Középszint

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.

Válassz egy választ

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?

TényezőOldódási sebességOldhatóság
KeverésÁltalában növeliNem változtatja meg az egyensúlyi értéket
Aprítás, nagyobb felületÁltalában növeliNem változtatja meg az egyensúlyi értéket
HőmérsékletÁltalában gyorsítja az oldódástAnyagtól függően változtatja; sok szilárd anyagnál nő, gázoknál általában csökken
Gáz nyomásaA beoldódás folyamatára is hatNagyobb parciális nyomásnál általában több gáz oldódik
Anyagi minőségHatással vanAlapvetően 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

Az oldódási sebesség és az oldhatóság összehasonlító fogalmi ábrájaBal oldalon a sebesség kérdése az, mennyi idő alatt oldódik fel az anyag; keverés, aprítás és melegítés gyorsíthatja. Jobb oldalon az oldhatóság kérdése az, mennyi oldódhat fel maximálisan; anyagi minőség, hőmérséklet és gázoknál nyomás határozza meg.Oldódási sebességMilyen gyorsan?keverés • aprításhőmérséklet • diffúziós útOldhatóságMennyi oldódhat fel?anyagi minőség • hőmérsékletgázoknál parciális nyomásGyorsabban elérni ugyanazt a telítési állapotot ≠ nagyobb oldhatóság
Ábra szöveges leírása
FogalomKérdésJellemző befolyásoló tényezők
Oldódási sebességmilyen gyorsan?keverés, felület, hőmérséklet
Oldhatóságmennyi oldódhat fel?anyagi minőség, hőmérséklet, gázoknál nyomás
A keverés és aprítás a telítési állapot eléréséhez szükséges időt rövidíti, nem a telített oldat végső összetételét változtatja meg.

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.

Válassz egy választ

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.

Jelöld meg az összes megfelelőt
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.