2.5 Sljedeća jedinica Svojstva koloidnih otopina
2.4

Koligativna svojstva otopina

Moći ću:
  • objasniti koligativna svojstva (tlak pare, sniženje ledišta, povišenje vrelišta, osmotski tlak)
  • prepoznati koligativna svojstva na primjerima
  • naglasiti važnu ulogu difuzije i osmoze u živome svijetu
  • izračunati osmotski tlak otopina
  • izračunati promjenu ledišta (vrelišta) koju će izazvati otapanje određene količine tvari u određenome otapalu

Uvod

Za pouzdan rad automobilskog motora pri niskim temperaturama koristi se antifriz, smjesa etilen-glikola i vode.
Etilen-glikol, C2H4(OH)2, gusta je i otrovna tekućina slatkastog okusa.
Navedena smjesa ima niže ledište od ledišta vode.
Zato se koristi zimi za hlađenje motora.

Uvod

Za pouzdan rad automobilskog motora pri niskim temperaturama koristi se antifriz, smjesa etilen-glikola i vode. Etilen-glikol, \(\ce{C2H4(OH)2}\), gusta je i otrovna tekućina slatkastog okusa. Navedena smjesa ima niže ledište od ledišta vode, zato se koristi zimi za hlađenje motora.

Koligativna svojstva otopina su svojstva otopina nehlapljivih otopljenih tvari.

Ova svojstva ovise o koncentraciji otopljenih čestica, a ne o njihovoj prirodi.

Koligativnim svojstvima naziva se sljedeće pojave:

  • sniženje tlaka para
  • osmotski tlak
  • povišenje vrelišta (ebulioskopija)
  • sniženje ledišta (krioskopija)

Sniženje tlaka para

Iznad bilo koje tekućine postoji različit broj molekula tekućine koje uzrokuju neki tlak.
Taj se tlak naziva tlak para tekućine.

Eksperimentalno je utvrđeno da je tlak para otapala iznad otopine proporcionalan umnošku () množinskog udjela otapala, χ0 , i  tlaka para čistog otapala, p0.

Izraz koji pokazuje tu ovisnost poznat je kao Raoultov zakon (čitaj Raulov zakon).

p = χ ⋅ p0

Koligativna svojstva otopina su svojstva otopina nehlapljivih otopljenih tvari. Ova svojstva ovise o koncentraciji otopljenih čestica, a ne o njihovoj prirodi. Koligativnim svojstvima nazivaju se sljedeće pojave:

  • sniženje tlaka para
  • osmotski tlak
  • povišenje vrelišta
  • sniženje ledišta

Sniženje tlaka para

Iznad bilo koje tekućine postoji različit broj molekula tekućine koje uzrokuju neki tlak. Taj se tlak naziva tlak para tekućine.

Eksperimentalno je utvrđeno da je tlak para otapala iznad otopine proporcionalan umnošku množinskog udjela otapala, χ0 , i para čistog otapala, p0 . Izraz koji pokazuje tu ovisnost poznat je kao Raoultov zakon (čitaj Raulov zakon).

\(p = \chi_\textrm{0} \cdot p^\textrm{0} \)

Prikazane su dvije posude ispunjene tekućinom. Prva posuda ispunjena je samo jednom tvari, dok je drga ispunjana mješavinom dvije različite tvari. Iznad obje posude prikazan je dio čestica koje “iskoče ” iz tekućeg agregatnoga stanja u plinovito stanje. S porastom temperature broj čestica koje iskaču iz tekućine u plinovito stanje se povećava. Čestice u plinovitom stanju vrše tlak na stjenke posude. Fotografija prikazuje značenje Raultovog zakona.
Tumačenje Raoultovog zakona

U površinskom sloju otapala nalaze samo molekule otapala.

Neka količina tih molekula prelazi u parnu fazu.
U slučaju otopine, u površinskom sloju otopine nalaze se i čestice otopljene nehlapljive tvari koje ne isparavaju.

Zbog toga iz otopine u parnu fazu može prijeći manji (<) broj molekula otapala nego li što prelazi broj molekula u slučaju čistog otapala.

Budući da se u parnoj fazi otopine nalazi manji (<) broj molekula otapala nego li u parnoj fazi čistog otapala, tlak para otapala iznad otopine manji (<) je od tlaka para iznad čistog otapala.

Prema tome otopljena nehlapljiva tvar, primjerice saharoza, snižava tlak para iznad otopine u odnosu na čisto otapalo pri istoj temperaturi.

U površinskom se sloju otapala nalaze samo molekule otapala, i neka količina tih molekula prelazi u parnu fazu.

U slučaju otopine, u površinskom sloju otopine nalaze se i čestice otopljene nehlapljive tvari koje ne isparavaju. Zbog toga iz otopine u parnu fazu može prijeći manji broj molekula otapala u odnosu na broj molekula koji prelazi u parnu fazu kod čistog otapala.

Budući da se u parnoj fazi otopine nalazi manji broj molekula otapala nego li u parnoj fazi čistog otapala, tlak para otapala iznad otopine manji je od tlaka para iznad čistog otapala.

Prema tome otopljena nehlapljiva tvar, primjerice, saharoza, snižava tlak para iznad otopine u odnosu na tlak para čistog otapala pri istoj temperaturi.

Riješeni primjer 1.

Koliko iznosi tlak para vode (H2O) iznad vodene otopine fruktoze (C6H12O6) s masenim udjelom (w) 10,0 %, ako tlak para iznad vode (p) pri 25 °C  (t) iznosi 3,169 kPa?

Za koliko se snizio tlak para otopine fruktoze (C6H12O6) u odnosu na tlak para vode (H2O), kao čistog otapala?

Ako se pretpostavi da je razrijeđena otopina priređena otapanjem nehlapljive tvari B koja u otopini nije disocirana, tada je pB0 = 0.

Iz toga možemo zaključiti da tlak para otapala iznad otopine ovisi samo o molekulama otapala A, pA0.

Za tako razrijeđenu otopinu vrijedi Raoultov zakon.

p = χA ⋅  pA0

Zbroj  (+) množinskih udjela otapala χA i otopljene tvari χB iznosi 1.

 

χA + χB = 1

prema tome:

χA = 1 – χB

slijedi:

p = (1 – χB) ⋅ pA0

rješavanjem zagrade slijedi:

p =  pA0 – χB p0

Tlak para otapala A snižen je za iznos  χB ⋅  pA0.

Zadano je:

U 100 g 10,0%-tne  (w) otopine masa (m) fruktoze (C6H12O6) iznosi 10,0 g.

Masa vode (m, H2O) iznosi 90,0 g.

w (C6H12O6) =10,0%
m (C6H12O6) = 10,0 g

Mr (C6H12O6) = 180,2
m (H2O) = 90,0 g

Mr (H2O) = 18,02
p (H2O) = 3,169 kPa
t = 25 °C

Traži se:
p = ?

Izradak:

(C6H12O6) = (C6H12O6) / (C6H12O6)
= 10,0 g / 180,2 g mol–1
= 0,0555 mol

(H2O) = (H2O) / M (H2O)
= 90,0 g / 18,02 g mol–1
= 4,99 mol

χ (C6H12O6) = (C6H12O6) / (C6H12O6) (H2O)
= 0,0555 mol / 0,0555 mol + 4,99 mol
= 0,0110 mol

χ (H2O) = (H2O) / n (H2O) + (C6H12O6)
= 4,99 mol / 4,99 mol + 0,0555 mol
= 0,989 mol

p =  χ ⋅  pA0
p = χ (H2O) ⋅ (H2O)
p = 0,989 ⋅ 3,169 kPa
p = 3,134 kPa

Do rezultata možete doći na dva načina:

a) oduzimanjem (-) tlaka para otopine od tlaka para vode ili

b) množenjem (•) množinskog udjela otopljene tvari s tlakom para vode.

a)

Δp = (H2O) – (otopina)Δp = 3,169 kPa – 3,134 kPa

Δp = 0,035 kPa

b)

Δp = χ (C6H12O6) ⋅ (H2O)Δp = 0,011 ⋅ 3,169 kPa

Δp = 0,035 kPa

Odgovor:

Tlak para (p)  iznad 10,0%-tne (w) otopine fruktoze (C6H12O6) je 3,134 kPa.

Prema tome tlak para otopine u odnosu na vodu kao otapalo pri 25 °C (t) niži je za 0,035 kPa.

Riješeni primjer 1.

Koliko iznosi tlak para vode iznad vodene otopine fruktoze s masenim udjelom 10,0 %, ako tlak para iznad vode pri 25 °C iznosi 3,169 kPa? Za koliko se snizio tlak para otopine fruktoze u odnosu na tlak para vode, kao čistog otapala?

Ako se pretpostavi da je razrijeđena otopina priređena otapanjem nehlapljive tvari B koja u otopini nije disocirana, tada je \(p_\textrm{B}^\textrm{0} = 0 \). Iz toga možemo zaključiti da tlak para otapala iznad otopine ovisi samo o molekulama otapala A, \(p_\textrm{A}^\textrm{0}\).

Za tako razrijeđenu otopinu vrijedi Raoultov zakon.

\(p = \chi_\textrm{A} \cdot p_\textrm{A}^\textrm{0} \)

Zbroj množinskih udjela otapala \(\chi_\textrm{A}\) i otopljene tvari \(\chi_\textrm{B}\) iznosi 1.

\( \chi_\textrm{A} + \chi_\textrm{B} = 1\)

prema tome:

\(\chi_\textrm{A} = 1 – \chi_\textrm{B}\)

slijedi:

\(p = (1 – \chi_\textrm{B}) \cdot p_\textrm{A}^\textrm{0}\)

rješavanjem zagrade slijedi:

\(p = p_\textrm{A}^\textrm{0} – \chi_\textrm{B} p_\textrm{A}^\textrm{0}\)

Tlak para otapala A snižen je za iznos \(\chi_\textrm{B} \cdot p_\textrm{A}^\textrm{0}\) .

Zadano je:

U 100 g 10,0 %-tne otopine masa fruktoze iznosi 10,0 g, a masa vode 90,0 g.

\(
w(\ce{C6H12O6}) = \pu{10,0 \%}\)
\(m(\ce{C6H12O6}) = \pu{10,0 g} \)
\(M_\textrm{r}(\ce{C6H12O6}) = 180,2\)
\(m(\ce{H2O}) = \pu{90,0 g}\)
\(M_\textrm{r}(\ce{H2O}) = 18,02\)
\(p(\ce{H2O}) = \pu{3,169 kPa}\)
\( t = \pu{25 ^\circ C} \)

Traži se:
\( p = ? \)

Izradak:

\(
n(\ce{C6H12O6}) &= \dfrac{m(\ce{C6H12O6})}{M(\ce{C6H12O6})} \)
\(= \dfrac{\pu{10 g}}{\pu{180,2 g/mol}}\)
\(= \pu{0,0555 mol}\)

\( n(\ce{H2O}) = \dfrac{m(\ce{H2O})}{M(\ce{H2O})} \)
\(= \dfrac{\pu{90,0 g}}{\pu{18,02 g/mol}} \)
\(= \pu{4,99 mol} \)

\( \chi (\ce{C6H12O6}) = \frac{n(\ce{C6H12O6})}{n(\ce{C6H12O6}) + n(\ce{H2O})} \)
\( = \dfrac{\pu{0,0555 mol}}{\pu{0,0555 mol} + \pu{4,99 mol}} \)
\( = \pu{0,0110}\)

\( \chi (\ce{H2O}) = \frac{n(\ce{H2O})}{n(\ce{C6H12O6}) + n(\ce{H2O})} \)
\( = \dfrac{\pu{4,99 mol}}{\pu{0,0555 mol + 4,99 mol}} \)
\( = \pu{0,989}\)

\( p = \chi_{\textrm{A}}\cdot p_{\textrm{A}}^{0} \)
\( p = \chi (\ce{H2O})\cdot p(\ce{H2O}) \)
\( p = \pu{0,989 \cdot 3,169 kPa}\)
\( p = \pu{3,134 kPa} \)
 

Do rezultata možete doći na dva načina:
a) oduzimanjem tlaka para otopine od tlaka para vode
 

\( \Delta p = p(\ce{H2O}) – p(\textrm{otopina}) \)
\( \Delta p = \pu{3,169 kPa – 3,134 kPa} \)
\( \Delta p = \pu{0,035 kPa} \)


b) množenjem množinskog udjela otopljene tvari s tlakom para vode;

a)
\( \Delta p = p(\ce{H2O}) – p(\textrm{otopina}) \)
\( \Delta p = \pu{3,169 kPa – 3,134 kPa} \)
\( \Delta p = \pu{0,035 kPa} \)
b)
\( \Delta p = \chi (\ce{C6H12O6})\cdot p(\ce{H2O}) \\
\Delta p = \pu{0,011 \cdot 3,169 kPa} \\
\Delta p = \pu{0,035 kPa} \)

Odgovor:

Tlak para iznad 10,0 %-tne vodene otopine fruktoze je 3,134 kPa, prema tome tlak para otopine u odnosu na vodu kao otapalo pri 25 °C niži je za 0,035 kPa.

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Koliko iznosi tlak para (p) iznad vodene otopine saharoze (C12H22O11) s masenim udjelom (w) 20,00%, ako tlak para (p) iznad vode pri 30 °C (t) iznosi 4,2455 kPa?

Za koliko se snizio tlak pare (Δp) otopine saharoze (C12H22O11) u odnosu na tlak pare (p) vode, kao čistog otapala?

Rezultat iskažite na četiri značajne znamenke.

w = 20,00%

p (otopine)= ?

t = 30 °C

Δp = ?

p = X ⋅ p0

Rješenje zadatka:

p (otopine)=

kPa

Δp =

Pa

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Tlak vodene pare čiste vode (po) pri 20 °C (t) iznosi 2,3388 kPa.

Izračunajte za koliko se snizi tlak pri istoj temperaturi iznad otopine koja sadrži 45,0 g (m)
uree, CO(NH2)2 otopljene u 550 g (m) vode (H2O).

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Koliko iznosi tlak para (p) iznad 10,00%-tne (w) vodene otopine glicerola pri 25 °C (t).

Molekulska formula glicerola je C3H8O3.

Tlak vodene pare (p) pri 25 °C iznosi 3,169 kPa.

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Koliko iznosi tlak para vode iznad vodene otopine saharoze s masenim udjelom 20,00%, ako tlak para iznad vode pri 30 °C iznosi 4,2455 kPa?
Za koliko se snizio tlak pare otopine saharoze u odnosu na tlak pare vode, kao čistog otapala? Rezultat iskažite na četiri značajne znamenke.

Rješenje zadatka:

p(otopine) =
kPa.
Δp =
kPa
Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Tlak vodene pare čiste vode pri 20 °C iznosi 2,3388 kPa. Izračunajte za koliko se snizi tlak pri istoj temperaturi iznad otopine koja sadrži 45,0 g uree, \( \ce{CO(NH2)2} \), otopljene u 550 g vode.

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Koliko iznosi tlak para iznad 10,00%-tne vodene otopine glicerola
pri 25 °C .
Molekulska formula glicerola je \( \ce{C3H8O3} \). Tlak vodene pare pri 25 ° C iznosi 3,169 kPa.

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Osmotski tlak

Načinite jednostavan pokus kod kuće.
Na temelju pokusa ćete iznijeti zaključke o osmozi i osmotskom tlaku.

Životinjski mjehur (ili umjetna polupropusna membrana) napuni se otopinom saharoze (šećera) množinske koncentracije (c) 1 mol/L.

Otopina saharoze se prethodno oboji prehrambenom bojom i pričvrsti na staklenu cijev.

Mjehur se uroni u čašu s otopinom saharoze množinske koncentracije (c) 0,5 mol/L.

Staklena cijev se pričvrsti za stalak.

Tako složena aparatura ostavi se neko vrijeme.

Što primjećujete?

Osmotski tlak

Načinite jednostavan pokus kod kuće na temelju kojega ćete izvesti zaključke o osmozi i osmotskom tlaku .

Životinjski mjehur (ili umjetna polupropusna membrana) napuni se otopinom saharoze množinske koncentracije 1 mol/L, koja se prethodno oboji prehrambenom bojom i pričvrsti na staklenu cijev. Mjehur se uroni u čašu s otopinom saharoze množinske koncentracije 0,5 mol/L, a staklena se cijev pričvrsti za stalak. Tako složena aparatura ostavi se neko vrijeme. Što primjećujete?

U uskoj cjevčici porasao je nivo tekućine.

Molekule vode (H2O) prolaze kroz polupropusnu membranu iz otopine saharoze manje (<) množinske koncentracije (c) u otopinu saharoze veće (>) množinske koncentracije (c).

Molekule prolaze do izjednačenja (=) koncentracija otopina s obje strane membrane.

Zbog toga se nivo tekućine u uskoj cjevčici povisio.

Navedena pojava naziva se osmoza.

U uskoj cjevčici podigao se nivo tekućine. Molekule vode prolaze kroz polupropusnu membranu iz otopine saharoze manje množinske koncentracije u otopinu saharoze veće množinske koncentracije do izjednačenja koncentracija otopina s obje strane membrane.

Zbog toga se nivo tekućine u uskoj cjevčici povisio. Navedena pojava naziva se osmoza.

Osmoza je difuzija otapala kroz polupropusnu membranu iz otopine manje (<) koncentracije u otopinu veće (>) koncentracije.

Tlak koji je potreban da se uspostavi ravnoteža između dviju otopina različitih koncentracija odvojenih polupropusnom membranom naziva se osmotskim tlakom.

Osmozom molekule otapala prolaze kroz polupropusnu membranu sve dok se hidrostatski i osmotski tlak ne izjednače (=).

Osmoza je difuzija otapala kroz polupropusnu membranu iz otopine manje koncentracije u otopinu veće koncentracije. Tlak koji je potreban da se uspostavi ravnoteža između dviju otopina različitih koncentracija odvojenih polupropusnom membranom naziva se osmotskim tlakom.
Osmozom molekule otapala prolaze kroz polupropusnu membranu sve dok se hidrostatski i osmotski tlak ne izjednače.

Fotografija prikazuje shematski prikaz osmoze. Prikazane su dvije staklene cjevčice u obliku velikog slova slova U. U prvoj su cjevčici visina stupca čiste vode i otopine jednake. U drugoj se cjevčici visina otopine povisila. Razlog tomu je što molekule vode prolaze kroz polupropusnu membranu u otopinu pa je volumen otopine viši.
Shematski prikaz osmoze

 

ρ ⋅ g ⋅ h  =  i ⋅ c ⋅ T

 

Hidrostatski tlak definiran je izrazom:

p = ρ ⋅ g ⋅ h

gdje je:
p – hidrostatski tlak
ρ gustoća vodene otopine
g – gravitacijsko ubrzanje (9,81 m s–2)
h – visina stupca

Izraz za izračunavanje osmotskog tlaka, \( \mathit{\Pi} \), izveo je J. H. van’t Hoff.

Π = i ⋅ c ⋅ R ⋅ T

Π = osmotski tlak

Mjerna jedinica osmotskog tlaka u SI sustavu je Pascal, Pa.

ibroj čestica nastalih otapanjem jedne molekule ili formulske jedinke spoja (za neelektrolitne otopine vrijedi i = 1)

c = množinska koncentracija otopine

R = opća plinska konstanta

T = termodinamička temperatura

 

Primjerice, otapanjem sljedećih tvari u vodi proizlazi da je:

\( \ce{C6H12O6(s) ->[H2O] C6H12O6(aq)} \)
i = 1
\( \ce{KCl(s) ->[H2O] K+(aq) + Cl–(aq)} \)
i = 2
\( \ce{Ca(NO3)2(s) ->[H2O] Ca^{2+}(aq) + 2NO3–(aq)}\)
i = 3

 

\(\rho \cdot g\cdot h = i \cdot c \cdot T\)

 

Hidrostatski tlak definiran je izrazom:

\(p = \rho \cdot g\cdot h \)

gdje je:
p – hidrostatski tlak
ρ – gustoća vodene otopine
g  – gravitacijsko ubrzanje (9,81 m s-2)
h – visina stupca

 

Više informacija o hidrostatskom tlaku možete pronaći u jedinici 5.1 Hidrostatski tlak u DOS-u Fizika 1.

 

Izraz za izračunavanje osmotskog tlaka, Π, izveo je J. H. van’t Hoff.

\( \mathit{\Pi} = i\cdot c\cdot R\cdot T \)

 

Π = osmotski tlak, mjerna jedinica u SI sustavu je Pascal, Pa.
i = broj čestica nastalih otapanjem jedne molekule ili formulske jedinke spoja (za neelektrolitne otopine vrijedi i = 1)
c = množinska koncentracija otopine
R = opća plinska konstanta
T = termodinamička temperatura

 

Primjerice, otapanjem sljedećih tvari u vodi proizlazi da je:

\(
\begin{align}
&\ce{C6H12O6(s) ->[H2O] C6H12O6(aq)}\quad i = 1 \\
&\ce{KCl(s) ->[H2O] K+(aq) + Cl–(aq)}\quad i = 2 \\
&\ce{Ca(NO3)2(s) ->[H2O] Ca^{2+}(aq) + 2NO3–(aq)}\quad i = 3
\end{align}
\)

Riješeni primjer 2.

Izračunajte osmotski tlak (Π) otopine kalcijeva nitrata, Ca(NO3)2, množinske koncentracije (c) 0,0500 mol dm–3 pri 25 °C (t).

 

Zadano je:

(Ca(NO3)2 ) = 0,0500 mol dm–3
t = 25 °C

Traži se:

Π = ?

Izradak:

Π = i ⋅ c ⋅ R ⋅ T

Ca(NO3)(s) → Ca2+ (aq) + 2NO3– (aq)

Kalcijev nitrat, Ca(NO3) je sol potpuno disocirana u vodi.
Budući da jedna formulska jedinka disocira na tri ionai = 3.

T = 25 °C + 273 = 298 K
Π = 3 ⋅ 0,0500 mol dm–3 ⋅ 8,314 × 103 Pa dm3 mol-1 K-1 ⋅ 298 K
Π= 371,6 × 103 Pa
Π = 371,6 kPa

Odgovor:

Osmotski tlak (Π )otopine kalcijeva nitrata, Ca(NO3)2, množinske koncentracije 0,0500 mol dm–3 (c) pri 25 °C (t) iznosi 371,6 kPa.

Riješeni primjer 2

Izračunajte osmotski tlak otopine kalcijeva nitrata, \( \ce{Ca(NO3)2}\) , množinske koncentracije 0,0500 mol/dm3  pri 25 °C.

Zadano je:

\( c(\ce{Ca(NO3)2) = \pu{0,0500 mol/dm3}}\\
t = \pu{25 ^\circ C}\)

Traži se:

Π= ?

Izradak:

\( \mathit{\Pi} = i c R T \)

\( \ce{Ca(NO3)2(s) ->[H2O] Ca^{2+}(aq) + 2NO3–(aq)} \)
Kalcijev nitrat je sol potpuno disocirana u vodi. Budući da jedna formulska jedinka disocira na tri iona, 


\( i = 3 \).

\( \begin{align}
& T = \pu{25 ^\circ C + 273 K = 298 K} \\
&\mathit{\Pi} = \pu{3 } \:\cdot \: \pu{0,0500 \: mol/dm3} \: \cdot \: \pu{8,314 \times 10^3 Pa dm3/mol K} \: \cdot \: \pu{298 K} \\
&\mathit{\Pi} = \pu{371,6 \times 10^3 Pa} \\
&\mathit{\Pi} = \pu{371,6 kPa}
\end{align} \)

Odgovor:

Osmotski tlak otopine kalcijeva nitrata, \( \ce{Ca(NO3)2} \), množinske koncentracije 0,0500 mol dm-3 pri 25 °C iznosi 371,6 kPa.

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Osmotski tlak (Π) neke neelektrolitne otopine množinske koncentracije (c) 0,0150 mol/L pri 25 °C (t) iznosi:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Osmotski tlak (Π) neelektrolitne izmjeren u osmometru iznosi 1,80 × 104 Pa.
Gustoća (ρ) otopine je 1,00 g/cm3.
Visina stupca (h) na koju će se dignuti otopina iznosi:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Osmotski tlak (Π) vodene otopine natrijeva klorida (NaCl) množinske koncentracije (c5,00 mmol/L pri 25 °C (t) iznosi:

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Osmotski tlak neke neelektrolitne otopine množinske koncentracije 0,0150 mol/L pri 25 °C iznosi:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Osmotski tlak neelektrolitne otopine izmjeren u osmometru iznosi \(\pu{1,80 × 10^4 Pa} \). Gustoća otopine je 1,00 g/cm3. Visina stupca, h, na koju će se dignuti otopina iznosi:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Osmotski tlak vodene otopine natrijeva klorida množinske koncentracije 5,00 mmol/L pri 25 °C iznosi:

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Vrelište i ledište otopina

Sniženje tlaka para iznad otopine neke nehlapljive otopljene tvari utječe na vrelište i ledište otopina.

Otopina ima niže (<) ledište u odnosu na čisto otapalo.

Otopina ima više (>) vrelište u odnosu na čisto otapalo.

Proučite pT dijagram za otapalo i otopinu.

Vrelište i ledište otopina

Sniženje tlaka para iznad otopine neke nehlapljive otopljene tvari utječe na vrelište i ledište otopina. Otopina ima niže ledište, a više vrelište u odnosu na čisto otapalo.

Proučite pT dijagram za otapalo i otopinu.

Fotografija prikazuje dijagram vrelišta i ledišta za otapalo i otopinu.

Puna krivulja prikazuje tlak para čistog otapala.

Crtkana krivulja prikazuje tlak para otopine nehlapljive tvari.

Povišenje vrelišta i sniženje ledišta, važna su koligativna svojstva otopina.

 

Puna krivulja prikazuje tlak para čistog otapala, a crtkana tlak para otopine nehlapljive tvari. Povišenje vrelišta i sniženje ledišta, važna su koligativna svojstva otopina.

Otapanje saharoze i natrijevog klorida u vodi
Otapanje saharoze i natrijeva klorida u vodi

Riješeni primjer 3.

Slika prikazuje otapanje 10,0 g saharoze (C12H22O11) i 10,0 g natrijevog klorida (NaCl) u vodi.

U kojoj otopini očekujete veći (>) broj čestica nehlapljive tvari?

Pretpostavku provjerite računom.

Zadano je:

m(C12H22O11) = 10,0 g

m(NaCl) = 10,0 g

Traži se:

N(C12H22O11) = ?

N(Na+) = ?

N(Cl) = ?

Izradak:

Budući da je molarna masa (M) saharoze (C12H22O11veća (>) od molarne mase (Mnatrijevog klorida (NaCl), manji  (<) je broj molekula saharoze (\(\ce{C12H22O11}\)) od broja formulskih jedinki natrijevog klorida (\(\ce{NaCl}\)).

\( \begin{align}
N(\ce{C12H22O11}) &= \dfrac{m(\ce{C12H22O11})}{M(\ce{C12H22O11})}\cdot N_{\textrm{A}} \\
&= \dfrac{\pu{10,0 g}}{\pu{342,30 g mol-1}}\cdot \pu{6,022 \times 10^{23} mol-1} \\
&= \pu{1,76 \times 10^{22}} \end{align} \)
\( \begin{align}
N(\ce{NaCl}) &= \dfrac{m(\ce{NaCl})}{M(\ce{NaCl})}\cdot N_{\textrm{A}}
&= \dfrac{\pu{10,0 g}}{\pu{58,44 g mol-1}} \cdot \pu{6,022 \times 10^{23} mol-1}\\
&= \pu{1,03 \times 10^{23}}
\end{align} \)

 

 

 

 

Otapanjem u vodi broj molekula saharoze (\(\ce{C12H22O11}\)) ostaje nepromijenjen.

\( \ce{C12H22O11(s) ->[H2O] \ce{C12H22O11(aq)}} \)

\( N(\ce{C12H22O11(aq)) = \pu{1,76}\times 10^{22}} \)

Disocijacijom natrijevog klorida (NaCl) u vodi broj iona dvostruko je veći (>) od broja formulskih jedinki.

\( \ce{NaCl(s) ->[H2O] Na+(aq) + Cl-(aq)} \)

\( N(\ce{Na+})  +  N(\ce{Cl-}) = 2N(\ce{NaCl}) = 2\cdot \pu{1,03 \times 10^{23} = 2,06 \times 10^{23}} \)

Budući da vrelište i ledište otopine ovise o broju čestica, važno je znati da je saharoza (\(\ce{C12H22O11}\)) molekulski kristal koji u vodi ne disocira.

Natrijev klorid (\(\ce{NaCl}\)) je ionski kristal koji disocira u vodenoj otopini.
Na taj način povećava broj čestica u otopini.

Riješeni primjer 3

Slika prikazuje otapanje 10,0 g saharoze i 10,0 g natrijeva klorida u vodi. U kojoj otopini očekujete veći broj čestica nehlapljive tvari? Pretpostavku provjerite računom.

Zadano je:

m(C12H22O11) = 10,0 g

m(NaCl) = 10,0 g

Traži se:

N(C12H22O11) = ?

N(Na+) = ?

N(Cl) = ?

Izradak:

Budući da su mase saharoze i natrijeva klorida jednake, zbog veće molarne mase množina saharoze je manja od množine natrijeva klorida. Prema tome, može se pretpostaviti, da je broj molekula saharoze manji od broja formulskih jedinki natrijeva klorida.

\( \begin{align}
N(\ce{C12H22O11}) &= \dfrac{m(\ce{C12H22O11})}{M(\ce{C12H22O11})}\cdot N_{\textrm{A}} \\
&= \dfrac{\pu{10,0 g}}{\pu{342,30 g mol-1}}\cdot \pu{6,022 \times 10^{23} mol-1} \\
&= \pu{1,76 \times 10^{22}} \end{align} \)
\( \begin{align}
N(\ce{NaCl}) &= \dfrac{m(\ce{NaCl})}{M(\ce{NaCl})}\cdot N_{\textrm{A}}
&= \dfrac{\pu{10,0 g}}{\pu{58,44 g mol-1}} \cdot \pu{6,022 \times 10^{23} mol-1}\\
&= \pu{1,03 \times 10^{23}}
\end{align} \)

 

 

Otapanjem u vodi broj molekula saharoze ostaje nepromijenjen.


\( \ce{C12H22O11(s) ->[H2O] \ce{C12H22O11(aq)}} \)

\( N(\ce{C12H22O11(aq)) = \pu{1,76}\times 10^{22}} \)

 

Disocijacijom natrijeva klorida u vodi broj iona dvostruko je veći od broja formulskih jedinki.

\( \ce{NaCl(s) ->[H2O] Na+(aq) + Cl-(aq)} \)
\( N(\ce{Na+})  +  N(\ce{Cl-}) = 2N(\ce{NaCl}) = 2\cdot \pu{1,03 \times 10^{23} = 2,06 \times 10^{23}} \)

Odgovor: Saharoza je molekulski kristal koji u vodi ne disocira, za razliku od natrijeva klorida, koji je ionski kristal te disocira u vodenoj otopini i na taj način također povećava broj čestica u otopini.

Općenito za razrijeđene otopine se može izračunati povišenje vrelišta otopine:

ΔT = i ⋅ Kb ⋅ b

ΔT – povišenje vrelišta otopine
i – broj iona nastalih otapanjem jedinke tvari
Kb – ebulioskopska konstanta otapala
b – molalnost

Kb  je oznaka za ebulioskopsku konstantu otapala ili molalnu konstantu povišenja vrelišta.
Ebulioskopska konstanta za vodu iznosi 0,52 K kg mol-1 .
To znači da se otapanjem 1 mola bilo koje tvari, koja ne disocira, u 1 kg vode, vrelište otopine povisi za 0,52 K (ili 0,52 °C) u odnosu na vrelište vode.

Za koliko se snizi ledište otopine, može se izračunati prema formuli:

ΔT = i ⋅ Kf ⋅ b

Kf  je oznaka za krioskopsku konstantu otapala ili molalnu konstantu sniženja ledišta.

Krioskopska konstanta za vodu iznosi 1,86 K kg mol-1.
Ako se 1 mol tvari koja ne disocira otopi u 1 kg vode, ledište vode se snizi za 1,86 K (1, 86 C°).

Zimi se u gradovima troše velike količine soli (smjese različitih vrsta soli) da se spriječi zaleđivanje cesta i da se ljudima omogući sigurnije kretanje po njihovom gradu.

Istražite može li ta sol imati i negativan utjecaj na okoliš?

Sol šteti biljkama, ona nagriza fasade zgrada, šteti automobilima.
Sva ta sol završi u tlu, a možda i u podzemnim vodama.
U nekim njemačkim gradovima su zabranili koristiti sol u te svrhe na ulicama i svim površinama kojima se kreću pješaci.
Umjesto soli predložili su pijesak ili piljevinu.

Piljevina je posebno dobra jer se može prikupiti i kompostirati nakon što se led i snijeg rastale.

Općenito za razrijeđene otopine se može izračunati povišenje vrelišta otopine:

\( \Delta T = i\cdot K_{\textrm{b}}\cdot b \)

ΔT  – povišenje vrelišta otopine
  i  – broj iona nastalih otapanjem jedinke tvari
Kb – ebulioskopska konstanta otapala
b – molalnost

Kb  je oznaka za ebulioskopsku konstantu otapala ili molalnu konstantu povišenja vrelišta. Ebulioskopska konstanta za vodu iznosi 0,52 K kg mol-1. To znači da se otapanjem 1 mola bilo koje tvari, koja ne disocira, u 1 kg vode, vrelište otopine povisi za 0,52 K (0,52 °C) u odnosu na vrelište vode.

Za koliko se snizi ledište otopine, može se izračunati prema formuli:

\( \Delta T = i\cdot K_{\textrm{f}}\cdot b \)

Kf  je oznaka za krioskopsku konstantu otapala ili molalnu konstantu sniženja ledišta. Krioskopska konstanta za vodu iznosi 1,86 K kg mol-1. Ako se 1 mol tvari koja ne disocira otopi u 1 kg vode, ledište vode se snizi za 1,86 K (1,86 °C).
 
Zimi se u gradovima troše velike količine soli (smjese različitih vrsta soli) da se spriječi zaleđivanje cesta i da se ljudima omogući sigurnije kretanje po njihovom gradu. No, istražite može li ta sol imati i negativan utjecaj na okoliš?
 
Sol šteti biljkama, ona nagriza fasade zgrada, šteti automobilima, konačno sva ta sol završi u tlu, a možda i u podzemnim vodama. U nekim njemačkim gradovima su zabranili koristiti sol u te svrhe na ulicama i svim površinama kojima se kreću pješaci. Umjesto soli predložili su pijesak ili piljevinu. Piljevina je posebno dobra zbog toga što se nakon što se led i snijeg rastale može prikupiti i kompostirati.

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Izračunajte za koliko će se sniziti ledište (ΔT ) vodene otopine šećera (C12H22O11) ako se u 500 g (m) vode (H2O) otopi 136,8 g (m) šećera (C12H22O11).

Krioskopska konstanta (Kf ) vode (H2O) iznosi 1,86 K kg mol-1.

ΔT = ?

Odgovor:

Ledište vodene otopine šećera će se sniziti za

K.

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Izračunajte molarnu masu (M) kemijskog spoja, X, ako je ledište otopine (ΔT ) – 0,327 °C.

Otopina je pripravljena otapanjem 4,75 g (m) tog spoja u 150 g vode (H2O).

Nepoznata tvar u vodi ne disocira.

Krioskopska konstanta (Kf) vode iznosi 1,86 K kg mol-1.

Odgovor:

Molarna masa kemijskog spoja, M(X)

g mol–1.

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Vrelište koje od otopina množinskih koncentracija (c) 0,4 mol dm–3 je jednako (=) vrelištu vodene otopine natrijeva klorida (NaCl) množinske koncentracije (c) 0,6 mol dm–3 ?

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Izračunajte za koliko će se sniziti ledište vodene otopine saharoze, \( \ce{C12H22O11} \), ako se u 500 g vode otopi 136,8 g saharoze. Krioskopska konstanta vode iznosi 1,86 K kg mol-1.

Odgovor:

Ledište vodene otopine saharoze će se sniziti za
K.
Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Izračunajte molarnu masu kemijskog spoja, X, ako je ledište otopine pripravljene otapanjem 4,75 g tog spoja u 150 g vode –0,327 °C. Nepoznata tvar u vodi ne disocira. Krioskopska konstanta vode iznosi 1,86 K kg mol-1.

Odgovor:

Molarna masa spoja; M(X) =
g mol-1.
Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Vrelište koje od otopina množinskih koncentracija 0,4 mol/dm3 je jednako vrelištu vodene otopine natrijeva klorida množinske koncentracije 0,6 mol/dm3 ?

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Na kraju

Riješite zadatak.

Ponovite nastavne sadržaje obrađene u ovoj jedinici DOS-a.

Na kraju…

Riješite zadatak i ponovite nastavne sadržaje obrađene u ovoj jedinici DOS-a.

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

U čaši se nalazi usitnjeni led čija je temperatura –4 °C.
Dodavanjem šećera sobne temperature nastaje smjesa čija će temperatura nakon 10-tak minuta biti:

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Koja od navedenih vodenih otopina ima najniže, a koja najviše vrelište ?

A   \( \ce{C2H5OH}\),  b \(= \pu{0,15 mol/kg }\)
B   \( \ce{KNO3}\),      b \(= \pu{0,20 mol/kg}\)
C   \( \ce{CaCl2}\),      b \(= \pu{0,25 mol/kg}\)
D   \( \ce{CO(NH2)2}\),    b \(= \pu{0,10 mol/kg}\)
E   \( \ce{(NH4)3PO4}\),    b \(= \pu{0,05 mol/kg}\)

Najniže vrelište ima otopina označena slovom

.

Najviše vrelište ima otopina označena slovom

.

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Sva mora i oceani svijeta međusobno su povezani i čine jedinstvenu prirodnu cjelinu – Svjetsko more.

Njihov ukupan volumen (V) iznosi oko 1 350 000 000 km3.

Kada bi se teoretski moglo otopiti 1,00 kg saharoze (C12H22O11) u volumenu (V) Svjetskog mora broj molekula saharoze u 1,00 L morske vode iznosio bi:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Osmotski tlak (Π) 150 mL otopine u kojoj je otopljeno 6,00 g (m) proteina pri 25 °C (t) iznosi 1800 Pa.
Molarna masa (M) nepoznatog proteina je:

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

U čaši se nalazi usitnjeni led čija je temperatura -4 °C. Dodavanjem šećera sobne temperature nastaje smjesa čija će temperatura nakon 10-tak minuta biti:

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Koja od navedenih vodenih otopina ima najniže, a koja najviše vrelište ?

A \( \ce{C2H5OH}\), \( b = \pu{0,15 mol/kg}\)
B \( \ce{KNO3}\), \( b = \pu{0,20 mol/kg}\)
C \( \ce{CaCl2}\), \( b = \pu{0,25 mol/kg}\)
D \( \ce{CO(NH2)2}\), \( b = \pu{0,10 mol/kg}\)
E \( \ce{(NH4)3PO4}\), \( b = \pu{0,05 mol/kg}\)

Najniže vrelište ima otopina označena slovom
, a najviše otopina označena slovom
.

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Sva mora i oceani svijeta međusobno su povezani i čine jedinstvenu prirodnu cjelinu – Svjetsko more.
Njihov ukupan volumen iznosi oko 1 350 000 000 km3.
Kada bi se teoretski moglo otopiti 1,00 kg saharoze u volumenu Svjetskog mora broj molekula saharoze u 1,00 L morske vode iznosio bi:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Osmotski tlak 150 mL otopine u kojoj je otopljeno 6,00 g proteina pri 25 °C iznosi 1800 Pa. Molarna masa nepoznatog proteina je:

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?