Koligativna svojstva otopina

inkluzivni prikaz

Uvod

Za pouzdan rad automobilskog motora pri niskim temperaturama koristi se antifriz, smjesa etilen-glikola i vode.
Etilen-glikol, C₂H₄(OH)₂, gusta je i otrovna tekućina slatkastog okusa.
Navedena smjesa ima niže ledište od ledišta vode.
Zato se koristi zimi za hlađenje motora.

Uvod

Za pouzdan rad automobilskog motora pri niskim temperaturama koristi se antifriz, smjesa etilen-glikola i vode. Etilen-glikol, \(\ce{C2H4(OH)2}\), gusta je i otrovna tekućina slatkastog okusa. Navedena smjesa ima niže ledište od ledišta vode, zato se koristi zimi za hlađenje motora.

inkluzivni prikaz

Koligativna svojstva otopina su svojstva otopina nehlapljivih otopljenih tvari.

Ova svojstva ovise o koncentraciji otopljenih čestica, a ne o njihovoj prirodi.

Koligativnim svojstvima naziva se sljedeće pojave:

sniženje tlaka para
osmotski tlak
povišenje vrelišta (ebulioskopija)
sniženje ledišta (krioskopija)

Sniženje tlaka para

Iznad bilo koje tekućine postoji različit broj molekula tekućine koje uzrokuju neki tlak.
Taj se tlak naziva tlak para tekućine.

Eksperimentalno je utvrđeno da je tlak para otapala iznad otopine proporcionalan umnošku (•) množinskog udjela otapala, χ₀, i tlaka para čistog otapala, p⁰.

Izraz koji pokazuje tu ovisnost poznat je kao Raoultov zakon (čitaj Raulov zakon).

p = χ₀ ⋅ p⁰

Koligativna svojstva otopina su svojstva otopina nehlapljivih otopljenih tvari. Ova svojstva ovise o koncentraciji otopljenih čestica, a ne o njihovoj prirodi. Koligativnim svojstvima nazivaju se sljedeće pojave:

sniženje tlaka para
osmotski tlak
povišenje vrelišta
sniženje ledišta

Sniženje tlaka para

Iznad bilo koje tekućine postoji različit broj molekula tekućine koje uzrokuju neki tlak. Taj se tlak naziva tlak para tekućine.

Eksperimentalno je utvrđeno da je tlak para otapala iznad otopine proporcionalan umnošku množinskog udjela otapala, χ₀ , i para čistog otapala, p⁰ . Izraz koji pokazuje tu ovisnost poznat je kao Raoultov zakon (čitaj Raulov zakon).

\(p = \chi_\textrm{0} \cdot p^\textrm{0} \)

inkluzivni prikaz

U površinskom sloju otapala nalaze samo molekule otapala.

Neka količina tih molekula prelazi u parnu fazu.
U slučaju otopine, u površinskom sloju otopine nalaze se i čestice otopljene nehlapljive tvari koje ne isparavaju.

Zbog toga iz otopine u parnu fazu može prijeći manji (<) broj molekula otapala nego li što prelazi broj molekula u slučaju čistog otapala.

Budući da se u parnoj fazi otopine nalazi manji (<) broj molekula otapala nego li u parnoj fazi čistog otapala, tlak para otapala iznad otopine manji (<) je od tlaka para iznad čistog otapala.

Prema tome otopljena nehlapljiva tvar, primjerice saharoza, snižava tlak para iznad otopine u odnosu na čisto otapalo pri istoj temperaturi.

U površinskom se sloju otapala nalaze samo molekule otapala, i neka količina tih molekula prelazi u parnu fazu.

U slučaju otopine, u površinskom sloju otopine nalaze se i čestice otopljene nehlapljive tvari koje ne isparavaju. Zbog toga iz otopine u parnu fazu može prijeći manji broj molekula otapala u odnosu na broj molekula koji prelazi u parnu fazu kod čistog otapala.

Budući da se u parnoj fazi otopine nalazi manji broj molekula otapala nego li u parnoj fazi čistog otapala, tlak para otapala iznad otopine manji je od tlaka para iznad čistog otapala.

Prema tome otopljena nehlapljiva tvar, primjerice, saharoza, snižava tlak para iznad otopine u odnosu na tlak para čistog otapala pri istoj temperaturi.

inkluzivni prikaz

Riješeni primjer 1.

Koliko iznosi tlak para vode (H₂O) iznad vodene otopine fruktoze (C₆H₁₂O₆)s masenim udjelom (w) 10,0 %, ako tlak para iznad vode (p) pri 25 °C (t) iznosi 3,169 kPa?

Za koliko se snizio tlak para otopine fruktoze (C₆H₁₂O₆) u odnosu na tlak para vode (H₂O), kao čistog otapala?

Ako se pretpostavi da je razrijeđena otopina priređena otapanjem nehlapljive tvari B koja u otopini nije disocirana, tada je p_B⁰ = 0.

Iz toga možemo zaključiti da tlak para otapala iznad otopine ovisi samo o molekulama otapala A, p_A⁰.

Za tako razrijeđenu otopinu vrijedi Raoultov zakon.

p = χ_A ⋅ p_A⁰

Zbroj (+) množinskih udjela otapala χ_Ai otopljene tvari χ_B iznosi 1.

χ_A + χ_B = 1

prema tome:

χ_A = 1 – χ_B

slijedi:

p = (1 – χ_B) ⋅ p_A⁰

rješavanjem zagrade slijedi:

p = p_A⁰ – χ_B p⁰

Tlak para otapala A snižen je za iznos χ_B ⋅ p_A⁰.

Zadano je:

U 100 g 10,0%-tne (w) otopine masa (m) fruktoze (C₆H₁₂O₆) iznosi 10,0 g.

Masa vode (m, H2O) iznosi 90,0 g.

w (C₆H₁₂O₆) =10,0%
m (C₆H₁₂O₆) = 10,0 g

M_r(C₆H₁₂O₆) = 180,2
m (H₂O) = 90,0 g

M_r(H₂O) = 18,02
p (H₂O) = 3,169 kPa
t = 25 °C

Traži se:
p = ?

Izradak:

n (C₆H₁₂O₆) = m (C₆H₁₂O₆) / M (C₆H₁₂O₆)
= 10,0 g / 180,2 g mol^–1
= 0,0555 mol

n (H₂O) = m (H₂O) / M (H₂O)
= 90,0 g / 18,02 g mol^–1
= 4,99 mol

χ (C₆H₁₂O₆) = n (C₆H₁₂O₆) / n (C₆H₁₂O₆) + n (H₂O)
= 0,0555 mol / 0,0555 mol + 4,99 mol
= 0,0110 mol

χ (H₂O) = n (H₂O) / n (H₂O) + n (C₆H₁₂O₆)
= 4,99 mol / 4,99 mol + 0,0555 mol
= 0,989 mol

p = χ_A ⋅ p_A⁰
p = χ (H₂O) ⋅ p (H₂O)
p = 0,989 ⋅ 3,169 kPa
p = 3,134 kPa

Do rezultata možete doći na dva načina:

a) oduzimanjem (-) tlaka para otopine od tlaka para vode ili

b) množenjem (•) množinskog udjela otopljene tvari s tlakom para vode.

a)

Δp = p (H₂O) – p (otopina)Δp = 3,169 kPa – 3,134 kPa

Δp = 0,035 kPa

b)

Δp = χ (C₆H₁₂O₆) ⋅ p (H₂O)Δp = 0,011 ⋅ 3,169 kPa

Δp = 0,035 kPa

Odgovor:

Tlak para (p) iznad 10,0%-tne (w) otopine fruktoze (C₆H₁₂O₆) je 3,134 kPa.

Prema tome tlak para otopine u odnosu na vodu kao otapalo pri 25 °C (t) niži je za 0,035 kPa.

Riješeni primjer 1.

Koliko iznosi tlak para vode iznad vodene otopine fruktoze s masenim udjelom 10,0 %, ako tlak para iznad vode pri 25 °C iznosi 3,169 kPa? Za koliko se snizio tlak para otopine fruktoze u odnosu na tlak para vode, kao čistog otapala?

Ako se pretpostavi da je razrijeđena otopina priređena otapanjem nehlapljive tvari B koja u otopini nije disocirana, tada je \(p_\textrm{B}^\textrm{0} = 0 \). Iz toga možemo zaključiti da tlak para otapala iznad otopine ovisi samo o molekulama otapala A, \(p_\textrm{A}^\textrm{0}\).

Za tako razrijeđenu otopinu vrijedi Raoultov zakon.

\(p = \chi_\textrm{A} \cdot p_\textrm{A}^\textrm{0} \)

Zbroj množinskih udjela otapala \(\chi_\textrm{A}\) i otopljene tvari \(\chi_\textrm{B}\) iznosi 1.

\( \chi_\textrm{A} + \chi_\textrm{B} = 1\)

prema tome:

\(\chi_\textrm{A} = 1 – \chi_\textrm{B}\)

slijedi:

\(p = (1 – \chi_\textrm{B}) \cdot p_\textrm{A}^\textrm{0}\)

rješavanjem zagrade slijedi:

\(p = p_\textrm{A}^\textrm{0} – \chi_\textrm{B} p_\textrm{A}^\textrm{0}\)

Tlak para otapala A snižen je za iznos \(\chi_\textrm{B} \cdot p_\textrm{A}^\textrm{0}\) .

Zadano je:

U 100 g 10,0 %-tne otopine masa fruktoze iznosi 10,0 g, a masa vode 90,0 g.

\(
w(\ce{C6H12O6}) = \pu{10,0 \%}\)
\(m(\ce{C6H12O6}) = \pu{10,0 g} \)
\(M_\textrm{r}(\ce{C6H12O6}) = 180,2\)
\(m(\ce{H2O}) = \pu{90,0 g}\)
\(M_\textrm{r}(\ce{H2O}) = 18,02\)
\(p(\ce{H2O}) = \pu{3,169 kPa}\)
\( t = \pu{25 ^\circ C} \)

Traži se:
\( p = ? \)

Izradak:

\(
n(\ce{C6H12O6}) &= \dfrac{m(\ce{C6H12O6})}{M(\ce{C6H12O6})} \)
\(= \dfrac{\pu{10 g}}{\pu{180,2 g/mol}}\)
\(= \pu{0,0555 mol}\)

\( n(\ce{H2O}) = \dfrac{m(\ce{H2O})}{M(\ce{H2O})} \)
\(= \dfrac{\pu{90,0 g}}{\pu{18,02 g/mol}} \)
\(= \pu{4,99 mol} \)

\( \chi (\ce{C6H12O6}) = \frac{n(\ce{C6H12O6})}{n(\ce{C6H12O6}) + n(\ce{H2O})} \)
\( = \dfrac{\pu{0,0555 mol}}{\pu{0,0555 mol} + \pu{4,99 mol}} \)
\( = \pu{0,0110}\)

\( \chi (\ce{H2O}) = \frac{n(\ce{H2O})}{n(\ce{C6H12O6}) + n(\ce{H2O})} \)
\( = \dfrac{\pu{4,99 mol}}{\pu{0,0555 mol + 4,99 mol}} \)
\( = \pu{0,989}\)

\( p = \chi_{\textrm{A}}\cdot p_{\textrm{A}}^{0} \)
\( p = \chi (\ce{H2O})\cdot p(\ce{H2O}) \)
\( p = \pu{0,989 \cdot 3,169 kPa}\)
\( p = \pu{3,134 kPa} \)

Do rezultata možete doći na dva načina:
a) oduzimanjem tlaka para otopine od tlaka para vode

\( \Delta p = p(\ce{H2O}) – p(\textrm{otopina}) \)
\( \Delta p = \pu{3,169 kPa – 3,134 kPa} \)
\( \Delta p = \pu{0,035 kPa} \)

b) množenjem množinskog udjela otopljene tvari s tlakom para vode;

a)

\( \Delta p = p(\ce{H2O}) – p(\textrm{otopina}) \)
\( \Delta p = \pu{3,169 kPa – 3,134 kPa} \)
\( \Delta p = \pu{0,035 kPa} \)

b)

\( \Delta p = \chi (\ce{C6H12O6})\cdot p(\ce{H2O}) \\
\Delta p = \pu{0,011 \cdot 3,169 kPa} \\
\Delta p = \pu{0,035 kPa} \)

Odgovor:

Tlak para iznad 10,0 %-tne vodene otopine fruktoze je 3,134 kPa, prema tome tlak para otopine u odnosu na vodu kao otapalo pri 25 °C niži je za 0,035 kPa.

inkluzivni prikaz

Odaberite točan odgovor.

Tlak vodene pare čiste vode (p^o) pri 20 °C (t) iznosi 2,3388 kPa.

Izračunajte za koliko se snizi tlak pri istoj temperaturi iznad otopine koja sadrži 45,0 g (m)
uree, CO(NH₂)₂ otopljene u 550 g (m) vode (H₂O).

Odaberite točan odgovor.

Koliko iznosi tlak para (p) iznad 10,00%-tne (w) vodene otopine glicerola pri 25 °C (t).

Molekulska formula glicerola je C₃H₈O₃.

Tlak vodene pare (p) pri 25 °C iznosi 3,169 kPa.

Odaberite točan odgovor.

Tlak vodene pare čiste vode pri 20 °C iznosi 2,3388 kPa. Izračunajte za koliko se snizi tlak pri istoj temperaturi iznad otopine koja sadrži 45,0 g uree, \( \ce{CO(NH2)2} \), otopljene u 550 g vode.

Odaberite točan odgovor.

Koliko iznosi tlak para iznad 10,00%-tne vodene otopine glicerola
pri 25 °C .
Molekulska formula glicerola je \( \ce{C3H8O3} \). Tlak vodene pare pri 25 ° C iznosi 3,169 kPa.

inkluzivni prikaz

Osmotski tlak

Načinite jednostavan pokus kod kuće.
Na temelju pokusa ćete iznijeti zaključke o osmozi i osmotskom tlaku.

Životinjski mjehur (ili umjetna polupropusna membrana) napuni se otopinom saharoze (šećera) množinske koncentracije (c) 1 mol/L.

Otopina saharoze se prethodno oboji prehrambenom bojom i pričvrsti na staklenu cijev.

Mjehur se uroni u čašu s otopinom saharoze množinske koncentracije (c) 0,5 mol/L.

Staklena cijev se pričvrsti za stalak.

Tako složena aparatura ostavi se neko vrijeme.

Što primjećujete?

Osmotski tlak

Načinite jednostavan pokus kod kuće na temelju kojega ćete izvesti zaključke o i .

Životinjski mjehur (ili umjetna polupropusna membrana) napuni se otopinom saharoze množinske koncentracije 1 mol/L, koja se prethodno oboji prehrambenom bojom i pričvrsti na staklenu cijev. Mjehur se uroni u čašu s otopinom saharoze množinske koncentracije 0,5 mol/L, a staklena se cijev pričvrsti za stalak. Tako složena aparatura ostavi se neko vrijeme. Što primjećujete?

inkluzivni prikaz

U uskoj cjevčici porasao je nivo tekućine.

Molekule vode (H₂O) prolaze kroz polupropusnu membranu iz otopine saharoze manje (<) množinske koncentracije (c) u otopinu saharoze veće (>) množinske koncentracije (c).

Molekule prolaze do izjednačenja (=) koncentracija otopina s obje strane membrane.

Zbog toga se nivo tekućine u uskoj cjevčici povisio.

Navedena pojava naziva se osmoza.

U uskoj cjevčici podigao se nivo tekućine. Molekule vode prolaze kroz polupropusnu membranu iz otopine saharoze manje množinske koncentracije u otopinu saharoze veće množinske koncentracije do izjednačenja koncentracija otopina s obje strane membrane.

Zbog toga se nivo tekućine u uskoj cjevčici povisio. Navedena pojava naziva se osmoza.

inkluzivni prikaz

Osmoza je difuzija otapala kroz polupropusnu membranu iz otopine manje (<) koncentracije u otopinu veće (>) koncentracije.

Tlak koji je potreban da se uspostavi ravnoteža između dviju otopina različitih koncentracija odvojenih polupropusnom membranom naziva se osmotskim tlakom.

Osmozom molekule otapala prolaze kroz polupropusnu membranu sve dok se hidrostatski i osmotski tlak ne izjednače(=).

Osmoza je difuzija otapala kroz polupropusnu membranu iz otopine manje koncentracije u otopinu veće koncentracije. Tlak koji je potreban da se uspostavi ravnoteža između dviju otopina različitih koncentracija odvojenih polupropusnom membranom naziva se osmotskim tlakom.
Osmozom molekule otapala prolaze kroz polupropusnu membranu sve dok se hidrostatski i osmotski tlak ne izjednače.

inkluzivni prikaz

ρ ⋅ g ⋅ h = i ⋅ c ⋅ T

Hidrostatski tlak definiran je izrazom:

p = ρ ⋅ g ⋅ h

gdje je:
p – hidrostatski tlak
ρ – gustoća vodene otopine
g – gravitacijsko ubrzanje (9,81 m s^–2)
h – visina stupca

Izraz za izračunavanje osmotskog tlaka, \( \mathit{\Pi} \), izveo je J. H. van’t Hoff.

Π = i ⋅ c ⋅ R ⋅ T

Π = osmotski tlak

Mjerna jedinica osmotskog tlaka u SI sustavu je Pascal, Pa.

i = broj čestica nastalih otapanjem jedne molekule ili formulske jedinke spoja (za neelektrolitne otopine vrijedi i = 1)

c = množinska koncentracija otopine

R= opća plinska konstanta

T = termodinamička temperatura

Primjerice, otapanjem sljedećih tvari u vodi proizlazi da je:

\( \ce{C6H12O6(s) ->[H2O] C6H12O6(aq)} \)

i = 1

\( \ce{KCl(s) ->[H2O] K+(aq) + Cl–(aq)} \)

i = 2

\( \ce{Ca(NO3)2(s) ->[H2O] Ca^{2+}(aq) + 2NO3–(aq)}\)

i = 3

\(\rho \cdot g\cdot h = i \cdot c \cdot T\)

Hidrostatski tlak definiran je izrazom:

\(p = \rho \cdot g\cdot h \)

gdje je:
p – hidrostatski tlak
ρ – gustoća vodene otopine
g – gravitacijsko ubrzanje (9,81 m s^-2)
h – visina stupca

Više informacija o hidrostatskom tlaku možete pronaći u jedinici 5.1 Hidrostatski tlak u DOS-u Fizika 1.

Izraz za izračunavanje osmotskog tlaka, Π, izveo je J. H. van’t Hoff.

\( \mathit{\Pi} = i\cdot c\cdot R\cdot T \)

Π = osmotski tlak, mjerna jedinica u SI sustavu je Pascal, Pa.
i = broj čestica nastalih otapanjem jedne molekule ili formulske jedinke spoja (za neelektrolitne otopine vrijedi i = 1)
c = množinska koncentracija otopine
R = opća plinska konstanta
T = termodinamička temperatura

Primjerice, otapanjem sljedećih tvari u vodi proizlazi da je:

\(
\begin{align}
&\ce{C6H12O6(s) ->[H2O] C6H12O6(aq)}\quad i = 1 \\
&\ce{KCl(s) ->[H2O] K+(aq) + Cl–(aq)}\quad i = 2 \\
&\ce{Ca(NO3)2(s) ->[H2O] Ca^{2+}(aq) + 2NO3–(aq)}\quad i = 3
\end{align}
\)

inkluzivni prikaz

Riješeni primjer 2.

Izračunajte osmotski tlak (Π) otopine kalcijeva nitrata, Ca(NO₃)₂, množinske koncentracije (c) 0,0500 mol dm^–3 pri 25 °C (t).

Zadano je:

c (Ca(NO₃)₂ ) = 0,0500 mol dm^–3
t = 25 °C

Traži se:

Π = ?

Izradak:

Π = i ⋅ c ⋅ R ⋅ T

Ca(NO₃)₂(s) → Ca²⁺(aq) + 2NO^3–(aq)

Kalcijev nitrat, Ca(NO₃)₂ je sol potpuno disocirana u vodi.
Budući da jedna formulska jedinka disocira na tri iona, i = 3.

T = 25 °C + 273 = 298 K
Π = 3 ⋅ 0,0500 mol dm^–3 ⋅ 8,314 × 10³ Pa dm³ mol^-1 K^-1 ⋅ 298 K
Π= 371,6 × 103 Pa
Π = 371,6 kPa

Odgovor:

Osmotski tlak (Π )otopine kalcijeva nitrata, Ca(NO₃)₂, množinske koncentracije 0,0500 mol dm^–3 (c) pri 25 °C (t) iznosi 371,6 kPa.

Riješeni primjer 2

Izračunajte osmotski tlak otopine kalcijeva nitrata, \( \ce{Ca(NO3)2}\) , množinske koncentracije 0,0500 mol/dm³ pri 25 °C.

Zadano je:

\( c(\ce{Ca(NO3)2) = \pu{0,0500 mol/dm3}}\\
t = \pu{25 ^\circ C}\)

Traži se:

Π= ?

Izradak:

\( \mathit{\Pi} = i c R T \)

\( \ce{Ca(NO3)2(s) ->[H2O] Ca^{2+}(aq) + 2NO3–(aq)} \)
Kalcijev nitrat je sol potpuno disocirana u vodi. Budući da jedna formulska jedinka disocira na tri iona,

\( i = 3 \).

\( \begin{align}
& T = \pu{25 ^\circ C + 273 K = 298 K} \\
&\mathit{\Pi} = \pu{3 } \:\cdot \: \pu{0,0500 \: mol/dm3} \: \cdot \: \pu{8,314 \times 10^3 Pa dm3/mol K} \: \cdot \: \pu{298 K} \\
&\mathit{\Pi} = \pu{371,6 \times 10^3 Pa} \\
&\mathit{\Pi} = \pu{371,6 kPa}
\end{align} \)

Odgovor:

Osmotski tlak otopine kalcijeva nitrata, \( \ce{Ca(NO3)2} \), množinske koncentracije 0,0500 mol dm^-3 pri 25 °C iznosi 371,6 kPa.

inkluzivni prikaz

Vrelište i ledište otopina

Sniženje tlaka para iznad otopine neke nehlapljive otopljene tvari utječe na vrelište i ledište otopina.

Otopina ima niže (<) ledište u odnosu na čisto otapalo.

Otopina ima više (>) vrelište u odnosu na čisto otapalo.

Proučite p–T dijagram za otapalo i otopinu.

Vrelište i ledište otopina

Sniženje tlaka para iznad otopine neke nehlapljive otopljene tvari utječe na vrelište i ledište otopina. Otopina ima niže ledište, a više vrelište u odnosu na čisto otapalo.

Proučite p–T dijagram za otapalo i otopinu.

inkluzivni prikaz

Puna krivulja prikazuje tlak para čistog otapala.

Crtkana krivulja prikazuje tlak para otopine nehlapljive tvari.

Povišenje vrelišta i sniženje ledišta, važna su koligativna svojstva otopina.

Puna krivulja prikazuje tlak para čistog otapala, a crtkana tlak para otopine nehlapljive tvari. Povišenje vrelišta i sniženje ledišta, važna su koligativna svojstva otopina.

inkluzivni prikaz

Riješeni primjer 3.

Slika prikazuje otapanje 10,0 g saharoze (C₁₂H₂₂O₁₁) i 10,0 g natrijevog klorida (NaCl) u vodi.

U kojoj otopini očekujete veći (>) broj čestica nehlapljive tvari?

Pretpostavku provjerite računom.

Zadano je:

m(C₁₂H₂₂O₁₁) = 10,0 g

m(NaCl) = 10,0 g

Traži se:

N(C₁₂H₂₂O₁₁) = ?

N(Na⁺) = ?

N(Cl^–) = ?

Izradak:

Budući da je molarna masa (M) saharoze (C₁₂H₂₂O₁₁) veća (>) od molarne mase (M) natrijevog klorida (NaCl), manji (<) je broj molekula saharoze (\(\ce{C12H22O11}\)) od broja formulskih jedinki natrijevog klorida (\(\ce{NaCl}\)).

\( \begin{align}
N(\ce{C12H22O11}) &= \dfrac{m(\ce{C12H22O11})}{M(\ce{C12H22O11})}\cdot N_{\textrm{A}} \\
&= \dfrac{\pu{10,0 g}}{\pu{342,30 g mol-1}}\cdot \pu{6,022 \times 10^{23} mol-1} \\
&= \pu{1,76 \times 10^{22}} \end{align} \)
\( \begin{align}
N(\ce{NaCl}) &= \dfrac{m(\ce{NaCl})}{M(\ce{NaCl})}\cdot N_{\textrm{A}}
&= \dfrac{\pu{10,0 g}}{\pu{58,44 g mol-1}} \cdot \pu{6,022 \times 10^{23} mol-1}\\
&= \pu{1,03 \times 10^{23}}
\end{align} \)

Otapanjem u vodi broj molekula saharoze (\(\ce{C12H22O11}\)) ostaje nepromijenjen.

\( \ce{C12H22O11(s) ->[H2O] \ce{C12H22O11(aq)}} \)

\( N(\ce{C12H22O11(aq)) = \pu{1,76}\times 10^{22}} \)

Disocijacijom natrijevog klorida (NaCl) u vodi broj iona dvostruko je veći (>) od broja formulskih jedinki.

\( \ce{NaCl(s) ->[H2O] Na+(aq) + Cl-(aq)} \)

\( N(\ce{Na+}) + N(\ce{Cl-}) = 2N(\ce{NaCl}) = 2\cdot \pu{1,03 \times 10^{23} = 2,06 \times 10^{23}} \)

Budući da vrelište i ledište otopine ovise o broju čestica, važno je znati da je saharoza (\(\ce{C12H22O11}\)) molekulski kristal koji u vodi ne disocira.

Natrijev klorid (\(\ce{NaCl}\)) je ionski kristal koji disocira u vodenoj otopini.
Na taj način povećava broj čestica u otopini.

Riješeni primjer 3

Slika prikazuje otapanje 10,0 g saharoze i 10,0 g natrijeva klorida u vodi. U kojoj otopini očekujete veći broj čestica nehlapljive tvari? Pretpostavku provjerite računom.

Zadano je:

m(C₁₂H₂₂O₁₁) = 10,0 g

m(NaCl) = 10,0 g

Traži se:

N(C₁₂H₂₂O₁₁) = ?

N(Na⁺) = ?

N(Cl^–) = ?

Izradak:

Budući da su mase saharoze i natrijeva klorida jednake, zbog veće molarne mase množina saharoze je manja od množine natrijeva klorida. Prema tome, može se pretpostaviti, da je broj molekula saharoze manji od broja formulskih jedinki natrijeva klorida.

\( \begin{align}
N(\ce{C12H22O11}) &= \dfrac{m(\ce{C12H22O11})}{M(\ce{C12H22O11})}\cdot N_{\textrm{A}} \\
&= \dfrac{\pu{10,0 g}}{\pu{342,30 g mol-1}}\cdot \pu{6,022 \times 10^{23} mol-1} \\
&= \pu{1,76 \times 10^{22}} \end{align} \)
\( \begin{align}
N(\ce{NaCl}) &= \dfrac{m(\ce{NaCl})}{M(\ce{NaCl})}\cdot N_{\textrm{A}}
&= \dfrac{\pu{10,0 g}}{\pu{58,44 g mol-1}} \cdot \pu{6,022 \times 10^{23} mol-1}\\
&= \pu{1,03 \times 10^{23}}
\end{align} \)

Otapanjem u vodi broj molekula saharoze ostaje nepromijenjen.

\( \ce{C12H22O11(s) ->[H2O] \ce{C12H22O11(aq)}} \)

\( N(\ce{C12H22O11(aq)) = \pu{1,76}\times 10^{22}} \)

Disocijacijom natrijeva klorida u vodi broj iona dvostruko je veći od broja formulskih jedinki.

\( \ce{NaCl(s) ->[H2O] Na+(aq) + Cl-(aq)} \)
\( N(\ce{Na+}) + N(\ce{Cl-}) = 2N(\ce{NaCl}) = 2\cdot \pu{1,03 \times 10^{23} = 2,06 \times 10^{23}} \)

Odgovor: Saharoza je molekulski kristal koji u vodi ne disocira, za razliku od natrijeva klorida, koji je ionski kristal te disocira u vodenoj otopini i na taj način također povećava broj čestica u otopini.

inkluzivni prikaz

Općenito za razrijeđene otopine se može izračunati povišenje vrelišta otopine:

ΔT = i ⋅ K_b ⋅ b

ΔT– povišenje vrelišta otopine
i – broj iona nastalih otapanjem jedinke tvari
K_b – ebulioskopska konstanta otapala
b– molalnost

K_b je oznaka za ebulioskopsku konstantu otapala ili molalnu konstantu povišenja vrelišta.
Ebulioskopska konstanta za vodu iznosi 0,52 K kg mol^-1 .
To znači da se otapanjem 1 mola bilo koje tvari, koja ne disocira, u 1 kg vode, vrelište otopine povisi za 0,52 K (ili 0,52 °C) u odnosu na vrelište vode.

Za koliko se snizi ledište otopine, može se izračunati prema formuli:

ΔT = i ⋅ K_f ⋅ b

K_f je oznaka za krioskopsku konstantu otapala ili molalnu konstantu sniženja ledišta.

Krioskopska konstanta za vodu iznosi 1,86 K kg mol^-1.
Ako se 1 mol tvari koja ne disocira otopi u 1 kg vode, ledište vode se snizi za 1,86 K (1, 86 C°).

Zimi se u gradovima troše velike količine soli (smjese različitih vrsta soli) da se spriječi zaleđivanje cesta i da se ljudima omogući sigurnije kretanje po njihovom gradu.

Istražite može li ta sol imati i negativan utjecaj na okoliš?

Sol šteti biljkama, ona nagriza fasade zgrada, šteti automobilima.
Sva ta sol završi u tlu, a možda i u podzemnim vodama.
U nekim njemačkim gradovima su zabranili koristiti sol u te svrhe na ulicama i svim površinama kojima se kreću pješaci.
Umjesto soli predložili su pijesak ili piljevinu.

Piljevina je posebno dobra jer se može prikupiti i kompostirati nakon što se led i snijeg rastale.

Općenito za razrijeđene otopine se može izračunati povišenje vrelišta otopine:

\( \Delta T = i\cdot K_{\textrm{b}}\cdot b \)

ΔT – povišenje vrelišta otopine
i – broj iona nastalih otapanjem jedinke tvari
K_b – ebulioskopska konstanta otapala
b – molalnost

K_bje oznaka za ebulioskopsku konstantu otapala ili molalnu konstantu povišenja vrelišta. Ebulioskopska konstanta za vodu iznosi 0,52 K kg mol^-1. To znači da se otapanjem 1 mola bilo koje tvari, koja ne disocira, u 1 kg vode, vrelište otopine povisi za 0,52 K (0,52 °C) u odnosu na vrelište vode.

Za koliko se snizi ledište otopine, može se izračunati prema formuli:

\( \Delta T = i\cdot K_{\textrm{f}}\cdot b \)

K_f je oznaka za krioskopsku konstantu otapala ili molalnu konstantu sniženja ledišta. Krioskopska konstanta za vodu iznosi 1,86 K kg mol^-1. Ako se 1 mol tvari koja ne disocira otopi u 1 kg vode, ledište vode se snizi za 1,86 K (1,86 °C).

Zimi se u gradovima troše velike količine soli (smjese različitih vrsta soli) da se spriječi zaleđivanje cesta i da se ljudima omogući sigurnije kretanje po njihovom gradu. No, istražite može li ta sol imati i negativan utjecaj na okoliš?

Sol šteti biljkama, ona nagriza fasade zgrada, šteti automobilima, konačno sva ta sol završi u tlu, a možda i u podzemnim vodama. U nekim njemačkim gradovima su zabranili koristiti sol u te svrhe na ulicama i svim površinama kojima se kreću pješaci. Umjesto soli predložili su pijesak ili piljevinu. Piljevina je posebno dobra zbog toga što se nakon što se led i snijeg rastale može prikupiti i kompostirati.

inkluzivni prikaz

Odaberite točan odgovor.

Vrelište koje od otopina množinskih koncentracija (c) 0,4 mol dm^–3 je jednako (=) vrelištu vodene otopine natrijeva klorida (NaCl) množinske koncentracije (c) 0,6 mol dm^–3?

Odaberite točan odgovor.

Vrelište koje od otopina množinskih koncentracija 0,4 mol/dm³ je jednako vrelištu vodene otopine natrijeva klorida množinske koncentracije 0,6 mol/dm³ ?

inkluzivni prikaz

Na kraju

Riješite zadatak.

Ponovite nastavne sadržaje obrađene u ovoj jedinici DOS-a.

Na kraju…

Riješite zadatak i ponovite nastavne sadržaje obrađene u ovoj jedinici DOS-a.

inkluzivni prikaz

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1			Periodni sustav elemenata prema preporukama IUPAC-a (2013.) Gustoća tekućina i čvrstih tvari iskazana je u g/cm³ pri 25 °C; gustoća plinova u g/L pri 25 °C. Vrijednosti vrelišta i tališta određene su pri 101 325 Pa.
2
3
4
5
6
7

lantanoidi
aktinoidi

Periodni sustav elemenata prema preporukama IUPAC-a (2013.)

Koligativna svojstva otopina

Uvod

Uvod

Sniženje tlaka para

Sniženje tlaka para

Dopunite rečenicu.

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Dopunite rečenicu.

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Osmotski tlak

Osmotski tlak

Istraži - Osmoza

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Vrelište i ledište otopina

Vrelište i ledište otopina

Dopunite rečenicu.

Dopunite rečenicu.

Odaberite točan odgovor.

Dopunite rečenicu.

Dopunite rečenicu.

Odaberite točan odgovor.

Na kraju

Na kraju…

Pokrenite interakciju

Odaberite točan odgovor.

Dopunite rečenicu.

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Dopunite rečenicu.

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.