הרצאה 7 תמיסות
תמיסות הגדרה של תמיסות תמיסה -תערובת הומוגנית )אחידה( של שניים או יותר חומרים. לתמיסה תכונות אחידות .תמיסה יכולה להיות בכל מצב צבירה. אוויר -תמיסה במצב צבירה גזי. ארד )ברונזה( -תמיסה במצב צבירה מוצק )כל הסגסוגות(. מי ים -תמיסה במצב צבירה נוזלי הכוללת מספר רב של רכיבים. תכונות של תמיסות • החלקיקים המומסים הינם בגודל של מולקולות בודדות או יונים בודדים. • התערובת אינה נפרדת למרכיביה. • התערובת אינה ניתנת להפרדה באמצעות סינון. • התכונות של כל דוגמה בכל נקודה בתמיסה הינן זהות- הומוגנית. • לתמיסה מראה צלול ,ללא עכירות. • התמיסה תמיד שקופה גם כאשר היא צבעונית. 1 תכונות של תמיסות ממס ) -(solventהמרכיב בעל הכמות הגדולה ביותר ,בתמיסה יש רק ממס אחד. מומס ) -(solutesשאר המרכיבים ,אחד או יותר ,הנוכחים בכמויות קטנות יותר. ההבחנה הינה שרירותית ומשמעותית רק במצב צבירה נוזלי. מסיסות -של חומר הינה הכמות המרבית של חומר ,המתמוססת בכמות נתונה של חומר בטמפרטורה נתונה. תמיסה רוויה -תמיסה ,המכילה כמות מרבית זו של מומס בתנאים נתונים ביחס לאותו מומס. תכונות של תמיסות תמיסה מהולה -כאשר כמות המומס בתנאים נתונים ביחס לאותה תמיסה קטנה יותר מהכמות המרבית. תהליך המיהול מתבצע ע"י הוספת ממס. כמו כן ניתן לרכז תמיסה מהולה ע"י הוספת מומסים או ע"י הוצאת חלק מהממס. תמיסות של לא אלקטרוליטים -המומס נשאר בתמיסה בצורה מולקולרית ואינו נוטה להתפרק ליונים. תמיסות של אלקטרוליטים )מוליכים חשמל( -המומס מתפרק בדרגה זו או אחרת ליונים, וכך גדל מספר החלקיקים בתמיסה .תמיסות של אלקטרוליטים הינן תמיסות מוליכות חשמל. תכונות של תמיסות המומס מתמוסס לחלוטין עד לנקודה בה הממס לא יכול יותר להמיס את המומס -נקודת רוויה. 2 מים כממס • מים משמשים כממס בכל המערכות החיות. • המים זולים ואינם רעילים ולכן משמשים כממס בתהליכים רבים בתעשייה. • אנחנו נתמקד בתמיסות מימיות. מים כממס לאטום החמצן מטען שלילי חלקי לאטום המימן מטען חיובי חלקי. המסת חומרים קוטביים -מטען חיובי נמשך למטען שלילי ומטען שלילי נמשך למטע חיובי. המסת חומרים יוניים -מולקולות המים מקיפות את האניונים ע"י אטומי המימן ,ואת הקטיונים ע"י אטומי החמצן. אלקטרוליטים תמיסה של חומרים יונים במים הינה תמיסה אלקטרוליטית )מוליכה חשמל(. היונים של המומס נפרדים במים ומאפשרים לתמיסה להוליך זרם. למים מזוקקים הולכה חשמלית זניחה. NaClהוא דוגמא לחומר אלקטרוליטי. Na+ + Cl- NaCl היונים ניידים בתמיסה ומאפשרים הולכה חשמלית. 3 אלקטרוליטים אלקטרוליטים חזקים- • חומרים שעוברים דיסוציאציה מלאה ליונים כאשר הם מתמוססים. • יכולים להיות תרכובות יוניות בעלות מסיסות גבוהה. • או תרכובות קוולנטיות המגיבות על מים לתת יונים. אלקטרוליטים חלשים- • חומרים שרק חלק מהכמות שהומסה עוברת דיסוציאציה ליונים. • שאר החומר מומס ולא מתפרק ליונים. תמיסות תמיסות של לא אלקטרוליטים- המומס נשאר בתמיסה בצורה מולקולרית ואינו נוטה להתפרק ליונים. תמיסות של אלקטרוליטים )מוליכים חשמל(- המומס מתפרק בדרגה זו או אחרת ליונים ,וכך גדל מספר החלקיקים בתמיסה .תמיסות של אלקטרוליטים הינן תמיסות מוליכות חשמל. תמיסה של לא אלקטרוליט 4 תמיסה של אלקטרוליט תמיסות מהולות ומרוכזות תמיסה מהולה -כאשר כמות המומס בתנאים נתונים ביחס לאותה תמיסה קטנה יותר מהכמות המרבית. תהליך המיהול מתבצע ע"י הוספת ממס. תמיסה מרוכזת -ניתן לרכז תמיסה מהולה ע"י הוספת מומסים או ע"י הוצאת חלק מהממס. תמיסה מהולה ותמיסה מרוכזת 5 ריכוז • ריכוז של מומס הינו אינדיקציה לכמות המומס שהומס בממס. • נהוג לסמן את ריכוז המומס ע"י הקפת המומס בסוגריים מרובעים. ][A],[B יחידות ריכוז דרכים להביע ריכוזים של תמיסות: אחוז משקלי אחוז משקלי נפחי אחוז נפחי ppm, ppb מולר מולל שיטות לביטויי ריכוזים בתמיסות אחוז משקלי :מסת המומס )בגרמים( במאה גרמים של תמיסה. 100 × מסת המומס = %משקלי מסה כללית 6 שיטות לביטויי ריכוזים בתמיסות מולריות ) -(molarityמספר מולים של המומס בליטר תמיסה מולריות מסומנת ב.M - אחד מולר.1M , מול אחד של מומס בליטר תמיסה. 1M = 1mol / liter הדגש על נפח התמיסה כולה ולא נפח הממס שיטות לביטויי ריכוזים בתמיסות =C n V = מספר המולים של המומס = = Mמולריות נפח של התמיסה נהוג לציין את הריכוז של החומר ע"י שימוש בסוגריים מרובעות.[ ] , לדוגמא תמיסה של KClבריכוז של 0.1 Mנרשום: n V =C [KCl]= 0.1 M שיטות לביטויי ריכוזים בתמיסות רוב התגובות הכימיות מלוות במיהול ובערבוב. על הכימאי לדעת בכל רגע ,מהו ריכוזם של החומרים בתמיסה שברשותו. במהלך מיהול )הוספת ממס לתמיסה( ובמהלך ריכוז )סילוק ממס מתמיסה( תמיסות מספר המולים של כל חומר מומס במערכת נשאר קבוע .ניתן לנצל עובדה זו בחישובי ריכוזים מספר המולים של המומס= ריכוז המומס × נפח התמיסה mole = mole × L = M (C) × V L 7 שיטות לביטויי ריכוזים בתמיסות אם מספר המולים אינו משתנה במהלך המיהול ניתן לכתוב: M1 × V1 = M2 × V2 אחרי המיהול לפני המיהול C1 V1 = C2 V2 הכנת תמיסה של מוצק בנוזל .1קובעים את הריכוז הנדרש. .2קובעים את הנפח הנדרש. .3שוקלים את המסה הדרושה לפי: m = C×V×Mw .4ממיסים את המומס בבקבוק מדידה בנפח המתאים. שאלות לדוגמא מה הריכוז של 0.50Lתמיסה המכילה 45 grמהמלח ?NaCl n (NaCl) = 45g / 58 g/mol = 0.8 mols [NaCl] = 0.8 mols / 0.5L =1.6 M 8 • מהו האחוז המשקלי של תמיסת NaClבריכוז ?2.0Mנתון כי צפיפות התמיסה ?1.08 g/ml ניזכר בהגדרת הצפיפות :צפיפות מוגדרת כמסה של חומר ליחידת נפח. g cm3 kg = m3 m = V =d • מכיוון שריכוז מולרי מתייחס למספר מולים ב 1ליטר תמיסה • נחשב את המסה של 1000 mlתמיסה: 1000 ml x 1.08 g/ml = 1080 g • נחשב את מסת המומס ב 1000 ml -תמיסה: 58.4 g/mol x 2 mol/L x 1L = 117 g • כעט נחשב את האחוז המשקלי של התמיסה: 117 g 1080 g x 100 = 10.8 % דוגמא כמה מולים של מומס יש ב 682 ml -תמיסת ,NH3בריכוז ?1.5M n=CxV Moles solute = 1.50M(NH3) x 0.682 L = 1.02 moles. • לפיכך בתמיסה יש 1.02מולים של .NH3 9 דוגמא כמה גרמים של מומס יש ב 2.4 ml -תמיסת ,H2O2בריכוז ?0.0200M V= 2.4 ml= 0.0024 L C= 0.0200 M n= C x V =Moles solute = 0.0200 M (H2O2) x 0.00240 L 4.8X10-5 moles m= Mw x n m= 34gr / mol x 4.8 x10-5 moles = 1.63 x10-3 gr דוגמא • ריכוז תמיסת חומצה הידרו כלורית הינו ) 37%משקלי( איזו מסה של תמיסה תכיל 7.5 gשל ?HCl 37 g HCl 37% HCl = 100 g soln 7.5 g HCl X g soln 37 g HCl = 100 g soln = X= 20.3 g soln מעבר מ %-משקלי לריכוז בM - • ריכוז תמיסת חומצה הידרו ברומית הינו ) 40%משקלי( וצפיפותה , 1.38 gr/molמה ריכוזה המולרי? m (solution) = 100 gr m (water)= 60.0 gr m (HBr)= 40.0 gr = = 0.494 mol = 72.5 ml = 40.0 gr 81.0 gr/mol 100 gr 1.38 gr/ml = m d m Mw = )N (HBr = )V (solution 10 מעבר מ %-משקלי לריכוז בM - = 6.81 M 0.494 mol 0.0725 L = n V =C • יש לשים לב שמחשבים ביחידות הנכונות. • במידה ונדרש מעבר יחידות לוודא שנעשה נכון. • יש לרשום יחידות ולוודא שהן מצטמצמות. • לשים לב שחישבתם עד הסוף וכי התשובה שכבתם עונה לשאלה. • רצוי בשאלות עם %משקלי להניח כי לקחתם 100גרם תמיסה. • לזכור כי הצפיפות הינה צפיפות התמיסה!!! ולא צפיפות המומס. דוגמא • ממיסים 3.576 gשל KClבמים ומשלימים לנפח של .200 mlמהו ריכוז התמיסה? *תחילה מחשבים את מספר המולים של המומס: 3.576 g = 0.048 mol 74.45 g/ mol * אחר כך מחשבים את ריכוז התמיסה: = 0.048 mol = 0.24 M 0.2 L דוגמא • באיזה נפח של תמיסת AgNO3בריכוז 0.0235 Mמומסים 1.699 g של ? AgNO3 1.699 g = 1.000 x 10-2 mol 170.0 g/ mol = 0.425 L 1.000 x 10-2 mol x 1L = 0.0235 mol 11 דוגמא • כמה מולקולות סוכר יש להוסיף ל 400 ml -תמיסת סוכר בריכוז 0.32Mעל מנת לקבל תמיסה בריכוז ? 0.4M פיתרון • כמות המולים של מולקולות הסוכר ב:0.32M - 0.32 mol x 0.4 L == 0.13 mol L • כמות המולים של מולקולות הסוכר ב:0.4M - 0.4 mol x 0.4 L = 0.16 mol L • לפיכך יש להוסיף: 0.16 mol – 0.13 mol = 0.03 mol 0.03 x 6.02 x 1023 = 1.9 x 1022 molecules בעיות מיהול • מיהול פירושו הוספת ממס מבלי להוסיף מומסים. • מספר המולים לפני המיהול שווה למספר המולים לאחר המיהול. • לפיכך מתקיימת הנוסחה: C1V1 = C2V2 12 בעיות מיהול • כמה מיליליטר של תמיסת HNO3בריכוז 3.2Mדרושים כדי להכין 400 mlתמיסת HNO3בריכוז ? 0.8M C1V1 = C2V2 0.8M x 0.4L = 3.2L x XL 0.8M x 0.4L 3.2M = 0.1L = 100 ml =X בעיות מיהול • ערבבו 500מ"ל תמיסת HNO3בריכוז 4.0 Mעם 200 ml תמיסת HNO3בריכוז 2.5 Mמהו הריכוז החדש ? n1 + n2 V total C1V1 + C2V2 V1 + V2 0.5L x 4.0M + 0.2L x 2.5M = 3.6M 0.5L + 0.2L = C3 = C3 = C3 13
© Copyright 2024