Dvokomponentni sistemi: razblaženi rastvori

Pod rastvorom se podrazumeva jednofaznisistem (bilo kog agregatnog stanja) od dve iliviše komponenata u kome su hemijske vrstekoje ga sačinjavaju dispergovane do veličinemolekula. Pretpostavka: razmatraju se sistemi čijekomponenteo međusobno hemijski ne reaguju i okoji ne podležu elektrolitičkoj disocijaciji

Tipovi rastvora

Faza Rastvorak Rastvarač Primer

GasTečnostTečnost

Čvrsto legureH2 u Pt

Koka-kolaantifriz

Koka-kolavazduhgas

tečnosttečnosttečnostčvrstočvrstočvrsto

gasčvrstotečnost

gas

gas

TečnostČvrsto

KKoncentraoncentracciija rastvoraja rastvora

Jedinice Simbol Definicija

Maseni procenti

Parts per million

Masa/zapremina proc.Zapreminski proc.

% m/m% v/v% m/v

ppm

(mrastvorak/mrastvor ) x100(vrastvorake/vrastvor ) x100(mrastvorake/vrastvor ) x100

mgrastvorak/Lrastvor

Parts per billion ppb µgrastvorak/Lrastvor

MolarnostMolalnost

M

m

molrastvorak/Lrastvor

molrastvorak/kgrastvarač

masa rastvorkaTotalna masa rastvora

Mas % rastvorak= x 100

masa rastvorkatotalna masa rastvorappm rastvorak = x 10 6

ppm rastvorak(vodeni rastvor) = mg rastvorak / Lrastvor

ppb rastvorak (vodeni rastvor) = µg rastvorak / Lrastvor

Kada je koncentracija tako niska da je d ~ dvoda:

NaNaččin izrain izražžavanja koncentaricije avanja koncentaricije zavisi od osobina komponenatazavisi od osobina komponenata

Ako su komponente sliAko su komponente sliččnih tanih taččki ki kljuključčanja i topljenja onda se koriste anja i topljenja onda se koriste molski udeli.molski udeli.

Ako se komponente veoma Ako se komponente veoma razlikuju, onda se korste molaliteti razlikuju, onda se korste molaliteti ili molaritetiili molariteti

Koligativne osobineKKoligativoligativnne e osobineosobinePri dodavanju rastvorka rastvaraču, osobine

rastvarača se modifikuju.•Napon pare opada•Tačka mržnjenja opada•Tačka ključanja raste•Osmoza je moguća (osmotski pritisak)Ove promene se zovu KOLIGATIVNE

OSOBINE. Ove osobine zavise samo od BROJA čestica

rastvorka a ne i od PRIRODE I VRSTE rastvorenih čestica.

Pri dodavanju rastvorka rastvaraPri dodavanju rastvorka rastvaračču, osobine u, osobine rastvararastvaračča se modifikujua se modifikuju..

•• Napon pareNapon pare opadaopada•• TaTaččka mrka mržžnjenjanjenja opadaopada•• TaTaččka kljuka ključčanjaanja rasteraste•• OsmoOsmoza je moguza je moguććaa ((osmotosmotskski pri pritisakitisak))Ove promene se zovuOve promene se zovu KOKOLIGATIVLIGATIVNNE E

OSOBINEOSOBINE. . Ove osobine zavise samo odOve osobine zavise samo od BROJABROJA ččestica estica

rastvorka a ne i od rastvorka a ne i od PRIRODE I VRSTE PRIRODE I VRSTE rastvorenih rastvorenih ččesticaestica..

Koligativne osobine

Kada se govori o koligativnim osobinama, pretpostavlja se da je:

rastvorak neisparljiv tj. ne učestvuje u gasnoj fazi,

da ne gradi čvrst rastvor sa rastvaračem

njegova količina je mnogo manja od količine rastvarača, pa je stoga rastvor razblažen

rastvorak ne menja svoj hemijski oblik pri rastvaranjutj. ne reaguje hemijski sa rastvaračem, ne asosuje nitidisosuje pri rastvaranju

Rastvarač+rastvorakčist rastvarač

Tt0Tt Tk

0 Tk

μ(t)

μ0(~) μ0(t)

μ0(g)

rastvara~

rastvor

T

μ

10

11 ln)()( xRTtt += μμ

Napon pare neke supstancije određen je težnjom čitavog sistema da isparavanjempređe u neuređenije stanje. Ako se supstancijarastvori u rastvaraču postići će se već u tečnom stanju veći stepen neuređenosti negou rastvaraču pa će se smanjiti težnja zaisparavanjem i čitav sistem će postići istopovećanje entropije kada manja količinarastvarača ispari. Time se snižava napon pare rastvarača, a tačka ključanja povećava. Pri mržnjenju, jednakost hemijskih potencijalaizmađu tečnog rastvora i čvrstog rastvarača ćese postići pri nižoj temperaturi nego kod čistogtečnog rastvarača, jer prisustvo rastvorka u rastvoru dovodi do povećane entropije, pa ćesistem težiti da zadrži stanje veće entropije i rastvor će mrznuti na nižoj temperaturi odčistog rastvarača.

Koligativne osobine

KKoligativoligativnnee osobineosobineSniSnižženje napona pareenje napona pare

Rastvarač

Relativno sniženje napona pare:

20

0

xppp=

−

isto za sverastvore istekoncentracije(nezavisno odpriroderastvarača)

ne zavisi odtemperature

Da bi ovo biloispunjeno potrebno je da je diferencijalnatoplota razblaživanjajednaka nuli tj. da je rastvor idealan

Uticaj rastvorka nanapon pare rastvora

Rastvor

Molekulirastvarača

Neisparljivi molekulirastvorka

Koligativne osobine-sniženje napona pare

21

12

1

2

21

20

0

MmMm

nn

nnn

ppp

=≈+

=−

Merenjem relativnog sniženja napona pare moguće je odrediti molarnu masu rastvorene supstancije M2

Metode za merenje relativnog sniženja napona pare:•diferencijalna, dinamička, transpiraciona, metodatačke rose ili izopiestička

Koligativne osobine-sniženje napona pare

p = p0x1

Raulov zakon:u razblaženomrastvoru napon pare isparljivog tastvaračasrazmeran je svojojkoncentracijiu rastvoru izraženoj u molskim frakcijama, pri čemu je konstantaproporcionalnosti jednakanaponu pare čistog rastvarača.

•Von Babo•Raoult

Koligativne osobine-povišenje tačke ključanja

Δp

A

C

B

p0

p

p0

p

T0kTt

0Tt TkΔTkΔTt

DEF

p~

pt

rastvor

~ ist te~ anrastvara~

~ ist ~ vrstrastvara~

ta~ ka mr̀ njenjarastvora, Tt

ta~ ka klju~ anjarastvara~ a

1 bar

T

p

ΔTk = Tk − Tk0 ∼AB

(p0− p) /p0 ∼AC

0

0

.pppTconst

ACAB

k−

∝Δ→≈

Relativno sniženje napona pare razblaženog rastvora srazmerno je molskoj frakciji rastvorene supstancije (što predstavlja drugi oblikRaulovog zakona) pa je i povišenje tačke ključanja srazmerno samokoncentraciji rastvorka u molskim frakcijama, a ne zavisi od njegoveprirode.

KKoligativoligativnne e osobineosobinePoviPoviššenje taenje taččke kljuke ključčanjaanja

Tačka ključanja rastvoraTačka ključanja rastvarača

Tačka ključanjarastvora

Tačka ključanjarastvarača

Rastvor

Čist tečnirastvarač

Tečnost

Čvrsto

Čist čvrstrastvarač

Trojna tačkarastvora

Koligativne osobine-povišenje tačke ključanja

101

01 ln)()( xRTtg += μμ

Ravnoteža tečni rastvor-para

RTG

RTtg

x misp ,01

01

2)()(

)1ln(Δμμ

=−

=− )()( 01

01, tgG misp μμΔ −=

mispmispmisp STHG ,,, ΔΔΔ −=RS

RTH

x misp

k

misp ,,2 )1ln(

ΔΔ−=− na Tk

RS

RTH misp

k

misp ,0,01ln

ΔΔ−==za x2= 0 ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−=−

kk

misp

TTRH

x 11)1ln( 0,

2

Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

kk

ispm

TTRH

x 110

,2

Δx2<<1 ln(1− x2) ≈ − x2

na Tok

Koligativne osobine-povišenje tačke ključanja

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

kk

ispm

TTRH

x 110

,2

Δ

02,

2k

kmisp

TT

RL

xΔ⋅=

Lisp,m =ΔHisp,m

Tk ⋅ Tk0 ≈ Tk

02

2,

02

xLRT

Tmisp

kk ⋅=Δ

12

12

1

2

21

22 mM

Mmnn

nnnx =≈+

=12

12

,

02

mMMm

LRT

Tmisp

kk ⋅=Δ

1000:: 12 mmn =

m-molalnost

mkm

MnLRTT e

misp

kk ⋅=

⋅⋅

⋅=Δ1000

1000

1

12

,

02

1,

02

1000M

LRTk

misp

ke ⋅= ebulioskopska

konstanta

KKoligativoligativnne e osobineosobineSniSnižženje taenje taččke mrke mržžnjenjanjenja

Tačka mržnjenjarastvoraTačka mržnjenja rastvarača

Tačka ključanjarastvora

Tačka ključanjarastvarača

Rastvor

Čist tečnirastvarač

Tečnost

Čvrsto

Čist čvrstrastvarač

Trojna tačkarastvora

Koligativne osobine-sniženje tačke mržnjenja

Ravnoteža čvrst rastvarač-para

na Tm

-

x2<<1,ln(1− x2) ≈ − x2

2,ln

RTL

dTpd msubč

=

2,ln

RTL

dTpd mispt

= Ravnoteža prehlađeni rastvarač-para

2,,)/ln(

RTLL

dTppd mispmsubtč −= p č = p1

P t=p1o

p1/pt = x1

2,1ln

RTL

dTxd mtop= ∫∫ =

0

12

,1

1lnm

m

T

T

mtop

x TdT

RL

xd ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−= 0

,1

11lnmm

mtop

TTRL

x

mkmML

RTT fmtop

mm =⋅

⋅=Δ 1

,

02

1000 top

m

mtop

mf l

RTML

RTk⋅

=⋅⋅

= 3

02

1,

3

02

1010

Koligativne osobine-sniženje tačke mržnjenja

mkmML

RTT fmtop

mm =⋅

⋅=Δ 1

,

02

1000 top

m

mtop

mf l

RTML

RTk⋅

=⋅⋅

= 3

02

1,

3

02

1010

Sniženje tačke mržnjenja izvedeno uz aproksimacije:da se para (iznad čvrste kao i iznad tečne faze) ponaša

po zakonima idealnog gasnog stanjada je zapremina pare mnogo veća od zapremine

tečnosti odnosno čvrste fazeda za rastvarač važi Raulov zakonlatentna toplota topljenja čvrstog rastavarača je

konstantna, nezavisna od temperaturerastvorak je neisparljiv, nije asosovan ni disosovan u

rastvoru i da ne gradi jedinjenje sa rastvaračemda se samo rastvarač izdvaja kao čvrsta faza

Koligativne osobine-sniženje tačke mržnjenja

mkmML

RTT fmtop

mm =⋅

⋅=Δ 1

,

02

1000 top

m

mtop

mf l

RTML

RTk⋅

=⋅⋅

= 3

02

1,

3

02

1010

Ispravnost primenjenih aproksimacija proverava se poređenjem rezultata eksperimentalnih merenja sa rezultatima dobijenim teorijskim izračunavanjem.•Pokazalo se da je sniženje tačke mržnjenja zaistasrazmerno molalitetu rastvora.•Slaganje izmerene i izračunate vrednosti za krioskopskukonstantu za poznatu molalnost rastvora.

Primena: antifriz (glikol), krv kod polarnih životinja(glicerol)

Rastvarač

Sirćetna kiselina

Benzen

Kamfor

t.t. (°C) Kf t.k.(°C) Kb

Voda 0.00 1.86 100.0 0.512

16.6 3.90 118.5 3.07

5.5 5.1 80.1 2.53

178 40 208.1 5.95

KKff and Kand Kbb ((°°C C kgkgsolventsolvent molmol --11solutesolute))

VanVan’’t Hofft Hoff--ov faktor ov faktor iiFaktor koji uzima u obzir odstupanje koligativnihosobina zbog elektrolitičke osobine rastvorka da disosuje na jone i time povećava broj čestica u rastvoru

Može se meriti kao:elektrolitnijerastvorakdavrednostocekivana

osobinaakoligativnmerenai =

a) Tipične vrednosti za neelektrolite (urea, saharoza, glukoza) i=1b) Za elektrolitičke rastvore

1,91,91,71,72,72,73,23,2

22223344

NaClNaClHIOHIO33

MgClMgCl22

AlClAlCl33

Mereno Mereno iiIdealno Idealno iiElektrolitElektrolit

KKoligativoligativnnee osobineosobine rastvorarastvora elektrolitaelektrolita1.00 m NaCl u vodi: T.M.= -3.37C (ne –1.86C kako se očekuje)!

Koligativne osobine zavise od broja čestica

Setimo se: NaCl Na+ + Cl-

Imamo 2.00m čestice i treba da dobijemo T.M: -(2x1.86o C) = -3.72oCUticaj unutrašnjih privlačenja dovodi do razlike u izmerenoj i izračunatoj vrednostiT.M. za jonske vrste.

Van’t Hoff-ov faktor omogućava nalaženje stepena disocijacijeelektrolita

( )( )izracunato

mereno

TTi

ΔΔ

=

OsmozaOsmoza

Osmoza je pojavaspontanog prolaskarastvarača krozpolupropustljivumembranu u rastvor, iligeneralano prolazrastvarača izrazblaženijeg u koncentraovanijirastvor, kada surastvori razdvojenipolupropustljivommembranom, nazivaosmozom.

KKoligativoligativnne e osobineosobine

OsmozaOsmoza

Koncentrovanirastvor

Razblaženirastvor

Polupropustljivamembrana

Rastvarač prolazi a rastvorak ne!

OsmozaOsmozaAko se posuda koja je povezanasa živinim manometrom napunirastvorom i zatvori, a zatimspusti u čist rastvarač, tadausled osmoze rastvarač prodireu rastvor kroz membranustvarajući pritisak koji se merimanometrom. Ovaj pritisakkojim treba delovati na rastvorda bi se sprečio prolazakrastvarača u rastvor krozpolupropustljivu membranunaziva se osmotskim pritiskom.

PotencijalPotencijal vodevodePotencijalPotencijal vodevode je je merilomerilo mogumoguććnostinosti molekula vode da se kremolekula vode da se krećću u u u

rastvorrastvor. . Voda se uvek kreVoda se uvek krećće osmozom iz manje negativnog u vie osmozom iz manje negativnog u višše e negativan potencijal vodenegativan potencijal vode. . NajviNajvišši mogui mogućć potencijal vode je onaj za potencijal vode je onaj za ččistu vodu i on iznosi 0istu vodu i on iznosi 0, , svi ostali rastvori imaju negativan potencijal svi ostali rastvori imaju negativan potencijal

vodevode. . Potencijal vode se meri uPotencijal vode se meri u Pa.Pa.čista voda

0 kPArazblaženirastvor –200kPa

koncentrovanirastvor –500 kPa

voda difundujeod 0 do –200 kPa

voda difundujeod –200 do –500 kPa

OsmozaOsmozaFeferovi eksperimenti nisu bili savršeni ali su ipakposlužili kao eksperimentalna osnova Van’t Hofu zauočavanje analogije u ponašanju gasova i razblaženihrastvora

Zaključak o proporcionalnosti osmotskog pritiska sakoncentracijom razblaženog rastvora analogan je Bojl-Mariotovom zakonu za gasove

ΠVm = const1

Osmotski pritisak rastvora saharozeKoncetr. c (m/m%) Π (mmHg) Π /c

1 535 5352 1016 5084 2082 5216 3075 513

Proporcionalnost osmotskog pritiska sa temperaturomznači da se Šarlov zakon može primeniti na razblaženerastvore:

Π/T = const2

OsmozaOsmoza

Temperatura,oC T,K Π,mmHg Π /T6,8 280 505 1,822,0 295,2 548 1,8536,0 309,2 596 1,83

OsmozaOsmoza

Kombinovanjem ova dva izraza dolazi se do izraza:

ΠVm = const⋅ TVan’t Hof je pokazao da konstanta u gornjoj jednačini, odgovara vrednosti molarne gasne konstante R. Do ovog zaključka je došao poredići osmotski pritisaksaharoze i gasni pritisak vodonika pri istoj temperaturii istim koncentracijama.

ΠVm = RT Π = CM RT

Van’t Hof-ova jednačina

OsmozaOsmoza--termodinamitermodinamiččko izvođenje ko izvođenje VanVan’’t Hofove jednat Hofove jednaččineine

10111 ln)(),( xRTPPx ++=+ ΠμΠμ

∫+

+=+Π

μΠμP

PmdPVPP )()( 0

101

∫+

++=Π

μμP

PmdPVxRTPP 1

01

01 ln)()(

∫+

=−ΠP

PmdPVxRT 1ln lnx1 = =ln(1− x2) ≈ − x2 RTx2 = VmΠ

x2 ≈ n2 /n1 i n1Vm=V1RTCM=Π

OsmozaOsmoza

RTCM=ΠOva jednačina važi za beskonačno razblažene rastvoreneelektrolita. Jedno vreme je korišćena kao kriterijumza utvrđivanje idealnosti nekog rastvora.

Odstupanje nekog rastvora od idealnog ponašanjaizražava se Van’t Hofovim faktorom i :

ΠV = iRT

SemipermeabSemipermeabiillnne Membranee MembraneIdealna semipermeabilna membrana je propustljiva samo za rastvarač (najčešće voda) a nepropustljiva za sve rastvorke

====================================================

Permeabilne MembranePermeabilne membrane dozvoljavaju prolaz svih rastvorenih supstanci i rastvarač (uglavnom voda).

Polupropustljiva membrana se može definisati kaobilo koja faza koja razdvaja dva rastvora različitihkoncentracija, dozvoljavajući protok čistograstvarača, a zadržavajući rastvorenu susptanciju.

Polupropustljive membranePolupropustljive membranePrirodne polupropustljive membrane:Prirodne polupropustljive membrane:zidovi biljnih i zidovi biljnih i žživotinjskih ivotinjskih ććelija, zidovi bakterija, elija, zidovi bakterija, krvni sudovi, razlicite opne, bekrvni sudovi, razlicite opne, beššike i biljna tkiva.ike i biljna tkiva.

--Imaju razliImaju različčite stepene permeabilnosti, razliite stepene permeabilnosti, razliššitih su itih su debljina (reda nm) i razlidebljina (reda nm) i različčitih veliitih veliššina pora (reda ina pora (reda 10nm).10nm).

--Propustljive su za: HPropustljive su za: H22O, COO, CO22, O, O22 i Ni N22 kao i za kao i za organske molekule, a nepropustljive su za proteine organske molekule, a nepropustljive su za proteine i polisaharide.i polisaharide.Neorganske soli i disaharidi prolaze vrlo sporo kroz Neorganske soli i disaharidi prolaze vrlo sporo kroz njih.njih.

SintetiSintetiččke membrane:ke membrane:-- celofanske (glavna komponenta celuloza)celofanske (glavna komponenta celuloza)-- poliestarske (na bazi poliestarskih polietilena)poliestarske (na bazi poliestarskih polietilena)-- jonoizmenjivajonoizmenjivaččke ke ččija je struktura smolasta ija je struktura smolasta

sa otvorima, slisa otvorima, sliččna sunđerima i sadrna sunđerima i sadržži i kontinualnu mrekontinualnu mrežžu vode.u vode.

Primena:Primena:--za dijalizu, kao ultrafilteri i kao ambalaza dijalizu, kao ultrafilteri i kao ambalažžni ni

materijal.materijal.

Polupropustljive membranePolupropustljive membrane

OsmotOsmotskski i pprritisak jeitisak je VEVEOMAOMAoosetsetljiva mera molarnostiljiva mera molarnosti

Morska voda sadrMorska voda sadržžii 3.4 g 3.4 g NaClNaCl ppoo litrlitruuCCMM = 3.4 g/58.5 g= 3.4 g/58.5 gLL//molmol = 0.0582 M= 0.0582 MΠΠ =(0.0582 mol/L)(0.0821L =(0.0582 mol/L)(0.0821L atmatm/mol K )(298K)/mol K )(298K)ΠΠ = 1.42 = 1.42 atmatm1 1 atmatm odgovara stubu vode ododgovara stubu vode od 10.34 m 10.34 m dudužžineine(1.42 atm)(10.34 (1.42 atm)(10.34 m/atmm/atm) = 14.68 m) = 14.68 m(14.68 m)(3.28 ft/m) ~ 48 (14.68 m)(3.28 ft/m) ~ 48 stopastopa

Osmometrija 1

Osmotski pritisak se relativno lako meri, pa se koristi za određivanje molarne mase velikih molekula (proteini,sintetički polimeri) . Vant Hofova jednačina se možepisati u virijalnom obliku:

[ ] [ ]{ }...1 ++=Π MMM CCBRTC

Osmotski pritisak se meri za različite koncentracije ci crta Π/cRT u funkciji c i određuje molarna masa supstancije BOdsečak je 0,21 cmL/g

HipertoniHipertoni rastvorrastvor

HipertoniHipertoni rastvorrastvor sadsadrržži visoku koncentraciju rastvorka u odnosu na i visoku koncentraciju rastvorka u odnosu na drugi rastvor na primer citoplazmu drugi rastvor na primer citoplazmu ććelijeelije. . Voda dufunduje iz Voda dufunduje iz ććelije elije kad je stavljena u hipertoni rastvor kad je stavljena u hipertoni rastvor ššto izaziva smeto izaziva smežžuranje uranje ććelijeelije..

HHiipotonipotoni rastvorirastvori

HHiipotonipotoni rastvori imaju nisku koncentraciju rastvorka u rastvori imaju nisku koncentraciju rastvorka u odnosu na razliodnosu na različčite ite rastvore tj. citoplazmu rastvore tj. citoplazmu ććelijeelije. . Voda Voda difunduje u difunduje u ććeliju kada se stavi u hipitoni rastvor eliju kada se stavi u hipitoni rastvor ššto to znaznačči da i da ććelija bubri dok ne pukne.elija bubri dok ne pukne.

IIzzotoniotoni rastvorirastvori

IIzzotoniotoni rastvori imaju istu koncentraciju kao i drugi rastvori imaju istu koncentraciju kao i drugi rastvor npr. citoplazma rastvor npr. citoplazma ććelije. Voda difunduje u i iz elije. Voda difunduje u i iz ććelije elije istom brzinom kada je stavljena u izotoni rastvoristom brzinom kada je stavljena u izotoni rastvor. . FFluidluidkoji okrukoji okružžuje telo uje telo ććelije je izotonielije je izotoni..

Biljne i životinjske ćelije u različitim rastvorima

životinjskaćelija

biljnaćelija

hipertoni rastvor izotoni rastvor hipotoni rastvor

Postoje mnogi primeri osmoze u praktičnom životu. Na primer, eritrociti raspoređeni u hipertonoj ekstracelularnoj tečnosti će smanjivati zapreminu zbog osmoze. Ovo se ne dešava u zdravom organizmu jer je ekstracelularna tečnost - plazma izotona sa crvenim krvnim zrnacima.

SmeSmežžuravanje crvenih krvnih uravanje crvenih krvnih zrnacazrnaca, , eleelekktrontronska mikrografijaska mikrografija

KKoligativoligativnne e osobineosobineOsmoOsmozaza

–– ŠŠargarepa potopljena u vodu postaje argarepa potopljena u vodu postaje ččvrsta jer vrsta jer voda ulazi u voda ulazi u ććelijeelije..

–– Usoljena hrana bubriUsoljena hrana bubri..–– Voda ulazi u biljke osmozomVoda ulazi u biljke osmozom..–– So dodata mesu ili So dodata mesu ili ššeeććer voer voćću spreu spreččava razvoj ava razvoj

bakterija bakterija ((babakkteriterije gube vodu i umiruje gube vodu i umiru).).

•• AAkktivtivni ni transport transport je kretanje hranljivih je kretanje hranljivih materija i otpadnog materijala kroz biolomaterija i otpadnog materijala kroz biološške ke sisteme.sisteme.

•• AAkktivtivnini transport transport nije spontannije spontan..

Pijenje slane vode bi izazvalo Pijenje slane vode bi izazvalo dehidrataciju telesnih tkivadehidrataciju telesnih tkiva

PrePreččiiššććavanje vode reversnom osmozomavanje vode reversnom osmozom

Pritisak veći odπrastvor

Čist rastvarač rastvor

•• Uređaj na prethodnoj slici Uređaj na prethodnoj slici je najveje najvećći takve vrste u i takve vrste u SADSAD. . Morska voda se Morska voda se prethodno tretira filtrimaprethodno tretira filtrima. . Postoje dva seta filteraPostoje dva seta filtera ——prprvvi, oi, odd peskapeska, , ššljunka i ljunka i antracitaantracita, , i drugi od istog i drugi od istog materijala plusmaterijala plus grgraannaattaa. . Postoji joPostoji jošš jedan kontrolni jedan kontrolni set filtera posle set filtera posle ččega se ega se voda pumpa pritiskom od voda pumpa pritiskom od 30 bara kroz membrane za 30 bara kroz membrane za reversnu osmozureversnu osmozu. . AproAproksimativnoksimativno 45% 45% morske vode ide kroz morske vode ide kroz membrane i postaje pijamembrane i postaje pijaćća a vodavoda. .

Uređaj za Uređaj za desalinacijudesalinaciju

KuKuććni sistem za preni sistem za preččiiššććavanje vode avanje vode reversnom osmozomreversnom osmozom

Bubrezi i dijalizaBubrezi i dijaliza

VeVešštataččki ki bubregbubreg

Ulaz zaprljanekrvi

Izlaz prečišćenekrvi

Esencijalni joni i molekuli ostajuu krvi

Rastvor zadijalizu

Štetni produkti prelaze u rastvorza ispiranje

Jedinica za dijalizuJedinica za dijalizu

selektivno propustljiva membranaizdvaja krv od rastvora za dijalizu

urea i druge otpadnesupstancije difundujuiz krvi u rastvor za dijalizu

filter i sistem za sprečavanje ulaskamehura u krv pacijenta

krv

pumpa koja terakrv kroz jedinicu za dijalizu

izlaz rastvora

jedinica za dijalizu

vena

arterija

PrincipPrincip ddiijjalalizeizeulaz nečistekrvi

izlaz prečišćenekrvi

membrana zadijalizu

krv i rastvorza dijalizuteku usuprotnimsmerovima

izlaz rastvoraza dijalizu

ulaz rastvoraza dijalizu

RastvoriRastvori gasovagasova u u teteččnostimanostima

RastvorljivostRastvorljivost gasovagasova i i HenrijevHenrijev zakonzakon

Rastvorljivost gasa u nekom rastvaračuzavisi :kako od prirode gasa tako i od priroderastvarača. Pošto je sistem dvokomponentan i dvofazan, prema pravilu faza ima dvastepena slobode, što znači darastvorljivost gasova zavisi od dvaintenzivna faktora, od temperature i pritiska

•• ZapreminaZapremina gasagasa vv00 pri pri standardnimstandardnim uslovimauslovima, , tjtj. . TT00 = = 273,15 K 273,15 K i i pritiskupritisku odod jednogjednog barabara, , PP00 = = 1 bar, 1 bar, rastvorenarastvorena u u zapreminizapreminirastvararastvaraččaa VV pri pri pritiskupritisku gasagasa PP (u (u barimabarima) ) predstavljapredstavlja

BunzenovBunzenov (1857)(1857) apsorpcioniapsorpcioni koeficijentkoeficijent, , αα::

•• OstvaldovOstvaldov koeficijentkoeficijent rastvorljivostirastvorljivosti, , ββ, , je je zapreminazapreminagasagasa vv pri pri eksperimentalnojeksperimentalnoj temperaturitemperaturi i i pritiskupritisku, , kojakoja je je rastvorenarastvorena u u zapreminizapremini VV rastvararastvaraččaa::

••••

10 ⋅=VPvα

27300

0 TPvTPTv

Vv α

αβ ===

Definisanje rastvorljivosti gasova

Veza ova dvakoeficijenta

•• UticajUticaj temperature temperature nana rastvorljivostrastvorljivost gasagasase se momožžee izrazitiizraziti kvantitativnokvantitativno nana sledesledeććiinanaččinin::

•• ZZavisnostavisnost apsorpcionogapsorpcionog koeficijentakoeficijenta ododtemperature:temperature:

2,ln

RTH

dTCd mrasM Δ

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−=

12

,

1

2 11lnTTR

H mrasΔαα

Henrijev zakonHenrijev zakon

•• Henri (W. Henry, 1803) je Henri (W. Henry, 1803) je pokazaopokazao krozkroz niznizeksperimenataeksperimenata dada je je masamasa gasagasa rastvorenarastvorena u u određenojodređenoj zapreminizapremini rastvararastvaraččaa srazmernasrazmernapritiskupritisku gasagasa iznadiznad rastvorarastvora, u , u stanjustanju ravnoteravnotežžeeizmeđuizmeđu gasagasa i i teteččnostinosti::

•• m = m = kPkP

•• gdegde je je kk konstantakonstanta kojakoja zavisizavisi odod prirodeprirode gasagasa i i rastvararastvaraččaa, temperature i , temperature i jedinicajedinica u u kojimakojima susuizraizražženaena rastvorljivostrastvorljivost i i pritisakpritisak..

IdealIdealno razblano razblažženi rastvorieni rastvori--efeefekakat t prpritiska na rastvorljivostitiska na rastvorljivost

PB = xBKB Henry-jev zakon

RastvorljivostRastvorljivost gasovagasova

PritisakPritisak

Ras

tvor

ljivo

st(g

/100

g H

20)

O2

N2

He

HenryHenry--jevjev zzakonakon

ZakonZakon raspodeleraspodele

•• MoMožžee se se pokazatipokazati dada je je HenrijevHenrijev zakonzakonposebanposeban slusluččajaj, , opopšštegteg zakonazakona raspodeleraspodele i i RaulovogRaulovog zakonazakona. .

.č

constfazigasnojugasaijakoncentrac

fazinojteugasaijakoncentrac

Pm

==

211

2 Pkmm

=22

1

2 Pknn

= 22221

2 Pkxnn

n==

+

Stoga se Henrijev zakon može izraziti i u oblikuda u razblaženom rastvoru napon pare isparljiverastvorene supstancije je srazmeran njenommolskom udelu. Ako je zakon primenljiv u čitavom području koncentracija, tada je:

0221 pk= 0

22

1p

k =

0222 pxp =

Raulov i Henrijev zakonRaulov i Henrijev zakon

0222 pxp =

što predstavlja Raulov zakon primenjen na isparljivukomponentu.

Može se zaključiti da je Henrijev zakon poseban slučajRaulovog zakona, pri čemu uvek kada važi Raulov zakonza neku supstanciju za nju mora važiti i Henrijev zakon, dok obrnuto ne važi.

Osmometrija 2Razmotrićemo primer polivinil-hlorida rastvorenog u cikloheksanu na 298K

Pritisak se izražava preko visine stuba rastvora gustine 0,98g/cm3.Koristimo jednačinu gde je [CM]=c/M , cje masena koncentracija. Osmotski pritisak je

[ ] [ ]{ }...1 ++=Π MM CBRTC

Osmometrija 3

Crtamo h/c u funkciji od c. Dobija se prava linija čiji je odsečak za c=0 jednak RT/ρgM. Podaci za odsečak daju zah/c=0,21.

Dalje je: