Roztoky

• Roztokem rozumíme homogenní směs skládající se nejméně ze dvou látek, jejichž zastoupení můžeme v určitých mezích plynule měnit
• Roztok se skládá z rozpouštědla a rozpouštěné látky:
  • Rozpouštědlo je látka, která je v soustavě v nadbytku
  • Ve vodných ¤ je vždy rozpouštědlem voda
  • V ¤ vzniklých smísením látky pevné nebo plynné s kapalnou je rozpouštědlem kapalina
• Roztok vzniká rozpuštěním látek v daném rozpouštědle:

1. Rozpouštěná látka se postupně rozptyluje mezi částice rozpouštědla, z ¤ ji lze získat v nezměněné formě; kyslík, dusík; cukr ve vodě
2. Mezi rozpouštěnou látkou a rozpouštědlem probíhá chemická reakce, která trvale mění povahu rozpouštěné látky; kovy v kyselinách, amoniak ve vodě

 Roztoky se dělí:

1.      Podle vlastností rozpouštěné látky

1. Neelektrolyty – vznikají rozpouštěním látek, jejichž molekuly jsou nepolární, do ¤ přecházejí ve formě molekul; roztoky jsou nepolární, neobsahují volně pohyblivé ionty
2. Elektrolyty – vznikají rozpouštěním iontových sloučenin v polárních rozpouštědlech, vzniklý roztok obsahuje pohyblivé el. nabité ionty – vede el. proud

2.       Podle skupenství

1. pevné (slitiny kovů)
2. kapalné (kapalná, plynná nebo pevná látka rozpuštěna v kapalném rozpouštědle)
3. plynné (vzduch)

¤ nasycený – za daných podmínek se v něm nerozpustí více rozpouštěné látky (vzniká rovnovážný stav, kdy množství látky rozpuštěné a vyloučené jsou si rovny)

¤ nenasycený – za daných podmínek se v něm rozpustí další množství rozpouštěné látky

¤ přesycený

 

 Rozpustnost látky

• V určitém rozpouštědle je dána hmotností (látkovým množstvím) látky, která se za daných podmínek (teplota, tlak) rozpustí v hmotnostním nebo objemovém množství rozpouštědla za vzniku nasyceného roztoku

Výpočty složení a změn ve složení roztoků

1.       Hmotnostní zlomek látky B, w_B

w_B = m_B / m_r                      m_B = hmotnost rozpuštěné látky

m_r = hmotnost roztoku

m_r = m_B + m_R                    m_r = hmotnost rozpouštědla

Vynásobením hmotnostního zlomku w_B stem získáme hmotnostní procento látky: B = w_B x 100

 2.    Objemový zlomek látky B, φ_B

φ_B = V_B/ V_r        V_B = objem rozpouštěné látky

V_r = objem roztoku

V_r = V_B + V_R         V_R = objem rozpouštědla

Vynásobením objemového zlomku stem získáme objemové procento látky:   B = φ_B x 100

 3.    Molární zlomek látky B, X_B

X_B = n_B / ∑_in_i        n_B = látkové množství látky B

∑_in_i = součet látkových množství všech látek v roztoku

4.       Látková koncentrace c_B látky B

c_B = n_B / V                           V = objem roztoku

jednotka: mol.m^-3, mol.dm^-3

molarita

5.       Hmotnostní koncentrace látky B, c_B

c_B = m_B / V                          m_B = hmotnost rozpuštěné látky

jednotka: kg.m^-3,g.dm^-3, mg.cm^-3

MOLARITA – počet molů látky v litru roztoku

X = n_B / ∑_in_i

počet molů n = m / M   M = součet relativních atomových hmotností

Změny složení roztoků

• Smísení dvou roztoků stejné látky A o různém složení – w₁ * m₁ + w₂ * m₂ = (m₁ + m₂) * w
• Přidání čistého rozpouštědla (w₂ = 0) – w₁ * m₁ = (m₁ + m₂) * w
• Přidání čisté látky (w₁ = 100%) – m₁ + w₂ * m₂ = (m₁ + m₂) * w

Mnohostranný význam roztoků

• Kvalitativní analytická chemie (= kvalitativní analýza) zkoumá složení studované látky
• Kvalitativní analýzou se dokazuje přítomnost prvků (v podobě atomů nebo jednoduchých i složených iontů, popř. charakteristických skupin) ve zkoumané látce
• Výsledkem kvalitativní analýzy je zpravidla pojmenování zkoumané látky
• Komplexotvorné a srážecí reakce → rychlé, iontové, bez vedlejších produktů, barevný efekt

Dělení kationtů do analytických tříd

• H₂S dnes nahrazujeme sulfanovou vodou H₃O⁺ + S^2- (sulfanová voda musí být čerstvá
  S^2- – 2e^– → S⁰ zkalení roztoku, neúčinný)

Fyzikálně-chemické procesy v živých soustavách

Difúze: samovolný přechod částic ve směru koncentračního spádu bez dodání energie.
V živých soustavách usnadňují difúzi přes buněčné membrány tzv. přenašeče (i proti koncentračnímu spádu, jedná se o tzv. aktivní transport (s dodáním energie)
Osmóza: samovolný průchod molekul přes polopropustnou (semipermeabilní) membránu proti směru koncentračního spádu (bez dodání energie).
Membrána propouští pouze menší molekuly rozpouštědla, takže v jedné části se snižuje koncentrace a zvyšuje objem, zajišťuje transport vody v živých soustavách kvantitativním vyjádřením osmózy je osmotický tlak (závisí na koncentraci a teplotě)
Koloidní charakter: buňky jsou koloidní systémy, kde dispergované částice jsou např. bílkoviny, nukleové kyseliny nebo sacharidy. Nebo se menší molekuly sdružují do větších celků – na principu micelárních koloidů je zbudována struktura biologických membrán (micela = shluk molekul)