POGLAVLJE 3 - topnost

Question 1

Šta je topnost?

Answer 1

Topnost je količina supstance koja se može rastvoriti u određenom rastvaraču pod određenim uslovima. Interakcija između molekula rastvarača i supstance koja se rastvara naziva se solvatacija (ako je rastvarač voda - hidratacija). Rastvorljivost supstance se objašnjava pomoću polarnosti. Kod rastvaranja važi empirijsko pravilo: Slično se rastvara u sličnom. Polarne supstance (npr. NaCl) se dobro rastvaraju u polarnim rastvaračima (npr. voda), a nepolarne u nepolarnim. Kod rastvorljivosti važnu ulogu ima i vodikova veza. Rastvor koji se nalazi u ravnoteži i ne može rastvoriti više supstance naziva se zasićeni rastvor. Za teško rastvorljive supstance rastvorljivost se može procijeniti na osnovu vrijednosti proizvoda rastvorljivosti.

Question 2

Šta je otopljena tvar?

Answer 2

spoj koji se otapa u otopini (može biti čvrsta, tečna ili plinovita)

Question 3

Šta je rastvarač?

Answer 3

jedinjenje (obično tečno) koje otapa otopljenu supstancu

Question 4

Kako topnost ovisi o temperaturi?

Answer 4

Rastvorljivost date otopljene supstance u datom rastvaraču obično zavisi od temperature. Za mnoge čvrste materije rastvorene u tečnoj vodi, rastvorljivost teži da odgovara porastu temperature. Kako se molekuli vode zagrijavaju, oni brže vibriraju i sposobniji su za interakciju i razbijanje otopljene tvari.
-primjer: više šećera će se rastopiti u vreloj vodi nego u hladnoj

Question 5

Šta je razlika kada je u pitanju topnost gasova (korelacija sa temperaturom) ?

Answer 5

Rastvorljivost gasova pokazuje suprotan odnos sa temperaturom; to jest, kako temperatura raste, topljivost gasa ima tendenciju da se smanji. U slici rastvorljivosti u odnosu na temperaturu, uočit ćemo kako rastvorljivost raste sa povećanjem temperature za soli i opada sa povećanjem temperature za gasove.

Question 6

Kako topnost ovisi od tlaka/pritiska?

Answer 6

Pritisak ima zanemariv uticaj na rastvorljivost čvrstih i tečnih rastvora, ali ima snažan uticaj na rastvore sa gasovitim rastvorima. Ovo je očigledno svaki put kada otvorite limenku soda; šištanje iz limenke je zbog činjenice da je njen sadržaj pod pritiskom, što osigurava da soda ostane gazirana (tj. da ugljični dioksid ostane otopljen u otopini). Zaključak iz ovoga je da rastvorljivost gasova ima tendenciju korelacije sa povećanjem pritiska.

Question 7

Koja su 4 pravila rastvorljivosti?

Answer 7

Ovo su opšta pravila za procenu rastvorljivosti u vodenom rastvoru:
–>Sve soli alkalnih metala i amonijuma su rastvorljive.
–>Svi nitrati i perhlorati su rastvorljivi.
–>Svi karbonati i hidroksidi su nerastvorljivi.
–>Svi sulfidi su nerastvorljivi.

Question 8

Objasni izraz: “Slično se rastvara u sličnom”

Answer 8

Popularna izreka koja se koristi za predviđanje rastvorljivosti je „Slično rastvara slično”. Ova izjava ukazuje da će se otopljena supstanca najbolje otopiti u rastvaraču koji ima sličnu hemijsku strukturu; sposobnost rastvarača da otapa različita jedinjenja zavisi prvenstveno od njegovog polariteta. Na primjer, polarna otopljena tvar kao što je šećer je vrlo topiva u polarnoj vodi, manje topiva u umjereno polarnom metanolu i praktički nerastvorljiva u nepolarnim rastvaračima kao što je benzen. Nasuprot tome, nepolarna otopljena tvar kao što je naftalen je nerastvorljiva u vodi, umjereno rastvorljiva u metanolu i visoko rastvorljiva u benzenu.

Question 9

Kako znamo odrediti topnost kada u primjeru postoje dva iona porijeklom iz dva (ili više) spojeva? (detaljno na primjeru CuSO4 i CaSO4)

Answer 9

Efekt zajedničkog iona je termin koji opisuje smanjenje rastvorljivosti jonskog jedinjenja kada se u smjesu doda so koja sadrži ion koji već postoji u hemijskoj ravnoteži. Ovaj efekat se najbolje može objasniti Le Chatelierovim principom.

CaSO4 <–> Ca (+2) + SO4 (-2) *ugl. ostane u čvrstom obliku, jer je slabo rastvorljiv

-dodamo CuSO4; imamo sulfatne ione porijeklom iz 2 supstance. Jer je CuSO4 jako dobro topan, uzimamo u obzir samo dodatak SO4 iona

-Ioni sulfata koji su disocirani od bakar sulfata već su prisutni u smjesi zbog blage disocijacije kalcijum sulfata. Dakle, ovo dodavanje sulfatnih jona stavlja pritisak na prethodno uspostavljenu ravnotežu. Le Chatelierov princip nalaže da dodatni pritisak na ovoj strani proizvoda ravnoteže rezultira pomjeranjem ravnoteže prema strani reaktanata. Zbog pomaka prema strani reaktanta, rastvorljivost slabo rastvorljivog kalcijum sulfata je još više smanjena.

Question 10

Kako promjena temperature djeluje na topnost tvrdih tvari?

Answer 10

-sve ovisi od toga da li je reakcija endotermna ili egzotermna; što objašnjava Le Ch. princip

a) H(solvatacije)>0 -reakcija je endotermna. Zbog povećanja temperature, dešava se određeno povišenje pritiska na strani reaktanta. Da bi se ta promjena ublažila L.C. princip objašnjava da se ravnoteža pomjeri u smjeru produkata. Taj postupak uzrokuje povećavanje topnosti tvrde supstance.

b) H(solvatacije)<0 - reakcija je egzotermna. Zbog povećanja temperature na strani produkata, L.C. objašnjava to da se pritisak pomjera u stranu reaktanata, te na taj način se smanjuje topnost tvrdih tvari.

Question 11

Kako je povezana kinetička energija sa topnosti plinova?

Answer 11

U razumijevanju utjecaja temperature na topljivost plinova, prvo je važno zapamtiti da je temperatura mjera prosječne kinetičke energije. Kako temperatura raste, kinetička energija raste. Veća kinetička energija rezultira većim molekularnim kretanjem čestica plina. Kao rezultat toga, veća je vjerovatnoća da će čestice plina otopljene u tekućini pobjeći u plinsku fazu, a manja je vjerovatnoća da će se postojeće čestice plina rastvoriti. I obrnuto je tačno. Trend je dakle sljedeći: povišene temperature znače manju rastvorljivost, a snižene temperature veću rastvorljivost.

Question 12

Da li miješanje čvrste tvari u vodi uzrokuje brže rastapanje?

Answer 12

Ne, uzrokuje samo to da čestica na brži način dođe u stanje ravnotežja, a na topnost ne utječe gotovo nikako.

Question 13

Zbog čega je loša odluka otvoriti limenku u prostoru niskog tlaka?
osvrni se na Henrijev zakon

Answer 13

Gaziranost sode potiče od otopljenog CO2
, djelomično u obliku ugljične kiseline. Koncentracija CO2
rastvorena u sodi zavisi od količine pritiska okoline koja pritiska tečnost. Stoga će limenka sode biti pod pritiskom kako bi održala željeni CO2
koncentracija. Kada se limenka otvori u okolinu sa nižim pritiskom (npr. u ambijentalnoj atmosferi), soda će brzo “ispusiti” (CO2
će izaći iz rastvora) brzinom koja zavisi od okolnog atmosferskog pritiska. Ako se limenka sode otvori u okruženju nižeg pritiska, ovo ispuštanje gasa će biti brže i stoga eksplozivnije (i opasnije) nego u okruženju visokog pritiska.

Question 14

Kako je nastala formula Ksp? (topnostnog produkta)

Answer 14

Na bazi ravnoteže u heterogenim sistemima, razlikujemo topnost oborina:
1) rastapanje K1=(AgCl aq)
2) disocijacija Kdis= Ag+ + Cl-/AgCl (aq)
K1*Kdis=Ksp=aktivnost iona se pomnoži!

Question 15

Objasni tvorbu koordinaijskih spojeva?

Answer 15

-između metala i liganda se tvore kompleksni spojevi
-što je veća konstanta formacije, to je kompleks stabilniji

Question 16

Vplivi na topnost tvrdih supstanci?

Answer 16

-pH
-ligandi
-elektroliti (zbog djelovanja na ionsko moč-povećava se topnost uglavnom)
-prirode topila ; primjer voda, etanol i AgCl….
AgCl dobro reagira sa H2o, ali dodatkom etanola se slabi topnost zbog disocijacije istog
-temperatura (izuzetak CaCO3)

Question 17

Kada je topnost ovisna od pH?

Answer 17

• onda kada se dešava interakcija sa H+/OH- ionima;

*anioni sa bazičnim lasnostima (PO4(-3), CO3(-2), S(-2))
-nakisamo, više se rastopi

*kationi sa kiselim lasnostima ( ioni metala)
-nakisamo, više se rastopi
-dodavanjem vode u komplekse, kompleks postaje kiselina, tj. daje protone

*hidroksidi-> zemljoalkalni i alkani metalio, metali prelazni
-ako doadmo OH- ione, ravnoteža će se pomjeriti u smjer nerastopljenog
* u sva tri primjera, kiselina pomaga, ali baza ne!

Question 18

Kako zaustaviti kemijsku reakciju?

Answer 18

-ako hoćemo zasustaviti reakciju, dodajemo kiselinu u kiselinu, a bazu u bazu

Question 19

pH i topnost PbF2 i PbCl2 objasni!

Answer 19

PbF2 <–> Pb+2 + 2F-

*teži da formira što više F- iona

-reakciji dodamo vodikove ione, tvori se HF—-> RASTE TOPNOST PbF2

*kada dodajemo vodikove ione u F-, CO3- smanjuje se pH, a topnost raste

PbCl2 <–> Pb+2 + 2Cl-

-ako dodamo vodikove ione, neće nastati HCl, jer Cl- nije dovoljno jaka baza, da bi se formirala jaka kiselina HCl

-u ovom slučaju se samo smanjuje pH, jer imamo presežek vodikovih iona

Question 20

Ravnotežja u heterogenim sistemima –> topnost oborina (razloži kako nastaje topnostni produkt kao formula)

Answer 20

Naprimjer, ako imamo srebrov klorid AgCl, imamo konstantu Kl=(agcl)aq/(agcl)s je zapravno konstanta prehoda iz tvrdog u tekuće stanje

-izostavimo konc. u tvrdom stanju, tj. pišemo kao molski delež da je jedan, ali se agcl u aq stanju razlaže na ione Ag+ i Cl- ione-to jeste disocira

-kada pomnožimo konstantu disocijacije i konstantu prelaza iz tvrdog u tekuće stanje, dobijemo konstantu topnosti koja ovisi od kojih je elemenata spoj

*topnost:koncentracijav svih rastopljenih zvrsti u vodnoj rastopini, koji izlaze iz istog spoja

Question 21

Raspodjela između dvije tekuće faze I2(ag)<->I2(org) primjer

Answer 21

-ako uzmemo ovaj primjer, dobijemo da je konstanta Kd(distrubucije/porazdelitve)
Kako dolazi do kreiranja iste?
Postoje spojevi koji se ne miješaju sa vodom, kao što su naprimjer benzen, kloroform, te zbog toga moramo poznavati i konstantu distribucije u određenim primjerima

Question 22

Topnost u čistoj vodi

Answer 22

Postoje oborine koje imaju jake bazične ione, koji mogu djelovati na h+ ili oh- ione;
-promjena pH u tom primjeru ovisi od karaktera bazičnog iona (aniona) i od topnosti oborine
-ako je spojina dobro topna i ima bazični anion, rastopina je alkalna

Question 23

Topnost amfoternih hidroksida

Answer 23

-to su hidroksidi koji se u presežku OH- iona tope, pri čemu uglavnom nastaje koordinacijska spojina, što poveća topnost oborine
-primjer je aluminijev ion sa +3 nabojem;
-> ispod i iznad pH=6 raste topnost, krivulja ovisnosti topnosti je na y osi, na x osi je pH i krivulja je u obliku slova V
!pri nižem pH določa Ksp. pri višem Kf
-ovu karakteristiku uglavnom koristimo u primjerima kada trebamo ločiti hidrokside koji se dodatkom liganda ne tope (npr. Fe(+3) i Al(+3) nastane Fe(OH)3 (s) i Al(OH)- u obliku rastopine)

Question 24

Vpliv nastanka koordinacijskih spojin na topnost

Answer 24

Ako imamo naprimjer Ag+ ione, bolje će se topiti u SCN- ionima zbog veće konstante formacije u spoju KSCN (10^21), nego u amonijaku NH3 (10^7)
Zašto je to tako?
-jer se smanji koncentracija slobodnog iona Ag+ kada je veća konstanta formacije

Question 25

Koja je relacija između ionske moći i topnosti?

Answer 25

Povećavanjem ionske moći raste i topnost
-koliko se poveća topnost je direktno ovisno od valence iona- kod iona sa većim nabojem se smanji aktivnost, što uzrokuje povećavanje ionske moći
s^2=Ksp/y1y2 I=1/2(z^2c)=s

Question 26

Djelovanje topila na topnost (iz knjige)

Answer 26

-u spojevima se prilikom prelaska iz tvrdog stanja u rastopinu, pokidaju intramolekularne veze, te dolazi do interakcije sa ionima topila
-to je postupak solvatacije ili hidratacije
-značajnost energije u tom procesu; Gibsova prosta energija mora biti negativna, tj. manja od nule, da bi došlo do cjepanja veze G=H-TS
*H= entaplija hidratacije-mrežna entalpija u kristalu
*S=promjena entropije prelaska iz kristala u hidratirani ion

Question 27

Vpliv elektrolita na topnost; kada povećavaju topnost?

Answer 27

-povećavaju pod uvjetom da su u dovoljno visokoj koncentraciji, te da nema ion koji se već nalazi u tom spoju, npr. ne dodajemo AgCl u NaCl
! ako dodajemo vodu u etanol, smanjuje se topnost

Question 28

Vpliv temperature na topnost

Answer 28

Ksp=e^(-G/RT) —promjena agregatnog stanja je definisana sa termodinamskom jednačinom

ENDOTERMNE: raste temp=raste topnost

EGZOTERMNA: raste temp=smanjuje se topnost