okružena s većim brojem molekula vode (otapala). O odnosu entalpija kristalne rešetke i hidratacije ovisi prirast entalpije otapanja, \( \ce{\Delta_\text{ot}\textit{H}^{\circ}}\) \ce{\Delta_\text{ot}\textit{H}^{\circ}} . Prema tome, otapanje neke tvari može biti endoterman ili egzoterman proces. Entalpija otapanja, \( \ce{\Delta_\text{ot}\textit{H}^{\circ}}\) \ce{\Delta_\text{ot}\textit{H}^{\circ}} , iskazuje se mjernom jedinicom \(\pu{kJ mol^{-1}} \)\pu{kJ mol^{-1}} .

Proučite sliku na kojoj je pomoću modela prikazano otapanje natrijeva klorida u vodi.

\(\ce{ NaCl(s) -> Na+(aq) + Cl-(aq)} \qquad \Delta_{\textrm{ot}}H\pu{^\circ} = \pu{4 kJ mol-1}\)\ce{ NaCl(s) -> Na+(aq) + Cl-(aq)} \qquad \Delta_{\textrm{ot}}H\pu{^\circ} = \pu{4 kJ mol-1}
Prikaz otapanja natrijeva klorida u vodi pomoću modela
Prikaz otapanja natrijeva klorida u vodi pomoću modela
Hidratacija natrijevih i kloridnih iona
Current Time 0:00
/
Duration Time 0:00
Loaded: 0%
0:00
Progress: 0%
Stream TypeLIVE
Remaining Time -0:00
 
1

Na temelju entalpijskih dijagrama otapanja kalcijeva klorida (CaCl2) i kalijeva nitrata (KNO3), odgovorite na postavljena pitanja.

Na temelju entalpijskih dijagrama otapanja kalcijeva klorida i kalijeva nitrata, odgovorite na postavljena pitanja.

Fotografija prikazuje entalpijski dijagram otapanja kalcijeva klorida. graficki opisuje egzoterman proces. Na osi y nalazi se promjena entalpije. Tri razine vrijednosti promjene entalpije prikazane su linijama paralelnim s x osi. Najviša razina odgovara slobodnim ionima CaCl, srednja kristalu, a najniža otopini. Plavom strelicom prikazana je pozitivna promjena entalpije, a crvenim negativna. U ovom slučaju prikazani su procesi otapanja kristala i slobodnih iona. Uočite da je promjena entalpije za otapanje slobodnih iona znatno veća. Procesi koji imaju negativni prirast entalpije nazivaju se egzotermnima.
Entalpijski dijagram otapanja kalcijeva klorida

Je li ova tvrdnja točna?

Entalpija hidratacije kalcijevih i kloridnih iona manja < je od entalpije kristalne strukture.

Je li ova tvrdnja točna?

Proces otapanja kalcijeva klorida (\(\ce{CaCl2}\)\ce{CaCl2} ) je egzoterman.

1/2

Je li ova tvrdnja točna?

Entalpija hidratacije kalcijevih i kloridnih iona manja je od entalpije kristalne strukture.

Je li ova tvrdnja točna?

Proces otapanja kalcijevog klorida je egzoterman.

1/2
Fotografija prikazuje entalpijski dijagram otapanja kalijeva nitrata. Model prikazuje endotermne procese, ovaj put se radi o spoju KNO3. Najniža razina odgovara kristalu, srednja otopini, a najviša slobodnim ionima. Plavim strelicama je naznačeno da je skok s razine kristala u otopinu i otopine u slobodme ione popraćen pozitivnom promjenom entalpije. Procesi s pozitivnom promjenom entalpije nazivaju se endotermnima.
Entalpijski dijagram otapanja kalijeva nitrata

Je li ova tvrdnja točna?

Entalpija kristalne strukture ima pozitivan (+) predznak jer je za kidanje ionske strukture potrebno utrošiti određenu energiju.

Je li ova tvrdnja točna?

Otapanje kalijeva nitrata (KNO3) je egzoterman proces.

1/2

Je li ova tvrdnja točna?

Entalpija kristalne strukture ima pozitivan predznak jer je za kidanje ionske strukture potrebno utrošiti određenu energiju.

Je li ova tvrdnja točna?

Otapanje kalijeva nitrata je egzoterman proces.

1/2
Za znatiželjne
Fotografija prikazuje bijeli jastučić za hlađenje, na vrečici plavim napisan slovima piše naslov Instant Cold Compress. Pored jastučića se nalaze bijela zrnca amonijeva nitrata.

Hladni oblog

Sigurno ste čuli da je dobro na sportsku ozljedu nanijeti hladni oblog.

U tu svrhu se sve češće izrađuju specijalno dizajnirani jastučići za hlađenje.

U jastučiću za hlađenje nalazi se amonijev nitrat (NH4NO3) i vrećica s vodom.

Pritiskom na vrećicu s vodom ona pukne.
Budući da je otapanje amonijeva nitrata (NH4NO3) endotermanproces, dobiva se hladan oblog.

Napravite jastučić za grijanje prema uputama na poveznici: http://e-learning.gornjogradska.eu/kemija-ucenici/4-vruci-jastucici-hladne-dane/

Za znatiželjne
Fotografija prikazuje bijeli jastučić za hlađenje, na vrečici plavim napisan slovima piše naslov Instant Cold Compress. Pored jastučića se nalaze bijela zrnca amonijeva nitrata.

Hladni oblog

Sigurno ste čuli da je dobro na sportsku ozljedu nanijeti hladni oblog. U tu svrhu se sve češće izrađuju specijalno dizajnirani jastučići za hlađenje. U jastučiću za hlađenje nalazi se amonijev nitrat i vrećica s vodom. Pritiskom na vrećicu s vodom ona pukne, a budući da je otapanje amonijeva nitrata endoterman proces, dobiva se hladan oblog.

Napravite jastučić za grijanje prema uputama na poveznici: http://e-learning.gornjogradska.eu/kemija-ucenici/4-vruci-jastucici-hladne-dane/

Vrste otopina

Otopine su homogene smjese koje se sastoje od:

  • otapala
  • otopljene tvari.

Veličine čestica u otopini manje < su od 1 nm.

Otapalo i otopljena tvar mogu biti u različitim agregacijskim stanjima.

S obzirom na to koliko je tvari otopljeno u nekoj količini otapala pri određenoj temperaturi, razlikujemo:

  1. zasićene,
  2. nezasićene,
  3. prezasićene otopine.

Zasićene otopine su otopine koje sadrže najveću moguću masu otopljene tvari pri određenoj temperaturi.
Hlađenjem se iz takve otopine kristalizira suvišak tvari.
U zasićenoj otopini uspostavljena je dinamička ravnoteža između otopine i neotopljene tvari.
Točke na krivulji prikazuje koncentraciju zasićene otopine na odgovarajućoj temperaturi.

 

Nezasićene otopine su otopine u kojima je masa otopljene tvari manja < od one u zasićenim otopinama pri određenoj temperaturi.
Područje nezasićenih otopina nalazi se ispod krivulje topljivosti.

Prezasićene otopine – mogu se pripremiti samo od nekih soli, otapanjem na višoj temperaturi, a zatim laganim hlađenjem te otopine.          Nestabilne su otopine jer na nižoj temperaturi ima više otopljene tvari od njene topljivosti pri toj temperaturi.
Dodavanjem kristalića ili potresanjem dolazi do kristalizacije.

Pogledajte videozapis koji slijedi.

Zaključite o kojoj se vrsti otopine radi.

Vrste otopina

Otopine su homogene smjese koje se sastoje od otapala i otopljene tvari. Veličine čestica u otopini manje su od 1 nm. Otapalo i otopljena tvar mogu biti u različitim agregacijskim stanjima.

S obzirom na to koliko je tvari otopljeno u nekoj količini otapala pri određenoj temperaturi, razlikujemo zasićene, nezasićene i prezasićene otopine.

Zasićene otopine su otopine koje sadrže najveću moguću masu otopljene tvari pri određenoj temperaturi. Hlađenjem se iz takve otopine kristalizira suvišak tvari. U zasićenoj otopini uspostavlja se dinamička ravnoteža između otopine i neotopljene tvari. Točke na krivulji topljivosti prikazuju koncentraciju zasićene otopine pri odgovarajućoj temperaturi.

Nezasićene otopine su otopine u kojima je masa otopljene tvari manja od one u zasićenim otopinama pri određenoj temperaturi. Područje nezasićenih otopina nalazi se ispod krivulje topljivosti.

Prezasićene otopine se otopine mogu pripremiti samo od nekih soli, otapanjem na višoj temperaturi, a zatim laganim hlađenjem te otopine.  Nestabilne su otopine jer na nižoj temperaturi ima više otopljene tvari od njene topljivosti pri toj temperaturi. Dodavanjem kristalića ili potresanjem dolazi do kristalizacije.

Pogledajte videozapis koji slijedi i zaključite o kojoj se vrsti otopine radi.

Prezasićena otopina natrijeva acetata trihidrata
Current Time 0:00
/
Duration Time 0:00
Loaded: 0%
0:00
Progress: 0%
Stream TypeLIVE
Remaining Time -0:00
 
1

Topljivost plinova

Iako je kisik neophodan element za život većine živih bića na Zemlji kakav danas poznajemo, često se može pročitati da je on samo nusprodukt u reakciji fotosinteze.

Topljivost plinova

Iako je kisik neophodan element za život većine živih bića na Zemlji kakav danas poznajemo, često se može pročitati da je on samo nusprodukt u reakciji fotosinteze.

Fotografija prikazuje zelenu biljku uronjenu u vodu. Na listovima biljke vide se mjehurići kisika što potvrđuje topljivost kisika u vodi
Nastanak kisika (mjehurići) u kulturi vodene biljke koja provodi fotosintezu.

Život u vodi nemoguć je bez kisika otopljenog u vodi.
Kako nazivamo organizme kojima je za život potreban kisik?

Sjetite se!
Zbog manjka kisika ljeti ribe plivaju usporeno, ubrzano dišu, guraju usta iz vode i čuje se šum kao da pada kiša po površini vode.
Na opisane načine ribe pokušavaju nadoknaditi manjak kisika u vodi.

Topljivost plinova u vodi vrlo je različita.

Ovisi o:

  1. fizikalnim i kemijskim svojstvima plina
  2. tlaku plina
  3. temperaturi otapala

Molekule nekih plinova dobro reagiraju s vodom (otapalom).
Primjerice: NH3(g), SO2(g), CO2(g).

Za razliku od navedenih plinova, primjerice, molekule; O2(g), N2(g), H2(g), ne reagiraju s vodom ili su u njoj slabo topljivi.

Pri većem > tlaku topljivost plinova je veća >.
Povećanjem temperature njihova topljivost smanjuje.

Engleski kemičar William Henry otkrio je i formulirao 1803. godine da je sadržaj plina otopljen u otopini pri određenoj temperaturi proporcionalan parcijalnome tlaku tog plina iznad otopine.

Poznato vam je da bez otopljenog kisika u vodi, nema života. Kako nazivamo organizme kojima je za život potreban kisik?

Zbog manjka kisika ljeti ribe plivaju usporeno, ubrzano dišu, guraju usta iz vode i čuje se šum kao da pada kiša po površini vode. Na taj način ribe pokušavaju nadoknaditi manjak kisika.

Topljivost plinova u vodi vrlo je različita, a ovisi o fizikalnim i kemijskim svojstvima plina, tlaku plina i temperaturi otapala.

Molekule nekih plinova dobro reagiraju s vodom (otapalom). Primjerice, \(\ce{NH3(g)}\)\ce{NH3(g)} , \(\ce{SO2(g)}\)\ce{SO2(g)} , \(\ce{CO2(g)}\)\ce{CO2(g)} . Za razliku od navedenih plinova, primjerice, molekule; \(\ce{O2(g)}\)\ce{O2(g)} , \(\ce{N2(g)}\)\ce{N2(g)} , \(\ce{H2(g)}\)\ce{H2(g)} , ne reagiraju s vodom ili su u njoj slabo topljivi. Pri većem tlaku topljivost plinova je veća, dok se povećanjem temperature njihova topljivost smanjuje.

Engleski kemičar William Henry otkrio je i formulirao 1803. godine da je sadržaj plina otopljen u otopini pri određenoj temperaturi proporcionalan parcijalnome tlaku tog plina iznad otopine.

Fotografija prikazuje koordinatni sustav, na osi x su prikazane vrijednosti za tlak, na osi y za topljivost plina. Prikazana su tri linijska grafa, crveni za kisik, ljubičasti za dušik i svijetlo plavi za helij. Grafovi prikazuju ovisnost topljivosti plinova o tlaku. Najveću topljivost ima kisik, zatim dušik pa helij.
Ovisnost topljivosti plinova o tlaku

Napomena:
Henryev zakon vrijedi za slabotopljive plinove pri niskim parcijalnim tlakovima.

Napomena: Henryev zakon vrijedi za slabotopljive plinove pri niskim parcijalnim tlakovima.

Ovisnost topljivosti plinova o temperaturi pri tlaku od 101,3 kPa

JavaScript chart by amCharts 3.21.5020254060t/°C0.00.51.01.52.02.53.03.5 topljivost u g/(1 kg H₂O)

Odaberite točan odgovor.

Proučite grafikon i odgovorite na pitanje:

Odaberite točan odgovor.

Proučite grafikon i odgovorite na pitanje:

Odaberite točan odgovor.

Fotografija prikazuje ronilaca koji provjerava mjerač sadržaja na svom spremniku prije ronjenja. Provjera opreme prije ronjenja

U boci za ronjenje nalazi se jedna od mogućih smjesa plinova: kisik (O2), helij (He) i dušik (N2).

Nakon pola sata što je ronilac koristio bocu došlo je do sljedećih promjena:

 

Odaberite sve točne odgovore.

Fotografija prikazuje ronilaca koji provjerava mjerač sadržaja na svom spremniku prije ronjenja. Provjera opreme prije ronjenja

 

U boci za ronjenje nalazi se jedna od mogućih smjesa plinova: kisik, helij i dušik. Nakon pola sata što je ronilac koristio bocu došlo je do sljedećih promjena:

Za znatiželjne
Fotografija prikazuje medalju s likom Jacques-Yves_Cousteaua, poznatog francuskog istraživača mora i redatelja dokumentanih filmova. Lik je prikazan iz profila.

Je li vam poznato ime Jacquesa Cousteaua?

Je li vam poznato ime Jacquesa Cousteaua?
Njegovo se ime veže uz Muzej oceanografije (Musée Océanographique) u Monacu u kojem je radio.Svojim emisijama o podmorju oduševljavao generacije gledatelja.Potpun doživljaj morskih dubina omogućen je tek nakon izuma boce s tlačnim zrakom iz koje su ronioci morali uvlačiti zrak.Bocu s tlačnim zrakom prvi je izumio Yves le Prieur tridesetih godina prošlog stoljeća.

J. Cousteau i E. Gagnan prvi su boce opremili regulatorima zraka koji su i danas jedan od najvažnijih dijelova ronilačke opreme.

Istražite zašto se u bocama za dubinsko ronjenje ne koristi smjesa plinova dušika i kisika u omjeru u kojem se nalaze u zraku.

Za zahtjevne ronilačke zadatke koriste se boce punjene posebnom mješavinom zraka obogaćene kisikom.

Što je veća dubina na koju ide ronilac s bocom, to je potreban veći oprez pri izranjanju!

To znači da ronilac treba sporije izranjati kako se ne bi pojavila dekompresijska bolest.

Dekompresijska bolest je pojava mjehurića dušika u krvi koji mogu dovesti do začepljenja krvnih žila u mozgu i u mišićima ronilaca.

Brzim izranjanjem smanjuje se tlak u krvnim žilama i smanjuje se topljivost dušika u krvi pa se u krvi pojavljuju mjehurići dušika.

Da bi savladao uzgon (sila koja djeluje na uronjeno tijelo) na veće dubine ronilac oko pojasa nosi olovne pločice kao utege.

Razmislite bi li se olovne pločice moglo zamijeniti aluminijem?

Za znatiželjne
Fotografija prikazuje medalju s likom Jacques-Yves_Cousteaua, poznatog francuskog istraživača mora i redatelja dokumentanih filmova. Lik je prikazan iz profila.

Je li vam poznato ime Jacquesa Cousteaua?

Je li vam poznato ime Jacquesa Cousteaua? Njegovo se ime veže uz Muzej oceanografije (Musée Océanographique) u Monacu u kojem je radio i oduševljavao generacije svojim emisijama o podmorju.

Potpun doživljaj morskih dubina omogućen je tek nakon izuma boce s tlačnim zrakom iz koje su ronioci morali direktno uvlačiti zrak. Takvu je bocu prvi izumio Yves le Prieur tridesetih godina prošlog stoljeća. J. Cousteau i E. Gagnan prvi su boce opremili regulatorima zraka koji je i danas jedan od najvažnijih dijelova ronilačke opreme. Za zahtjevne ronilačke zadatke koriste se boce punjene posebnom mješavinom zraka obogaćene kisikom.

Istražite zašto se u bocama za dubinsko ronjenje ne koristi smjesa plinova dušika i kisika u omjeru u kojem se nalaze u zraku.

Što je veća dubina na koju ide ronilac s bocom, to je potreban veći oprez pri izranjanju. To znači da ronilac treba sporije izranjati kako se ne bi pojavila dekompresijska bolest, tj. pojava mjehurića dušika u krvi koji mogu dovesti do začepljenja krvnih žila u mozgu i u mišićima. Brzim izranjanjem smanjuje je tlak u krvnim žilama i smanjuje se topljivost dušika u krvi, pa se u krvi pojavljuju mjehurići dušika. Da bi savladao uzgon ronilac na veće dubine oko pojasa nosi olovne pločice kao utege.

Razmislite bi li se olovne pločice moglo zamijeniti aluminijem?

Na kraju…

Riješite zadatak.

Crteži prikazuju otopine različite koncentracije iste tvari u 100 mL otopine.

Na kraju…

Dopunite rečenicu.

Najveću koncentraciju ima otopina u čaši
.
Ako iz otopine u čaši B ispari 50 mL otapala, koncentracija dobivene otopine bit će jednaka koncentraciji otopine u čaši
.
Ako se otopini u čaši C doda 300 mL otapala, njena će koncentracija biti jednaka koncentraciji otopine u čaši
.
Masa (m) otopljene tvari u 500 mL otopine B, jednaka je masi (m) otopljene tvari u 300 mL otopine
.

Dopunite rečenicu.

Shematski prikaz otopina različitih koncentracija

Proučite shematski prikaz otopina različitih koncentracija iste tvari u 100 mL otopine i odgovorite na pitanja.

Najveću koncentraciju ima otopina u čaši
.
Ako iz otopine u čaši B ispari 50 mL otapala, koncentracija dobivene otopine bit će jednaka koncentraciji otopine u čaši
.
Ako se otopini u čaši C doda 300 mL otapala, njena će koncentracija biti jednaka koncentraciji otopine u čaši
.
Masa otopljene tvari u 500 mL otopine B, jednaka je masi otopljene tvari u 300 mL otopine
.