Roztoky - podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na

Report
Soubor prezentací: CHEMIE PRO I. ROČNÍK GYMNÁZIA
CH8 - Roztoky
Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová
Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo:
CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO
VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem České republiky.
Roztok
• homogenní směs dvou nebo více chemicky čistých
látek
• skládá se z:
a) disperzního prostředí = rozpouštědla
(látka, která je v soustavě v nadbytku)
b) dispergované látky = rozpouštěné látky
Vznik roztoku
+
rozpouštědlo
rozpouštěná
látka
roztok
obr.č.1 Vznik roztoku
Dělení roztoků podle skupenství
• pevné - slitiny kovů
• kapalné – čaj, tinktura
• plynné - čistý vzduch
obr.č.3 Čaj
obr.č.2 Bronz
obr.č.4 Zemní plyn
Dělení kapalných roztoků podle
velikosti částic
• roztok pravý…velikost částic < 10-9 m
• roztok nepravý = koloidní…velikost částic 10-9 až 10-7 m
obr.č.6 Koloiní roztok
Zlaté nanočástice– při
pohledu kolmo na
svazek bílého světla
nastává jasný rozptyl v
doplňkové barvě roztoku
– zelené
obr.č.5 Pravý roztok
Úkol
Zjisti pomocí internetových stránek co je
Tyndallův jev a zpracuj jako krátký referát.
Dělení roztoků podle rozpouštědla
• vodné
• benzínové
• ethanolové…
Organická rozpouštědla:
• diethylether, di-,tri-, tertrachlormetan,
methanol, aceton, benzen, toluen, propanon,
trichlorethen
Dělení pravých roztoků podle
vlastností rozpouštěné látky
1) roztoky neelektrolytů…roztoky látek, které se
nedisociují
•
rozpouštěné látky = nepolární či slabě polární látky,
elektroneutrální molekuly
• nevede elektrický proud
• roztok glukózy ve vodě
Dělení pravých roztoků podle
vlastností rozpouštěné látky
2) roztoky elektrolytů…roztok vzniká rozpuštěním
iontových sloučenin v polárním rozpouštědle
• rozpouštědlo vytrhává jednotlivé ionty z krystalové
mřížky rozpouštěné látky  volně pohyblivé, elektricky
nabité, ionty
• elektrolyt = kapalný roztok látky nebo tavenina, která je
schopna vést elektrický proud
• vede elektrický proud
• NaCl ve vodě
Dělení pravých roztoků podle
vlastností rozpouštěné látky
3) roztoky potenciálních elektrolytů…roztok iontů,
které vznikají po proběhnutí chemické reakce
(elektrolytické disociace)
• rozpouštěné látky s polárními vazbami jsou polárním
rozpouštědlem roztrženy a vzniklé ionty se rozptýlí
mezi molekulami rozpouštědla
• H2 + Cl2 → HCl disociovaná v H2O → H3O+ + Cl-
Vlastnosti roztoků
• teplota varu roztoku je vyšší než bod varu čistého
rozpouštědla
• teplota varu není konstantní
(stále se zvyšuje, protože se zvyšuje podíl
rozpouštěné látky vůči rozpouštědlu)
• mají nižší teplotu tání než rozpouštědlo
( Fridex…nemrznoucí směs)
Dělení roztoků podle mísitelnosti
jednotlivých složek
• nemísitelné…složky jsou vzájemně nerozpustné
necháme-li je po promíchání klidu  oddělení
složek (olej a voda)
obr.č.7 Nemísitelný roztok
• neomezeně mísitelné… tvoří homogenní roztok bez ohledu na
poměr rozpouštěné látky a rozpouštědla (voda a ethanol)
• omezeně mísitelné… tvoří homogenní roztok pouze v určitém
rozsahu poměru rozp. látky a rozpouštědla (NaCl a voda)
Rozpustnost látky
• je dána hmotností látky,která se za konstantních
podmínek (teploty, tlaku) rozpustí v určitém objemu
nebo hmotnosti rozpouštědla (většinou ve 100g) za
vzniku nasyceného roztoku
• lze ji najít v tabulkách
• rozpustnost látek na t a p udávají křivky rozpustnosti
Křivky rozpustnosti
obr.č.8 Křivky rozpustnosti
Dělení roztoků podle rozpustnosti
• nenasycený roztok…za daných podmínek se v něm
rozpustí ještě další množství rozpouštěné látky
• nasycený roztok…za daných podmínek se v něm další
množství rozpouštěné látky již nerozpustí
• přesycený roztok…vzniká z nasyceného
(odpařováním rozpouštědla, snížením teploty)
Složení roztoků
• se vyjadřuje udáním hmotnosti, objemu nebo
látkového množství rozpuštěné látky v roztoku, popř.
v rozpouštědle určitého objemu nebo hmotnosti
• u kapalných roztoků hovoříme o koncentraci roztoku
Způsoby vyjádření složení roztoků
• hmotnostní zlomek (procentuální koncentrace)
• objemový zlomek (objemová koncentrace)
• látková (molární) koncentrace = molarita
• molární zlomek (molové procento)
Hmotnostní zlomek látky A (wA)
• je definován jako podíl hmotnosti mA rozpuštěné
látky A a hmotnosti mR roztoku
wA 
mA
mR
• mR = mA + mr…hmotnost rozpouštědla
• vynásobení hmotnostního zlomku wA stem získáme
hmotnostní procento látky A
wA 
mA
mR
. 100 (%)
Hmotnostní zlomek látky A (wA)
Rozpuštěním 20 g látky (např. K2SO4) v 80 cm3 (~80 g) H2O získáme
20% roztok K2SO4
hmotnostní zlomek K2SO4 bude w = 0,2;
hmotnostní zlomek vody bude w = 0,8
+
voda
80 g
K2SO4
+
20 g
20% roztok K2SO4
=
100 g
obr.č.9 Hmotnostní zlomek
Příklad
Vypočítejte hmotnost 15% roztoku síranu draselného,
který připravíme rozpuštěním 20g K2SO4.
w K 2 SO 4  0,15
m K 2 SO 4  20g
mR 
mR 

m K 2 SO 4
w K 2 SO 4
20
g  133,33g
0.15
Rozpuštěním 20g K2SO4 získáme 133.33g 15% roztoku.
Příklad
Kolik gramů NaOH musíme navážit pro přípravu 350g
10% vodného roztok NaOH?
 0,1
w
NaOH
m
R(NaOH)
 350g
m
 w
NaOH
NaOH

m
R(NaOH)
m NaOH  0,1  350g  35g
Pro přípravu 350g 10% vodného roztoku NaOH
musíme navážit 35g NaOH.
Objemový zlomek látky A (A)
• je podíl objemu VA rozpuštěné látky A a objemu VR
roztoku
A 
VA
VR
• VR = VA + Vr…objem rozpouštědla
• vynásobení objemového zlomku  A stem získáme
objemové procento látky A
A 
VA
VR
. 100 (%)
Příklad
Alkoholický nápoj obsahuje 40 objemových % ethanolu.
Vypočítejte objem čistého ethanol a vody v 600cm3
tohoto nápoje.
 ethanolu  0,4 ; V roztoku  600cm
3
V ethanolu   ethanolu  V roztoku  0,4  600cm
V H 2 O  V roztoku  V ethanolu  600  240cm
3
3
 240cm
 360cm
3
3
Nápoj obsahuje 240cm3 čistého ethanolu a 360cm3 H2O.
Látková (molární) koncentrace látky A
(cA)
• podíl látkového množství nA látky A rozpuštěné
v roztoku o objemu V
cA 
nA
V
• jednotkou látkové koncentrace je mol·m-3, v chemii
se užívá jednotka mol·dm-3, jejímž symbolem je M
• 1M = 103 mol·m-3;
• pro koncentraci danou v mol·dm-3 se používá pojem
molarita
Molární koncentrace
+
voda
1 dm3
NH3
+
14 mol
roztok NH3
=
c = 14 mol∙dm-3
obr.č.10 Molární koncentrace
Nezapomeň !!!
c
n
V
n 
c
M.V
m
M
Co také už víte:
m
 
m
V
Příklad
Jaká je molarita roztoku, který obsahuje 4,24g Na2CO3
v 200cm3 roztoku?
c
n Na 2 CO 3
V
; n Na 2 CO 3 
a) výpočet
látkového
b) výpočet
molarity
m Na 2 CO 3
M
Na 2 CO
;M
3
-1
3
množství
:c 
Na 2 CO
 105.99g  mol
Na 2 CO
0.04mol
0.2dm
3
3
: n Na 2 CO 3 
 0.2mol  dm
4.24g
105.99g  mol
3
Roztok je 0,2 molární (značíme také 0,2M).
-1
 0.04mol
Molární zlomek látky A (xA)
• podíl látkového množství nA rozpuštěné látky A a
látkového množství všech složek roztoku
xA 
nA
n
i
i
• součet molárních zlomků všech složek roztoku se
musí rovnat jedné ∑xA = 1
• vynásobením molárního zlomku xA stem získáme
molové procento látky A
xA 
nA
n
i
. 100 (%)
i
Příklad
Urči molární zlomek jednotlivých prvků v Fe2O3
xFe v Fe2O3 je 2/5;
xO v Fe2O3 je 3/5;
Kontrola: xFe + xO = 1
Směšování roztoků
• Pro výpočet přípravy roztoků o nižší
koncentraci používáme:
• Křížové pravidlo
• Směšovací rovnici
Křížové pravidlo
Př:Kolik 10% a kolik 20% roztoku se musí smísit, aby vzniklo 0,5 kg
12% roztoku téže látky?
Řešení :
•
•
•
•
do levých rohů pomyslného čtverce zapíšeme výchozí koncentrace roztoků
do středu čtverce koncentraci výslednou
do kříže se odečítá nižší hodnota od vyšší
v pravých rozích se zapíší díly roztoku, který je třeba použít
20%
12 - 10 = 2díly
12%
10%
2 díly 20% + 8 dílů 10% roztoku =
10 dílů = 0,5kg
1 díl = 0,5:10 = 0,05kg
20 - 12 =8 dílů
Je třeba 2 . 0,05 = 0,1kg 20% roztoku a 8 . 0,05= 0,4kg 10% roztoku
Směšovací rovnice
• obsah látky je zadán v hmotnostních procentech (zlomku)
• všechny hodnoty musí mít stejný rozměr
• pokud se k ředění používá voda, tak má vždy koncentraci
rovnou nule
m1 . c1 + m2 . c2 = ( m1 + m2 ) . c
m1, m2
m1 + m 2 = m
c 1, c2
c
hmotnosti výchozích roztoků
celková hmotnost roztoku
koncentrace výchozích roztok
koncentrace výsledného roztoku
Směšovací rovnici i křížové pravidlo
• lze použít i pro výpočet OBJEMOVÝCH VELIČIN
• objemového zlomku ,
• objemových procent, látkové nebo hmotnostní koncentrace
V1. c1 + V2 c2 = ( V1 + V2) . c
V1 , V2
V1 + V2 = V
c1, c2
c
objemy roztoků
celkový objem roztoku
výchozí obsah látky nebo koncentrace
konečný obsah látky nebo koncentrace
Převod hmotnosti kapalin na objem
• v chemické praxi se zpravidla kapaliny neváží, ale odměřují
• hmotnost kapalin se na objem převádí pomocí hustoty
V =
V = objem kapaliny
m = hmotnost kapaliny
 = hustota kapaliny
m

Příklad
• Kolik g 5% roztoku je nutno přidat ke 100 g 50% roztoku, aby
vznikl roztok 20%?
Křížové pravidlo:
1 díl 50%………..2 dílům 5%
a) 50%
15dílů
1díl
100g………………x
20%
x = 2 . 100/1 = 200g (5%)
5%
30 dílů 2díly
Směšovací rovnice:
b) m1 . w1 + m2 . w2 = (m1 + m2) . w
100 . 50 + 5 m2 = (100 + m2) . 20
m2 = 200g
Je nutno přidat 200g 5% roztoku.
Příklady
1. Jaké procentuální složení má roztok, který vznikl
z 25g HCl a 150g vody?
(14,3%)
2. Jaký objem roztoku o látkové koncentraci 2 M
(2mol/dm3) lze připravit z 224 g KOH? (2 dm3)
3. Kolik gramů 5,5% HCl je třeba přidat k 250g 36%
roztoku téže kyseliny, aby vznikl 25% roztok?
(141,026 g)
4. Jaké množství 25% HCl potřebujeme na přípravu
2 litrů 10% HCl (ρ = 1,25g/ml)? (1000g 25%HCl)
Použité informační zdroje
obrázky č.[1,9,10] – autor Yvona Pufferová s použitím
http://office.microsoft.com/csz/images/results.aspx?qu=chemick%C3%A1+k%C3%A1dink
a&ex=1&origin=FX010132103#mt:2|is:4|
[2] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z http://www.fenetre24.com/heurtoir-tete-lionbronze-pi-372.html
[3] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z http://dbuklid.cz/caj
[4] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z http://www.tvrtm.cz/tri-petiny-obyvatel-si-prejivetsi-vyuzivani-zemniho-plynu-id-10023.html
[5] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z http://www.bdl-cee.com/banka-erlenmeyerova-sprepazkou-pc
[6] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z http://www.tecnicall.cz/clanek/2012-01-zlato/
[7] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z http://www.hhanky.estranky.cz/clanky/postupy--napady/plovouci-svicen-.html
[8] [online]. [cit. 2012-08-21]. Dostupné z
http://cwx.prenhall.com/petrucci/medialib/media_portfolio/text_images/FG14_08.JPG
Literatura
• MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. Olomouc: Nakladatelství
Olomouc, 2002. ISBN 80-7182-055-5.
• VACÍK, Jiří. Přehled středoškolské chemie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha,
1990. ISBN 80-04-26388-7.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační
číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A
FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO
V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem České republiky.

similar documents