Woda jako Rozpuszczalnik i Dysocjacja Elektrolitów, Schematy z Inżynieria biomedyczna

Pobierz Woda jako Rozpuszczalnik i Dysocjacja Elektrolitów i więcej Schematy w PDF z Inżynieria biomedyczna tylko na Docsity!

PODSTAWY CHEMII

INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA Wykład 2

Plan wykładu II,III

 Woda jako rozpuszczalnik  Zjawisko dysocjacji  Równowaga w roztworach elektrolitów i co z tego wynika  Bufory  Hydroliza soli

Terminologia

 Nienasycony: to taki roztwór, w którym w danych warunkach ciśnienia i temperatury można rozpuścić jeszcze pewną ilość substancji.

 Nasycony: to taki, w którym w danej temperaturze w danej ilości rozpuszczalnika nie da się już rozpuścić więcej substancji rozpuszczonej

 Przesycony: roztwór o stężeniu większym od stężenia roztworu nasyconego w danej temperaturze. Roztwory przesycone są przykładami substancji w stanie termodynamicznym niestabilnym metatrwałym.

Własności wody (1)

 wzór sumaryczny H 2 O (Henry Cavendish 1781)  strukturalny-cząsteczka wody jest nie jest liniowa  wiązanie w grupach O-H jest kowalencyjne  pary elektronów w każdym wiązaniu O-H wody nie są równomiernie rozłożone pomiędzy dwoma atomami  elektrony w każdym wiązaniu O-H są przesunięte w stronę atomu tlenu i jego wolnych par  atom tlenu zyskuje nieduży dodatkowy ładunek ujemny (-2) a atomy H dodatkowy ładunek dodatni (+)

Wiązanie kowalencyjne

O

H (^) H

-2

 (^) 

Elektrolity i dysocjacja elektrolityczna

Elektrolity

 związki, które w stanie stopionym lub

w roztworach wodnych przewodzą

prąd elektryczny (Arrhenius 1886)

 nośnikami ładunku elektrycznego w

elektrolitach są jony, czyli atomy lub

grupy atomów posiadające wypadkowy

ładunek elektryczny

Elektrolity i dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna  samorzutny rozpad cząsteczek elektrolitu na jony pod wpływem rozpuszczalnika  rozpad na jony może być całkowity lub częściowy (elektrolity mocne lub słabe )  wielkość rozpadu na jony określa stopień dysocjacji α:

o co

c

n

n

gdzie: α - stopień dysocjacji (0 ≤  ≤1) c – stężenie molowe jonów powstałych w wyniku dysocjacji, co - początkowe stężenie molowe elektrolitu

Mechanizm dysocjacji elektrolitycznej

Ew=Eat+Ejon

 r

w powietrzu  = 1 w wodzie  = 80

Ejon(=1)>Ejon(=80)

E (^) w(=1)>E (^) jon(=80)

Solwatacja-

orientacja cząsteczek rozpuszczalnika

Warunki zachodzenia dysocjacji

 Rozpuszczalnik musi mieć odpowiednio dużą wartość względnej przenikalności dielektrycznej (warunek konieczny ale niewystarczający !!!)

 Rozpuszczona substancja musi posiadać w swoich cząsteczkach wiązanie jonowe lub atomowe spolaryzowane

 Rozpad cząsteczek na jony przy spełnieniu powyższych warunków zachodzi w wyniku zderzeń termicznych, efektów orientacji dipoli rozpuszczalnika wokół dysocjujących cząsteczek, a także na skutek złożonych oddziaływań między cząsteczkami rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej.

a związki niejonowe?

Etanol C 2 H 5 OH

polarna grupa OH może tworzyć połączenie

(wiązanie wodorowe) z cząsteczkami wody

Roztwory elektrolitów

Wiązanie w cząsteczce przed rozpuszczeniem

Moc elektrolitu

elektrolity mocne elektrolity słabe  1  << jonowe NaCl, KNO 3 - kowalencyjne- spolaryzowane

HCl, HNO 3 NH3(aq), CH 3 COOH

Eksperymentalny dowód dysocjacji

1M CH 3 OH(aq) NieelektrolitSubstancja rozpuszczona składasię tylko z cząsteczek

1M NaCl (^) (aq) Mocny elektrolit: substancjarozpuszczona zawiera jony

1M CH 3 COOH (^) (aq) słaby elektrolit: substancjarozpuszczona składa się cząsteczek (głównie) i jonów

Dysocjacja zasad

 Dysocjacja zasad - kationy metalu i aniony grup wodorotlenowych M e ( O H )  M e n ^  n O H  n

N a O H  N a ^  O H 

Efektem dysocjacji kwasów jest pojawienie się kationów wodorowych, skutkiem dysocjacji zasad - pojawienie się w roztworze anionów wodorotlenowych

N H  H O  N H ^  O H 

3 2 4

  

  

 

 

 

 

Al(OH) Al OH

Al(OH) Al(OH) OH

Al(OH) Al(OH) OH

2 3

2 2

3 2

Dysocjacja soli

 Większość soli należy do elektrolitów mocnych

 Sole rozpadają się na kation(y) metalu i anion(y) reszty kwasowej:

 

 

 

 

2 4

3 2 4 3

2 3

2 3

2 2

Fe (SO ) 2Fe 3SO

BaSO Ba SO

PbI Pb 2I

NaCl Na Cl