‹#› 1 ‹#› 2 * © Biochemický ústav LF MU (V.P.) 2011 ‹#› 3 1. seminář LC © Biochemický ústav LF MU (V.P.) 2011 ‹#› 4 Mol : • jednotka látkového množství (látkové množství je veličina úměrná počtu látkových částic) ‹#› 5 Mol : • jednotka látkového množství (látkové množství je veličina úměrná počtu látkových částic) • určitý počet částic (počet částic v molu je vždy shodný, hmotnost molu různých látek je rozdílná) ? ‹#› 6 Mol : • jednotka látkového množství (látkové množství je veličina úměrná počtu látkových částic) • určitý počet částic (počet částic v molu je vždy shodný, hmotnost molu různých látek je rozdílná) • 6,022 • 1023 částic v 1 molu (Avogadrova konstanta) ? ‹#› 7 Mol : • jednotka látkového množství (látkové množství je veličina úměrná počtu látkových částic) • určitý počet částic (počet částic v molu je vždy shodný, hmotnost molu různých látek je rozdílná) • 6,022 • 1023 částic v 1 molu (Avogadrova konstanta) • mol atomů molekul iontů e- p+ kladných neb záporných nábojů 1 / 12 C12 …. ‹#› 8 Mol : • částice / entita něco, co je schopné nebo možné, se nějakým způsobem odlišit, samostatně existovat (jak konkrétně, hmotně tak i abstraktně) „ mol je takové množství látky, které je tvořeno přesně stejným počtem částic (nebo definovaných entit) jaký je počet atomů ve 12 g (nuklidu) uhlíku 12C “ ‹#› 9 Mol - číselné závislosti · počet částic : 6,022 • 1023 částic / 1 mol NA , Avogadrova konstanta · číselná hodnota molové hmotnosti (molová hmotnost) : M , (g / mol) · číselná hodnota poměrné molové hmotnosti (poměrná molová Mr , (nemá rozměr) hmotnost) : · molární objem : VM , (l / mol) p = 101,3 kPa t = 0o C 22,4 l / mol · velikost náboje : z • F, (C / mol) F = 96.500 C / mol (Faraday) z = počet nábojů u uvažované částice ‹#› 10 Dohodnutý základ hmotnosti (1961) : „1 / 12 hmotnosti nuklidu uhlíku 12C “ hmotnost 1 mol 12C je přesně 12 g mol dohodnutého základu má hmotnost 1 g ‹#› 11 Výpočet atomové hmotnostní jednotky - „mu“ : 1 g mu = = …. 6,022 • 1023 …. = 1,66 • 10-24 g 1 / 12 hmotnosti z 12 g nuklidu 12C mu = the atomic mass unit (amu) univerzální hmotnostní konstanta rozměr (gramy): 12 g / 12 = 1 g ‹#› 12 Výpočet (elementárního) náboje 1 e- : 96.500 C 1 e- = = …. 6,022 • 1023 …. = 1,6 • 10-19 C / 1 e- náboj 1 molu e- Faradayova konstanta F = 96.500 C / mol počet e- v 1 molu Avogadrova konstanta pro elektron z = - 1 pro proton z = + 1 ‹#› 13 ‹#› 14 Baňka odměrná se zábrusem a skleněnou zátkou, tř. A Roztoky : ······· rozpuštěná látka (solut) rozpouštědlo (solvent) roztok = rozpuštěná látka + rozpouštědlo v roztoku může být větší počet rozpuštěných látek ‹#› 15 Baňka odměrná se zábrusem a skleněnou zátkou, tř. A Roztoky : Koncentrace = množství látky v daném množství roztoku (uvažujeme látku „B“) 1/ látková koncentrace cB c(B) [B] nB cB = mol / l V „molarita“ 2/ hmotnostní koncentrace cm ρB mB ρB = g / l V ‹#› 16 Baňka odměrná se zábrusem a skleněnou zátkou, tř. A Roztoky : 3/ hmotnostní zlomek nemá rozměr hmotnost látky B (gramy) mB wB = m hmotnost roztoku (gramy) nezávislost na teplotě ! mB hmotnostní procento = • 100 m „počet gramů látky rozpuštěné ve 100 g roztoku“ ‹#› 17 Roztoky - různá vyjádření zlomků : mB hmotnostní procento = • 100 „per centum“ m setiny celku mB hmotnostní promile = • 1 000 „per mille“ m tisíciny celku mB ppm = • 1 000 000 „parts per million“ [pa:ts pə:r ,miliən] m miliontiny celku obdobně lze vyjádřit i některé jiné druhy zlomků (nejen hmotnostní) ‹#› 18 Baňka odměrná se zábrusem a skleněnou zátkou, tř. A Roztoky : 4/ objemový zlomek nemá rozměr objem látky B (litry) VB φB = V celkový objem roztoku (litry) shodné objemové jednotky, shodné podmínky pro oba objemy STP = standard temperature and pressure [,staendəd ,temprəčər ,prešər] ‹#› 19 Baňka odměrná se zábrusem a skleněnou zátkou, tř. A Roztoky : 5/ molový zlomek nemá rozměr látkové množství látky B nB XB = n celkové uvažované látkové množství ‹#› 20 Baňka odměrná se zábrusem a skleněnou zátkou, tř. A Roztoky : 6/ molalita mol / kg látkové množství látky B nB cmB = mrozpouštědla „jednotková hmotnost rozpouštědla“ Je zde celý 1 kg rozpouštědla a k němu „přidané“ moly rozpuštěné látky (látka je „navíc“, celková hmotnost roztoku je tedy více než 1 kg !! Látka se „nedoplňuje“ do 1 kg roztoku !!). Není závislost na teplotě. Rozdíl molalita (mol / kg) vs. molarita (mol / l , látková koncentrace) Odvozený pojem: OSMOLALITA ‹#› 21 H+ + OH- H2O Neutralizace : nH+ = nOH- cH+ • VH+ = cOH- • VOH- H2SO4 ® 2 • cH2SO4 • VH2SO4 H3PO4 ® 3 • cH3PO4 • VH3PO4 Ca(OH)2 ® 2 • cCa(OH)2 • VCa(OH)2 při úplné neutralizaci vícesytných kyselin/zásad : ‹#› 22 ‹#› 23 Ředění roztoků : zředit 10krát : existující roztok představuje 1 objemový/hmotnostní díl, přidáme 9 objemových/hmotnostních dílů rozpouštědla ® zředění je (1 + 9), tj. 10násobné v 10násobném objemu / 10násobné hmotnosti roztoku je nyní původní množství rozpuštěné látky (chybný postup: přidání 10 objemových/hmotnostních dílů rozpouštědla ® 11násobné zředění (1 + 10) !!! ‹#› 24 Příklad přípravy roztoku : připravujeme: 500 ml 1 mol HCl / l ? 30 % HCl (předpokládá se h = 1) Mr HCl = 36,46 ----------------------------------------------------------------------------- 1 l ® 1 mol HCl ® 36,46 g HCl 0,5 l ® 36,46 / 2 = 18,23 g HCl ( jakoby „100% kyseliny“ - ta neexistuje - máme 30 % kyselinu) ( % = ? ) 30 % → 30 g HCl …….. 100 ml (při h = 1,0) 18,23 g ………… x x : 100 = 18,23 : 30 x = 18,23 / 30 · 100 = 60,77 g 30 % HCl ‹#› 25 Justus Freiherr von LIEBIG (1803-73) · německý chemik · kvantitativní organická analýza · 1. vědec vůbec, který se zabýval problémem výživy lidstva · r. 1840 publikuje spis o výživě rostlin (minerální teorie a „zákon minima“) *) · dokázal, že organismy získávají energii „spalováním“ potravy *) rostliny potřebují k výživě minerální látky, hlavně N, P, K rostlina dobře prospívá jen tehdy, pokud má dost prvku, kterého je v půdě nejméně ‹#› 26 Příklad 13 (str. 8, „objemový zlomek, hustota“) 1 : ◘ EtOH 220 ml EtOH ve 250 ml ◘ Mr(EtOH) = 46,07 h = 0,80 h = 0,84 220 . 0,80 = 176 g EtOH 250 . 0,84 = 210 g roztoku objemový zlomek = 220 ml / 250 ml = 0,88 hmotnostní zlomek = 176 g / 210 g = 0,83 ZADÁNÍ : Roztok ethanolu ve vodě obsahuje 220 ml absolutního alkoholu ve 250 ml roztoku. Hustota roztoku je 0,84 g/ml, hustotra ethanolu je 0,80 g/ml. Vypočítejte: a/ objemový zlomek ethanolu b/ hmotnostní zlomek ethanolu c/ látkovou koncentraci ethanolu h · V = m g / ml · ml = g ‹#› 27 Příklad 13 (str. 8, „objemový zlomek, hustota“) 2 : ◘ EtOH 220 ml EtOH ve 250 ml ◘ Mr(EtOH) = 46,07 h = 0,80 h = 0,84 220 . 0,80 = 176 g EtOH 176 g EtOH / 250 ml /. 4 → převod na litr 704 g EtOH / l (hmotnostní koncentrace) ZADÁNÍ : Roztok ethanolu ve vodě obsahuje 220 ml absolutního alkoholu ve 250 ml roztoku. Hustota roztoku je 0,84 g/ml, hustotra ethanolu je 0,80 g/ml. Vypočítejte: a/ objemový zlomek ethanolu b/ hmotnostní zlomek ethanolu c/ látkovou koncentraci ethanolu h · V = m g / ml · ml = g n = m / M = 704 / 46,07 = 15,28 mol EtOH (převod hmotnosti na moly) molarita = 15,28 mol / l ‹#› 28 Příklad 15 (str. 8, „objemový zlomek, hustota“) : ◘ MeOH 68 % w/w ? % v/v h = 0,88 h MeOH = 0,8 68 g MeOH ve 100 g ◘ / :0,8 / :0,88 85 ml MeOH ve 113,6 ml roztoku (◘ ) x 100 x : 85 = 100 : 113,6 x = 100 / 113,6 . 85 = 0,748 = 74,8 % ( převod: hmotnost → objem ) V = m / h viz dole ( % = ? ) ( % = ? ) ZADÁNÍ : Vodný methanol (68 % hmot.) má hustotu 0,88 g / ml. Vypočtěte koncentraci v objemových procentech, je-li hustota metanolu 0,80 g / ml. h · V = m g / ml · ml = g V = m / h ‹#› 29 Příklad 16 (str. 8, „objemový zlomek, hustota“) : ◘ EtOH 25 % w/w ? hmotnostní koncentrace h = 0,962 EtOH a vody → g / l 25 g EtOH ve 100 g ◘ / 0,962 25 g EtOH ve 103,9 ml 250 g EtOH ………. 1.039 ml x ……………. 1.000 ml (= 1 l) x : 250 = 1000 : 1039 x = 1000 / 1039 . 250 = 240,6 g EtOH / l ( převod: hmotnost → objem ) V = m / h viz dole ( % = ? ) 750 g vody v 1.000 g ( převod: hmotnost → objem ) V = m / h viz dole / 0,962 750 g vody v 1.039 ml x v 1.000 ml x = 721 g vody / l ZADÁNÍ : Vodný roztok ethanolu (25 % hmot.) má hustotu 0,962 g / ml. Jaká je hmotnostní koncentrace: a/ ethanolu b/ vody ? h · V = m g / ml · ml = g V = m / h ‹#› 30 ‹#› 31 Základní chemické zákony : 1/ z. zachování hmoty (Lomonosov, Lavoisier) „hmotnost látek před reakcí = hmotnosti látek reakcí vzniklých“ 2/ z. stálých poměrů hmotnostních (slučovacích) (Proust) „hmotnostní poměr prvků ve sloučenině je vždy týž, nezáleží na tom, jak sloučenina vznikla“ C CO2 CO2 CO 12 2 . 16 + O + 2 O + O ‹#› 32 Základní chemické zákony : 3/ z. množných poměrů váhových (Dalton) „ tvoří-li 2 prvky více sloučenin, jsou hmotnostní množství 1 prvku, sloučená se stejným množstvím 2. prvku v poměru malých a celých čísel“ N2O ö NO ® N2O2 N2O3 ý 1 : 2 : 3 : 4 : 5 NO2 ® N2O4 N2O5 ø ‹#› 33 Základní chemické zákony : 4/ Avogadrův z. „ stejné objemy plynů (nebo par) obsahují za stejných podmínek stejné počty molekul“ 5/ Mendělejevův periodický z. „vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich atomového čísla“ ‹#› 34 PERIOD ‹#› 35