• Směs
    • soustava složená z několika látek, které spolu za daných podmínek nereagují
  • Složka
    • chemicky čístá látka, která tvoří část soustavy
  • Fáze
    • homogenní část soustavy, kterou můžeme fyzikálně odlišit od ostatních fází soustavy
    • mezi jednotlivými fázemi se nachází fázové rozhraní
    • směsi dělíme na:
      • homogenní soustavy
        • obsahují jen jednu fázi
        • jejich vlastnosti a složení je ve všech částech stejné
      • heterogenní soustavy
        • obsahují více než jednu fázi
        • jejich vlastnosti od sebe lze odlišit

Disperzní soustavy

  • disperzní soustava obsahuje desperzní prostředí, které je spojíte v celém objemu soustavy a disperzní podíl
    • částice disperzního podílu jsou rozptýlené (dispergované) v disperzním prstředí

Klasifikace disperzních soustav

Podle velikosti částic

  • homogenní (analytické) disperze
    • částice menší než $10^{-9}\ m$
  • koloidní disperze
    • částice mezi $10^{-7}$ a $10^{-9}\ m$
  • heterogenní (hrubé) disperze - částice menší než $10^{-7}\ m$

Podle skupenství disperzního podílu a disperzního prostředí

Disperzní soustavaDisperzní prostředíDisperzní podílPříklad
aerosolplynkapalinamlha
pevná látkaprach, dým
pěnakapalinaplynmýdlová pěna
pravý roztokplynplynvzduch
kapalinajakékoli skupenstvíroztok soli
pevná látkapevná látkaslitina
koloidní roztok (lyosol)kapalinapevná látkaroztoky makromolekulárních
emulzekapalinakapalinaolej a voda
gelpevná látkakapalinarosol
suspenzekapalinapevá látkakrev
inkluzepevná látkaplynpolystyren
Klasifikace disperzních soustav podle skupenství disperzního podílu a disperzního prostředí

Roztok

  • disperzní soustava, která obsahuje dvě a více látek
  • může být:
    • plynný
      • směs plynů
    • kapalný
      • vzniká z:
        • kapaliny a plynu (např.: $HCl$ ve vodě)
        • kapaliny a kapaliny (např.: $H_{2}SO_{4}$ ve vodě)
        • kapaliny a pevné látky (např.: $NaCl$ ve vodě)
    • pevný - slitina
      • slitina dvou a více kovů

Rozpouštědlo

  • je to kapalina, která jinou látku rozpouští
  • dělíme je na
    • polární
      • jejich molekuly jsou dipóly
    • nepolární
      • jejich molekuly jsou nepolární
  • polární látky se rozpouštějí v polárních rozpouštědlech, obdobně u nepolárních látek
  • Solvatace
    • proces, při kterém se molukly rozpouštěné látky obalí molekulami rozpouštědla
    • pokud je rozpouštědlem voda, hovoříme o hydratci

Rozpustnost

  • je vlastnost látek rouzpuštět se v rozpouštědle
  • závisí na vlastnostech dané látky, na vlastnostech rozpouštědla a na podmínkách prostředí
  • Nasycený roztok
    • roztok, ve kterém se už žádné další množství dané látky nerozpouští
  • Nenasycený roztok
    • roztok, který neobsahuje maximální množství látky a jde v něm tedy další množství ještě rozpustit

Pravé a koloidní roztoky

  • Pravý roztok
    • roztok nízkomolekulárních látek
    • částice jsou menší než $10^{-9}\ m$
  • Koloidní roztok
    • roztok makromolekulárních látek
    • částice jsou stejně velké jako u koloidní disperze
    • mohou obsahovat shluky molekul těchto látek, tzv. micely
    • mají specifické optické vlastnosti
      • jsou průhledné, ale na koloidních částicích dochází k rozptylu světla
        • tento jev se nazývá Tyndalův jev

Koncentrace roztoků

Látková koncentrace - $c$

  • je to počet molů rozpuštěné látky na $1\ dm^{3}$ roztoku $$c(A)=\frac{n(A)}{V}$$
    • $c(A)$ - látková koncentrace látky $A$
    • $n(A)$ - látkové množství látky $A$
    • $V$ - objem roztoku
  • $[c]=mol\cdot{dm^{-3}}$
  • zapisuje se taky jako $c_{A}$ nebo $[A]$

Hmotnostní koncentrace - $c_{m}$

  • je to počet gramů rozpuštěné látky v $1\ dm^{3}$ roztoku $$c_{m}(A)=\frac{m(A)}{V}$$
    • $c_{m}(A)$ - hmotnostní koncentrace látky $A$
    • $m(A)$ - hmotnost látky $A$
  • $[c_{m}]=g\cdot{dm^{-3}}$

Procentová koncentrace

Hmotnostní procentová koncentrace - $w$

  • je to počet gramů rozpuštěné látky ve $100\ g$ roztoku $$w(A)=\frac{m(A)}{m}\cdot{100}$$
    • $w(A)$ - hmotnostní procentová koncentrace látky $A$
    • $m$ - hmotnost roztoku
  • $[w]=%$
  • $w$ vyjádřená jako desetinné číslo se nazývá hmotnostní zlomek

Objemová procentová koncentrace - $\phi$

  • je to počet mililitrů rozpuštěné látky ve $100\ ml$ roztoku $$\phi(A)=\frac{V(A)}{V}\cdot{100}$$
    • $\phi(A)$ - objemová procentní koncentrace látky $A$
    • $V(A)$ - objem roztoku
  • $[\phi]=%$
  • $\phi$ vyjádřená jako desetinné číslo se nazývá objemový zlomek

Změny ve složení roztoků

Směšování roztoků o různých koncentracích

  • ze zákona o zachování hmotnosti plyne: $$m_{1}(A)+m_{2}(A)=m_{3}(A)\ n_{1}(A)+n_{2}(A)=n_{3}(A)$$
    • kde indexy $1$ a $2$ označují výchozí roztoky a index $3$ značí výsledný roztok
  • dosadíme-li do uvedených rovnic ze vztahů pro výpočet hmotnostního zlomku nebo látkové koncentrace, získáme nový vztah, kterému říkáme směsovací rovnice $$m_{1}w_{1}(A)+m_{2}w_{2}(A)=(m_{1}+m_{2})w_{3}(A)$$ $$V_{1}c_{1}(A)+V_{2}c_{2}(A)=(V_{1}+V_{2})c_{3}(A)$$

Ředění a koncentrování roztoků

  • koncentrovaný roztok obsahuje značné množství rozpuštěné látky v daném množství roztoku
  • přídáním rozpouštědla se koncentrace snižuje
    • dochází k ředění
    • výsledkem je zředěný roztok, který má nižší koncentraci než roztok původní
    • koncentrace rozpuštěné látky v přidávaném rozpouštědle je nulová, směšovací rovnice se zjednodušší: $$m_{1}w_{1}(A)=(m_{1}+m_{0})w_{3}(A)\ V_{1}c_{1}(A)=(V_{1}+V_{0})c_{3}(A)$$
  • odebráním rozpouštědla (třeba odpařením) se koncentrace zvyšuje
    • dochází ke koncentrování
    • platí stejná rovnice jako u ředení, jen s opačným znaménkem $$m_{1}w_{1}(A)=(m_{1}-m_{0})w_{3}(A)\ V_{1}c_{1}(A)=(V_{1}-V_{0})c_{3}(A)$$

Přidání nebo odebrání čisté látky

  • pro čístou látku platí, že její hmotnostní zlomek je roven $1$
  • slučovací rovnice proto zjednodušený tvar:
    • Přidání látky $A$: $m_{1}w_{1}(A)+m_{A}=[m_{1}+m(A)]w_{3}(A)$
    • Odebrání látky $A$: $m_{1}w_{1}(A)-m_{A}=[m_{1}-m(A)]w_{3}(A)$

Difúze a osmóza

  • molekuly všech kapalin a plynů jsou stále v chaotickém pohybu

Difúze

  • je to samovolná pohyb molekul rozpuštěné látky z místy o vyšší koncentraci do místa s nižší koncentrací
  • po nějaké době je poté koncentrace této látky ve všech částech roztoku stejná

Osmóza

  • rozdělíme-li dva roztoky semipermeabilní membránou, prochází rozpouštědlo touto membránou do rozoku o vyšší koncentraci rozpuštěné látky a tím ho ředí do doby, než se koncentrace obou roztoků vyrovnají
  • tento proces se nazývá osmóza

Osmotický tlak ($\pi$)

  • je to tlak, který musíme vyvinout na straně roztoku s vyšší koncentrací, abychom zabránili osmóze
  • je způsoben nárazy částic a proto přímo závisí na koncentraci rozpuštěných částic a teplotě roztoku $$\pi=icRT$$
    • $\pi$ - osmotický tlak
    • $c$ - látková koncentrace
    • $R$ - molární plynová konstanta
    • $T$ - absolutní teplota
    • $i$ - počet částic, na které disociuje rozpuštěná látka
  • difúze i osmóza mají velký biologický význam pro transport vody v buňkách a tkáních