Vlastnosti plynů a kapalin Petr Tůma

Skupenství plynné Ideální plyn tvořen molekulami (atomy) – lze je považovat za hmotné body vykonávají neustálý nahodilý pohyb – tepelného původu působí na sebe jen při srážkách nemají potenciální energii – neexistují mezimolekulární síly Stavové veličiny objem V tlak p teplota t, T látkové množství n

Tlak plynu p = síla/plocha [N/m2] = [Pa] normální tlak vzduchu pn = 1, 01325 . 105 Pa přepočet jednotek tlaku: pn = 1, 01325 . 105 Pa = = 1 atm = 760 mm Hg = 760 torr = 1.013,25 mbar tlak krve se měří v mm Hg – normální 140/90 mm Hg h = 760 mm pn = h.ρ.g ρ(Hg) = 13500 kg.m-3

Teplotní roztažnost plynu a termodynamická teplotní stupnice Děj isobarický Definice termodynamické teploty: T [K] = t [°C] + 273,15 zákon Gay-Lusacův

Teplotní rozpínavost plynu = děj isochorický zákon Charlesův Děj isotermický zákon Boyle-Mariotův p.V= konst

Stavová rovnice ideálního plynu pro 1 mol ideálního plynu: standardní tlak - 1,01325 105 Pa standardní teplota - 0 °C = 273,15 K molární objem – 22,414 L = 22,414 10-3 m3 R – universální plynová konstanta, R=8,314 [J K-1 mol-1] pro n molů ideálního plynu

Distribuce rychlostí molekul Maxwell-Boltzmanovo rozdělení rychlostí molekul plynu nejpravděpodobnější rychlost vp střední kvadratická rychlost vef Různé plyny nemají při konstantní teplotě stejnou rychlost, ale stejnou energii. – Grahamův zákon

Směs plynů Daltonův zákon – Celkový tlak směsi plynů je roven součtu parciálních tlaků jednotlivých složek parciální tlak složky pi Jaký je parciální tlak kyslíku a dusíku ve vzduchu za normálních podmínek (0 °C, 1 atm). Vzduch obsahuje 21 % O2 a 78 % N2.

Rozpustnost plynu v kapalině Henryho zákon: Rozpustnost plynu v kapalině je přímo úměrná parciálnímu tlaku plynu nad kapalinou. plyn kH, mol L-1 při 1 atm N2 6,4.10-4 O2 1,3.10-3 CO2 3,4.10-2 SO2 1,5 He 3,7.10-4 dekompresní nemoc Jaká bude koncentrace dusíku v krvi potápěče, který se ponoří do hloubky 30 m?

Skupenství kapalné mezimolekulární síly permanentní dipóly vodíková vazba – permanentní dipóly disperzní síly – dočasné (indukované) dipóly

Závislost tlaku nasycených Vypařování a var vypařování probíhá při každé teplotě var probíhá pouze při určité teplotě = teplota varu tV teplota varu závisí na vnějším tlaku Mount Everest - tV(voda) = 69 °C Závislost tlaku nasycených par na teplotě

Fyzikální děje v roztocích difúze: transport látky z prostředí se svou vyšší koncentrací do prostředí s koncentrací nižší rychlost difúze je řízena koncentračním gradientem rychlost závisí na velikosti molekul difúzní koeficienty D2O, 106[cm/s] methanol 16,4 glukóza 4,9 albumin 0,6 DNA 0,01

Osmóza a osmotický tlak pronikání molekul rozpouštědla přes semipermeabilní membránu z prostředí o nižší koncentraci soli do prostředí s koncentrací vyšší osmotický tlak: ci – osmolarita = koncentrace všech osmoticky aktivních částic ci [Osmol/L]= i.c [mol/L] i NaCl 2 (NH4)2SO4 3 Na3PO4 4 NaH2PO4 C6H12O6 1 Vypočti osmotický tlak krevní plasmy při 37°C. Z osmotického hlediska lze krevní plasmu považovat za 0,15 M roztok NaCl.

Osmóza a buňka osmolarita krevní plasmy ~ 300 mOsmol/L osmoticky aktivní: ionty, močovina, kreatinin, glukóza, .... plasmoptýza plasmolýza

Koloid velikost částic 1 – 1000 nm → kinetický (Brownův pohyb) převažuje nad gravitací Tyndalův efekt: ohyb světla na částicích koloidu nestabilní (lyofóbní) koloidy: disperze zlata a síry ve vodě, emulze oleje (mléko), dým a mlha koloidy molekulární – roztoky biopolymerů (10 – 100 nm) stabilita koloidu závisí na hydratačním obalu koagulace – shlukování vliv pH - izoelektrický bod přídavek soli: vsolování a vysolování

Vsolování a vysolování proteinu

Dialýza oddělování koloidních částic od nízkomolekulárních látek přes dialyzační membránu (celofán, nitrocelulóza, polyvinylalkohol) difúze nízkomolekulárních látek přes membránu čištění roztoku proteinů Hemodialýza odstraňování odpadních produktů (močovina, kyselina močová, K+) a přebytečné vody