Előrejelzés
Két azonos cukorkristályt azonos hőmérsékletű vízbe teszünk; az egyiket keverjük. Mi a keverés elsődleges hatása?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
A téma lényege
Az oldódás mértékének és sebességének szétválasztása, telített és túltelített oldatokkal, valamint a hőmérséklet és nyomás hatásával.
A jegyzet a Oldódás, oldhatóság és telítettség vizsgán szükséges fogalmait, összefüggéseit, egyenleteit és számítási lépéseit rendezi egyetlen áttekinthető tanulólapba.
Amit biztosan tudnod kell
- Homogén rendszerben nincs látható fázishatár, heterogén rendszerben legalább két fázis különül el. Az oldat oldószerből és oldott anyagból áll; a diszperz rendszer részecskemérete alapján lehet valódi oldat, kolloid vagy durva diszperz rendszer.
- Az oldódás során a részecskék közötti eredeti kölcsönhatások részben felszakadnak, majd szolvatációs kölcsönhatások alakulnak ki. Vizes közegben ezt hidratációnak nevezzük.
- A hasonló a hasonlóban elv kvalitatív irányelv: poláris és ionos anyagok többnyire poláris, apoláris anyagok apoláris oldószerben oldódnak jól. A rácsenergia és a szolvatáció energiája is számít.
- Telítetlen oldat még képes oldott anyagot felvenni; telített oldatban adott hőmérsékleten dinamikus egyensúly van az oldódás és kristályosodás között. A túltelített oldat metastabil.
- Az oldhatóság a telített oldat összetételét adja meg meghatározott hőmérsékleten. Szilárd anyagoknál gyakran nő, gázoknál általában csökken a hőmérséklettel; a gázok oldhatóságát a nyomás növeli.
- Elválasztáskor azt a fizikai tulajdonságot kell megnevezni, amelyben a komponensek eltérnek: szűrés — részecskeméret és oldhatatlanság; desztilláció — illékonyság; extrakció — megoszlás; kromatográfia — eltérő kölcsönhatás a két fázissal.
Kulcsfogalmak
- komponens és fázis
- diszperz rendszer
- kolloid, szol, gél
- ozmózis
- oldhatóság
- elválasztási művelet
A kulcsgondolat: a „mennyi?” és a „milyen gyorsan?” két külön kérdés
Az oldhatóság az oldódás mértékét fejezi ki: megadja a telített oldat összetételét, gyakran azt, hogy adott hőmérsékleten 100 g oldószer legfeljebb hány gramm anyagot old. Az oldódási sebesség azt mutatja meg, időegység alatt mennyi anyag kerül oldatba.
Egy anyag oldódhat gyorsan, mégis csak kis mennyiségben; vagy oldódhat lassan, miközben végül nagy mennyiség oldható fel belőle.
Mi befolyásolja őket?
| Tényező | Oldódási sebesség | Oldhatóság |
|---|---|---|
| Keverés | Általában növeli | Nem változtatja meg az egyensúlyi értéket |
| Aprítás, nagyobb felület | Általában növeli | Nem változtatja meg az egyensúlyi értéket |
| Hőmérséklet | Általában gyorsítja az oldódást | Anyagtól függően változtatja; sok szilárd anyagnál nő, gázoknál általában csökken |
| Gáz nyomása | A beoldódás folyamatára is hat | Nagyobb parciális nyomásnál általában több gáz oldódik |
| Anyagi minőség | Hatással van | Alapvetően meghatározza |
Telítetlen, telített és túltelített oldat
- Telítetlen: az adott körülmények között még több oldott anyag oldható fel.
- Telített: az oldat elérte az adott hőmérséklethez tartozó egyensúlyi összetételt.
- Túltelített: az oldat a telített értéknél több oldott anyagot tartalmaz; metastabilis, ezért kristálygóc vagy rázás hatására a fölösleg kiválhat.
A „tömény” nem azonos a „telített” fogalmával. Kis oldhatóságú anyagból egy híg oldat is lehet telített, nagy oldhatóságúból pedig egy tömény oldat is lehet telítetlen.
Komponens, fázis és részecskeméret
A komponens az anyagi minőségek száma, a fázis az azonos intenzív tulajdonságú, határfelülettel elkülönülő tartomány. A sóoldat kétkomponensű, de egyfázisú. Olaj és víz kétkomponensű, kétfázisú. A homogén oldat részecskéi molekula- vagy ionméretűek; a kolloid részecskék köztes, a durva diszperz rendszerek részecskéi nagyobb méretűek.
Köd: folyadék gázban; füst: szilárd gázban; hab: gáz folyadékban; emulzió: folyadék folyadékban; szuszpenzió: szilárd folyadékban. A besorolásnál előbb a diszpergált részt, majd a közeget azonosítsd.
Kolloidok és ozmózis
A makromolekulás kolloid nagy molekulákból, az asszociációs kolloid sok kisebb részecske rendezett társulásából áll. A szol folyékonyabb, a gél térhálósabb állapot; átalakulásuk hétköznapi példa lehet a zselésedés. Zsigmondy Richárd az ultramikroszkóppal és membránszűréssel alapvetően járult hozzá a kolloidkémia fejlődéséhez.
Ozmózis során a féligáteresztő hártyán az oldószer nettó áramlása a hígabb oldat felől a töményebb felé történik, amíg az egyensúlyt a nyomáskülönbség nem ellensúlyozza.
Oldódás és elválasztás
Oldódáskor a részecskék közti régi kölcsönhatások részben felbomlanak, és új oldottanyag–oldószer kölcsönhatások alakulnak ki. A „hasonló hasonlót old” hasznos irányelv, nem kivétel nélküli törvény. Ionok vízben hidratálódnak. Az oldódás lehet exoterm vagy endoterm; ezt az összes energetikai változás eredője dönti el.
Az oldhatóság adott hőmérsékleten a telített oldat összetételét határozza meg. Szilárd anyagoknál gyakran nő a hőmérséklettel, gázoknál általában csökken. Elválasztáskor különbséget használunk: szemcseméretet szűrésnél, forráspontot desztillációnál, megoszlást extrakciónál, adszorpciót kromatográfiánál.
Tömegszázalék
w% = m(oldott anyag) / m(oldat) · 100%
Anyagmennyiség-koncentráció
c = n(oldott anyag) / V(oldat)
Hígítás anyagmegmaradással
c1 · V1 = c2 · V2
Csak akkor használható közvetlenül, ha az oldott anyag mennyisége nem változik reakcióval.
Az oldódási sebesség és az oldhatóság összehasonlító fogalmi ábrája
Ábra szöveges leírása
| Fogalom | Kérdés | Jellemző befolyásoló tényezők |
|---|---|---|
| Oldódási sebesség | milyen gyorsan? | keverés, felület, hőmérséklet |
| Oldhatóság | mennyi oldódhat fel? | anyagi minőség, hőmérséklet, gázoknál nyomás |
Alkalmazási feladat
Melyik változtatás segít több CO2-t oldatban tartani egy szénsavas italban?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Felidéző gyakorlás
Melyik két beavatkozás gyorsítja egy szilárd anyag oldódását anélkül, hogy az adott hőmérsékleten megváltoztatná az egyensúlyi oldhatóságát?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Nyisd le, ha a részletes követelményszöveget szeretnéd ellenőrizni. A tanuláshoz először a fenti összefoglalót használd.
1.4.2 — Többkomponensű anyagi rendszerek
Csoportosítás
- Fogalmak: homogén rendszer, heterogén és kolloid rendszer
Diszperz rendszerek
- Fogalmak: a diszperz rendszerek fajtái a komponensek halmazállapota szerint (köd, füst, hab, emulzió, szuszpenzió)
- Elvárt művelet: Értelmezzen egyszerű kísérleteket. Sorolja be a kísérletek során képződő diszperz rendszereket a megfelelő típusba.
Kolloid rendszerek
- Fogalmak: a vizes alapú kolloidok fajtái (asszociációs és makromolekulás kolloid), a vizes alapú kolloidok csoportosítása a részecskék között fellépő kölcsönhatás alapján: szolok és gélek, ozmózis
- Elvárt művelet: Értse az ozmózis jelenségét. Soroljon példákat kolloid rendszerekre a hétköznapi életből. Tudja, hogy Zsigmondy Richárd magyar származású Nobel-díjas; ismertesse munkásságának jelentőségét (kolloidkémia megalapítója, ultramikroszkóp, membrán- és ultraszűrő).
Oldatok
- Fogalmak: elegy, oldat, oldószer és oldott anyag, oldhatóság fogalma, telített oldat fogalma, az oldhatóság hőmérsékletfüggése, gázok oldhatóságának hőmérsékletfüggése, anyagok exoterm és endoterm oldódása
- Elvárt művelet: Értelmezze az oldhatóság kapcsolatát az anyagi minőséggel, az ionkristályok oldódásának mechanizmusát, az exoterm és az endoterm oldódás tapasztalatait. Alkalmazza a „hasonló hasonlót old” elvet. Elemezze az oldhatósági grafikonokat, használjon oldhatósági táblázatokat.
Egyéb
- Elvárt művelet: Alkalmazza az anyagszerkezetről tanultakat a mindennapi jelenségek, információk értelmezésében.
Gyors önellenőrzés
- Idézd fel a kulcsfogalmakat a jegyzet visszaolvasása nélkül.
- Oldd meg újra a két választási helyzetet, és indokold a hibás válaszokat is.
- Alkalmazd a gondolatmenetet egy új anyagra, adatsorra vagy kísérleti leírásra.