Definicja właściwości koligatywnych
Właściwości koligatywne są właściwościami rozwiązania które zależą od liczby cząstek w a Tom z rozpuszczalnik (koncentracja), a nie na masa lub tożsamość solute cząstki Na właściwości koligatywne ma również wpływ temperatura. Obliczanie właściwości działa idealnie tylko dla idealnych rozwiązań. W praktyce oznacza to, że równania właściwości koligatywnych należy stosować tylko do rozcieńczania rzeczywistych roztworów, gdy nielotna substancja rozpuszczona zostanie rozpuszczona w lotnym ciekłym rozpuszczalniku. Dla każdego danego stosunku masy substancji rozpuszczonej do rozpuszczalnika każda właściwość koligatywna jest odwrotnie proporcjonalna do masy molowej substancji rozpuszczonej. Słowo „koligatywne” pochodzi od słowa łacińskiego Colligatus, co oznacza „związany razem”, odnoszący się do tego, w jaki sposób właściwości rozpuszczalnika są związane ze stężeniem substancji rozpuszczonej w roztworze.
Jak działają właściwości koligatywne
Gdy do rozpuszczalnika dodaje się substancję rozpuszczoną w celu uzyskania roztworu, rozpuszczone cząstki wypierają część rozpuszczalnika w fazie ciekłej. Zmniejsza to stężenie rozpuszczalnika na jednostkę objętości. W rozcieńczonym roztworze nie ma znaczenia, jakie są cząstki, tylko ile z nich jest obecnych. Na przykład rozpuszczając CaCl
2 całkowicie dałoby trzy cząstki (jeden jon wapnia i dwa jony chlorkowe), podczas gdy rozpuszczenie NaCl wytworzyłoby tylko dwie cząstki (jon sodu i jon chloru). Chlorek wapnia miałby większy wpływ na właściwości koligacyjne niż sól kuchenna. Dlatego chlorek wapnia jest bardziej skutecznym środkiem odladzającym w niższych temperaturach niż zwykła sól.Jakie są właściwości koligatywne?
Przykłady właściwości koligatywnych obejmują ciśnienie pary opuszczenie, obniżenie punktu zamarzania, ciśnienie osmotyczne, i podniesienie punktu wrzenia. Na przykład dodanie szczypty soli do filiżanki wody powoduje zamarznięcie wody w niższej temperaturze niż ona normalnie gotowałby się w wyższej temperaturze, miałby niższe ciśnienie pary i zmienia swoje ciśnienie osmotyczne. Podczas gdy właściwości koligatywne są ogólnie brane pod uwagę w przypadku nielotnych substancji rozpuszczonych, efekt dotyczy również lotnych substancji rozpuszczonych (chociaż może być trudniejszy do obliczenia). Dla przykładdodanie alkoholu (lotnej cieczy) do wody obniża temperaturę zamarzania poniżej tej zwykle występującej w przypadku czystego alkoholu lub czystej wody. Właśnie dlatego napoje alkoholowe zwykle tego nie robią zamrażać w domowej zamrażarce.
Równania obniżenia i zamrożenia punktu wrzenia
Obniżenie temperatury krzepnięcia można obliczyć z równania:
ΔT = iKfam
gdzie
ΔT = zmiana temperatury w ° C
i = współczynnik van H t
K.fa = molowa stała krzepnięcia lub stała krioskopowa w ° C kg / mol
m = molowość substancji rozpuszczonej w mol substancji rozpuszczonej / kg rozpuszczalnika
Wysokość punktu wrzenia można obliczyć z równania:
ΔT = Kbm
gdzie
K.b = stała ebulialoskopowa (0,52 ° C kg / mol dla wody)
m = molowość substancji rozpuszczonej w mol substancji rozpuszczonej / kg rozpuszczalnika
Trzy kategorie właściwości Solute Ostwalda
Wilhelm Ostwald wprowadził pojęcie własności koligatywnych w 1891 roku. W rzeczywistości zaproponował trzy kategorie właściwości substancji rozpuszczonej:
- Właściwości koligatywne zależą tylko od stężenia substancji rozpuszczonej i temperatury, a nie od charakteru cząstek substancji rozpuszczonej.
- Właściwości konstytucyjne zależą od struktury molekularnej cząstek rozpuszczonych w roztworze.
- Właściwości addytywne są sumą wszystkich właściwości cząstek. Właściwości addytywne zależą od wzoru cząsteczkowego substancji rozpuszczonej. Przykładem właściwości addytywnej jest masa.