procesi u vodi - Наставнички порталnasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/746/17. procesi...

Sedamnaesto predavanje

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 1

CILJEVI PREDAVANJA

Rastvaranje u vodi Adsorpcija u vodi Ispiranje polutanata Isparavanje polutanata Fotohemijski procesi u vodi

ISHODI PREDAVANJA

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da:

predvidi mogućnost i merurastvaranja ZS u vodi,

upotrebljava Kow , predvidi mogućnost

rastvaranja gasova, tečnih ičvrstih supstanci u vodi,

objasni fotohemijskeprocese u vodi.

Rastvaranje u vodi Adsorpcija u vodi Ispiranje polutanata Isparavanje polutanata Fotohemijski procesi u vodi

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da:

predvidi mogućnost i merurastvaranja ZS u vodi,

upotrebljava Kow , predvidi mogućnost

rastvaranja gasova, tečnih ičvrstih supstanci u vodi,

objasni fotohemijskeprocese u vodi.


Rastvorak Rastvarač

RastvaračRastvorak

Slično se u sličnomrastvara.

Voda je odličanrastvarač zasupstance kojeimaju sličan tipinterakcija izmeđusvojih molekula.


Rastvarač

Rastvorak

Rastvori nastajukada su ove tri vrste sila

slične po vrsti i jačini

Slično se u sličnomrastvara.

Voda je odličanrastvarač zasupstance kojeimaju sličan tipinterakcija izmeđusvojih molekula.

NaCl se rastvara u vodi stvaranjem jonanatrijuma (Na+) i hlora (Cl-) koji interaguju sadipolnim molekulima vode.

Plastika (polistiren, na primer) se nerastvara u vodi.


Supstance koje su i rastvorne i nerastvorne uvodi u zavisnosti od toga da li se nalaze ujonskoj ili nejonskoj formi.

Jon-dipol interakcija Hidratisani (solvatisani) jon ∆G = ∆H - T∆S Entropija rastvora je obično pozitivna,

jer se uvećava neuređenost sistema. Entalpija rastvora može biti i pozitivna i

negativna.

Jon-dipol interakcija Hidratisani (solvatisani) jon ∆G = ∆H - T∆S Entropija rastvora je obično pozitivna,

jer se uvećava neuređenost sistema. Entalpija rastvora može biti i pozitivna i

negativna.


Hidratni omotač katjona formira se usled donor-akceptorskihinterakcija. Hidratni omotač anjona formira se usledvodoničnih veza. Sposobnost hidratacije je veća kod katjona,nego kod anjona.

Hidratacija je jača kod malih i naelektrisanijih jona.

rastvorak-rastvorakrastvorak-rastvarač


rastvarač-rastvarač

∆Hhid

∆Hhid

Gas O2 H2 HCl CO2 N2 Cl2 NH3 H2SRastvorljivostgasa(dm3/dm3)

0.031 0.002 505 0.878 0.015 2.361 702.4 2.582

Rastvorljivost gasova u vodi na 20°C i atmosferskom pritisku


ckN

N

0log

211

2 11lnTTR

H

N

N isp

pkc

Klauzijus-Klapejronova jednačinaSečenova jednačina

Henrijeva jednačina

Rastvorljivost predstavlja maksimalnu količinu supstancerastvorene u rastvaraču na određenoj temperaturi (zasićenrastvor).

Jedinice:g rastv. supst./100 g rastvarača ilig rastv. supst./100 mL rastvarača

Pri porastu temperature uglavnom se povećava rastvorljivostsupstanci (prilikom rastvaranja mnogih jedinjenja dolazi doapsorpcije toplote, odnosno entalpija rastvaranja jepozitivna, pošto je energija potrebna za razaranje kristalnerešetke veća od energije hidratacije).

Rastvorljivost predstavlja maksimalnu količinu supstancerastvorene u rastvaraču na određenoj temperaturi (zasićenrastvor).

Jedinice:g rastv. supst./100 g rastvarača ilig rastv. supst./100 mL rastvarača

Pri porastu temperature uglavnom se povećava rastvorljivostsupstanci (prilikom rastvaranja mnogih jedinjenja dolazi doapsorpcije toplote, odnosno entalpija rastvaranja jepozitivna, pošto je energija potrebna za razaranje kristalnerešetke veća od energije hidratacije).


određena je vrstom hemijske veze u molekulima tečnosti.Polarne tečnosti se rastvaraju u polarnim tečnostima, a

nepolarne u nepolarnim.Pri porastu temperature povećava se rastvorljivost.Kritična temperatura rastvaranja je temperatura na kojoj dve

tečnosti postaju neograničeno rastvorljive jedna u drugoj.Mešljiva tečnost; nemešljiva tečnost; hidrofobna tečnost;

hidrofilna tečnost.

određena je vrstom hemijske veze u molekulima tečnosti.Polarne tečnosti se rastvaraju u polarnim tečnostima, a

nepolarne u nepolarnim.Pri porastu temperature povećava se rastvorljivost.Kritična temperatura rastvaranja je temperatura na kojoj dve

tečnosti postaju neograničeno rastvorljive jedna u drugoj.Mešljiva tečnost; nemešljiva tečnost; hidrofobna tečnost;

hidrofilna tečnost.


1) Polarnost: polarnija organska jedinjenja pokazuju većurastvorljivost u vodi. Manje polarna jedinjenja su manjerastvorna. U principu, jedinjenja koja sadrže kiseonik i azotpokazuju veću rastvorljivost u vodi.

2) Molekulska težina: kada dve supstance imaju sličnustrukturu, supstance sa većom molekulskom težinom ćeimati nižu rastvorljivost u vodi. One takođe pokazuju i manjuisparljivost.

1) Polarnost: polarnija organska jedinjenja pokazuju većurastvorljivost u vodi. Manje polarna jedinjenja su manjerastvorna. U principu, jedinjenja koja sadrže kiseonik i azotpokazuju veću rastvorljivost u vodi.

2) Molekulska težina: kada dve supstance imaju sličnustrukturu, supstance sa većom molekulskom težinom ćeimati nižu rastvorljivost u vodi. One takođe pokazuju i manjuisparljivost.


Oktanol-voda particioni koeficijent, Kow, opisujeraspodelu organskog jedinjenja između nemešljivogoktanola i vode. Definiše se kao:

Nepolarna organska jedinjenja se rastvaraju u oktanolu(visoko Kow ); polarna organska jedinjenja se rastvarajuu vodi (nisko Kow).

Vrednost Kow je korisna za procenu drugih parametara.Na primer, rastvorljivost u vodi:

Oktanol-voda particioni koeficijent, Kow, opisujeraspodelu organskog jedinjenja između nemešljivogoktanola i vode. Definiše se kao:

Nepolarna organska jedinjenja se rastvaraju u oktanolu(visoko Kow ); polarna organska jedinjenja se rastvarajuu vodi (nisko Kow).

Vrednost Kow je korisna za procenu drugih parametara.Na primer, rastvorljivost u vodi:

Adsorpcijom se supstanca udaljava iz vode (ali ne i iz vodenesredine) njenim vezivanjem za suspendovane čestice isedimente.

Površina poseduje adsorpcione osobine jer rezultantaprivlačnih sila nije jednaka nuli i usmerena je kaunutrašnjosti adsorbenta (u unutrašnjosti adsorbenta delujuprivlačne sile ravnomerno sa svih strana tako da je rezultantajednaka nuli).

Što je veća adsorpciona površina veća je i adsorpcija. Adsorpcioni kapacitet. Priroda adsorpcionih centara, njihovo naelektrisanje,

sposobnost stvaranja vodoničnih veza, hidrofobnih delova.

Adsorpcijom se supstanca udaljava iz vode (ali ne i iz vodenesredine) njenim vezivanjem za suspendovane čestice isedimente.

Površina poseduje adsorpcione osobine jer rezultantaprivlačnih sila nije jednaka nuli i usmerena je kaunutrašnjosti adsorbenta (u unutrašnjosti adsorbenta delujuprivlačne sile ravnomerno sa svih strana tako da je rezultantajednaka nuli).

Što je veća adsorpciona površina veća je i adsorpcija. Adsorpcioni kapacitet. Priroda adsorpcionih centara, njihovo naelektrisanje,

sposobnost stvaranja vodoničnih veza, hidrofobnih delova.


U vodi adsorpcija se odvija na površini suspendovanih česticai sedimenta.

Njih čine mineralne ili organske komponente. Mineralna komponenta: silicijumov tetraedarski ili

aluminijumov oktaedarski segment sa izomorfnomsupstitucijom.

Organska komponenta je čvrsto vezana za površinu glina isastoji se od HA, FA i Hum.

U vodi adsorpcija se odvija na površini suspendovanih česticai sedimenta.

Njih čine mineralne ili organske komponente. Mineralna komponenta: silicijumov tetraedarski ili

aluminijumov oktaedarski segment sa izomorfnomsupstitucijom.

Organska komponenta je čvrsto vezana za površinu glina isastoji se od HA, FA i Hum.


Ispiranje je fizičko-hemijski proces pod kojim sepodrazumeva takva interakcija tečnosti (u prirodnimuslovima to je voda) sa jednorodnom ili raznorodnomčvrstom fazom, koja za rezultat ima obogaćivanje tečnosti unjoj rastvornim ili nerastvornim komponentama sredine.

Ispiranje se ne odvija u vodi, ali je važno za formiranjesastava voda.

Azot se lakše ispira kada je prisutan u obliku nitrata, a težekada se nalazi u obliku amonijum-jona.

Prilikom razmatranja ispiranja važno je uzeti u obzir:rastvorljivost, koeficijent adsorpcije, naelektrisanje.

Ispiranje je fizičko-hemijski proces pod kojim sepodrazumeva takva interakcija tečnosti (u prirodnimuslovima to je voda) sa jednorodnom ili raznorodnomčvrstom fazom, koja za rezultat ima obogaćivanje tečnosti unjoj rastvornim ili nerastvornim komponentama sredine.

Ispiranje se ne odvija u vodi, ali je važno za formiranjesastava voda.

Azot se lakše ispira kada je prisutan u obliku nitrata, a težekada se nalazi u obliku amonijum-jona.

Prilikom razmatranja ispiranja važno je uzeti u obzir:rastvorljivost, koeficijent adsorpcije, naelektrisanje.


Napon pare – pritisak jedinjenja ugasovitoj fazi u ravnoteži sa tečnomfazom.

Napon pare na 25°C: dietiletra 0.7atm, broma 0,3 atm, etilalkohola0,08 atm, vode 0,03 atm.

Napon pare zavisi od temperature(veća temperatura, veći naponpare).

Isparljivost – težnja jedinjenja daisparava iz tečnog stanja.

Mera isparljivosti je napon pare.

Napon pare – pritisak jedinjenja ugasovitoj fazi u ravnoteži sa tečnomfazom.

Napon pare na 25°C: dietiletra 0.7atm, broma 0,3 atm, etilalkohola0,08 atm, vode 0,03 atm.

Napon pare zavisi od temperature(veća temperatura, veći naponpare).

Isparljivost – težnja jedinjenja daisparava iz tečnog stanja.

Mera isparljivosti je napon pare.


Napon pare vode

Isparljivost Jedinjenja

isparljiva Laki ugljovodonici;Halogenovaniugljovodonici

semiisparljiva Teži ugljovodonici;većina jedinjenja sa O,N, S i P

semiisparljiva Teži ugljovodonici;većina jedinjenja sa O,N, S i P

neisparljiva Ostala organskajedinjenja


Za fotohemijske procese koji se odvijaju u vodi važno jeelektromagnetno zračenje u vidljivoj i bliskoj UV oblasti (240 – 700nm).

Fotohemijske transformacije se odvijaju kroz tri stadijuma: Prvo dolazi do apsorbovanja zračenja određene E (talasne dužine)

usled čega se molekul nalazi u pobuđenom stanju. Pobuđeni molekul se reorganizuje tako da prelazi u nepobuđeno

stanje. Reorganizovan nepobuđeni molekul podleže sekundarnim

reakcijama. Samo supstance u kojima elektronske promene odgovaraju energiji

upadnog zračenja (bliska UV i VIS) mogu da podlegnu fotohemijskimprocesima.

Na osnovu spektra apsorpcije moguće je predvideti da li supstancamože podleći fotohemijskim procesima u vodi.

Za fotohemijske procese koji se odvijaju u vodi važno jeelektromagnetno zračenje u vidljivoj i bliskoj UV oblasti (240 – 700nm).

Fotohemijske transformacije se odvijaju kroz tri stadijuma: Prvo dolazi do apsorbovanja zračenja određene E (talasne dužine)

usled čega se molekul nalazi u pobuđenom stanju. Pobuđeni molekul se reorganizuje tako da prelazi u nepobuđeno

stanje. Reorganizovan nepobuđeni molekul podleže sekundarnim

reakcijama. Samo supstance u kojima elektronske promene odgovaraju energiji

upadnog zračenja (bliska UV i VIS) mogu da podlegnu fotohemijskimprocesima.

Na osnovu spektra apsorpcije moguće je predvideti da li supstancamože podleći fotohemijskim procesima u vodi.


S0 + hv →S*

S S*hv

Fizički procesiVibracioni gubitak energijeFluorescencija i fosforescencijafotosenzibilizacija

S


S S*hv

ekscitovanjeHemijski procesiFragmentacijaIntermolekulsko premeštanjeElektron transfer

Proizvodi

Osnovno stanje:singletno stanje

Pobuđena stanja: singletno i tripletno

22Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Objasni pravilo rastvorljivosti “slično se usličnom rastvara” na osnovuintermolekulskih sila koje postoje urastvoru.

Objasni pravilo rastvorljivosti “slično se usličnom rastvara” na osnovuintermolekulskih sila koje postoje urastvoru.


Br2 je mnogo rastvorljiviji u CCl4 nego u vodi.Objasni.


Zašto su jonske supstance sa većom E kristalnerešetke manje rastvorne u vodi od supstancisa manjom E kristalne rešetke.

Zašto su jonske supstance sa većom E kristalnerešetke manje rastvorne u vodi od supstancisa manjom E kristalne rešetke.


Etil alkohol je mešljiv sa vodom na 20°C, alipentil akohol je rastvorljiv u vodi samo 2.7g/100 ml. Zašto.

Etil alkohol je mešljiv sa vodom na 20°C, alipentil akohol je rastvorljiv u vodi samo 2.7g/100 ml. Zašto.


Rastvorljivost kiseonika je manja u slanoj vodi.

Tačno Netačno

Rastvorljivost kiseonika je manja u slanoj vodi.

Tačno Netačno


pE vrednost vode se kreće od -12 do 25.

Tačno Netačno


Oksidujuća granica vode je određena sa pE = - pH, aredukujuća granica vode sa pE = 20.75 – pH.

Tačno Netačno

Oksidujuća granica vode je određena sa pE = - pH, aredukujuća granica vode sa pE = 20.75 – pH.

Tačno Netačno


Podzemne vode, koje su u kontaktu sagvožđevitim zemljištem, će rastvarati gvožđekao Fe2+jon.

Tačno Netačno

Podzemne vode, koje su u kontaktu sagvožđevitim zemljištem, će rastvarati gvožđekao Fe2+jon.

Tačno Netačno


Soli jakih kiselina i baza ne hidrolizuju.

Tačno Netačno


Organizmi koji borave pri dnu među sedimentimapodvrgnuti su delovanju većih koncentracija odonih koji se nalaze u površinskim slojevima istevode, te je i stepen akumulacije veći.

Tačno Netačno

Organizmi koji borave pri dnu među sedimentimapodvrgnuti su delovanju većih koncentracija odonih koji se nalaze u površinskim slojevima istevode, te je i stepen akumulacije veći.

Tačno Netačno


procesi u vodi - Наставнички порталnasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/746/17. procesi...

Documents