Ratkaisujen kollektiivisten ominaisuuksien ymmärtäminen

Pyörivä jäämyyjä lisää aina jääkuutioihin pöytäsuolaa tehdessään jäärullia. Tiedätkö miksi näin tehtiin? Tutki sitä, suolan lisääminen on tarkoitettu siten, että jääpalat eivät sulaa nopeasti, koska pyörivän jään tekeminen vaatii kylmää lämpötilaa tietyn ajan. Tämä tapahtuma voidaan selittää ratkaisun kolligatiivisen luonteen käsitteellä.

Mitä sitten tarkoitetaan ratkaisun kolligatiivisella luonteella? Liuoksen kolligatiivisuus on komponentti, joka riippuu liuottimen määrässä tietyissä olosuhteissa läsnä olevien liuenneiden hiukkasten lukumäärästä. Tämä kolligatiivinen ominaisuus ei riipu kunkin hiukkasen ominaisuuksista ja tilasta. Kuten tiedetään, liuos koostuu liuenneesta aineesta ja liuottimesta, joissa vesi on paras liuotin ja sitä käytetään usein ja se tunnetaan vesipitoisena.

Kun liuos muodostuu, liuenneen aineen kemialliset ominaisuudet eivät muutu rajusti, mutta sen fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat rajusti. Fysikaalisten ominaisuuksien muutoksiin, jotka ovat kolligatiivisia ominaisuuksia, sisältyy kiehumispisteen (ATT) nousu, höyrynpaineen (AP), osmoottisen paineen (π) ja jäätymispisteen (ATf) lasku.

Pudota höyrynpaine

Jos liukeneva aine on haihtumaton (haihtumaton; höyrynpainetta ei voida mitata), liuoksen höyrynpaine on aina pienempi kuin puhtaan haihtuvan liuottimen höyrynpaine. Tätä voidaan havainnollistaa kaavalla:

ΔP = P0 - P

AP = X t x P0

P = P0 x X n

Tiedot:

ΔP = höyrynpaineen lasku (atm)

P0 = puhtaan liuottimen kyllästetty höyrynpaine (atm)

P = liuoksen kyllästetty höyrynpaine (atm)

X t = mo liuenneen jakeen

X p = liuottimen moolifraktio

Kiehumispisteen nousu

Kiehumispiste on lämpötila, jossa nesteen höyrynpaine on yhtä suuri kuin ilmakehän paine. Haihtumattoman liuenneen aineen lisääminen liuottimeen aiheuttaa höyrynpaineen laskun.

(Lue myös: Elektrokemiallisten solujen ja niiden sarjojen tärkeät ominaisuudet)

Muodostunut liuos on kuumennettava korkeampaan lämpötilaan, jotta höyrynpaine on yhtä suuri kuin ilmakehän paine. Siksi liuoksen kiehumispiste on korkeampi kuin puhtaan liuottimen.

Liuoksen kiehumispisteiden ja puhtaan liuottimen välistä eroa kutsutaan kiehumispisteen nousuksi. Tämä voidaan muotoilla seuraavasti:

ΔTb = liuoksen kiehumispiste - liuottimen kiehumispiste

ATb = kb xm

Tiedot:

ΔTb = liuoksen kiehumispisteen nousu (0C)

Kb = molaarisen kiehumispisteen vakio nousu (0C / molal)

m = liuenneen aineen molaalisuus (grammaa)

Jäätymispisteen pudotus

Jäätymispiste on lämpötila, jossa aineen nesteillä ja kiinteillä aineilla on sama höyrynpaine. Liuotetun aineen lisääminen liuottimeen voi aiheuttaa höyrynpaineen laskun. Liuoksen höyrynpaineen lämpötilakäyrä on puhtaan liuottimen käyrän alapuolella. Siksi liuoksen jäätymispiste on pienempi kuin puhtaan liuottimen jäätymispiste. Missä jäätymispisteen laskemisen kaava on:

ΔTf = liuottimen jäätymispiste - liuoksen kiehumispiste

ΔTf = kf xm

Tiedot:

ΔTf = liuoksen jäätymispisteen lasku (0C)

Kf = molaalisen jäätymispisteen pudotusvakio (0C / molal)

Osmoosipaine

Pienintä osmoosia estävää painetta kutsutaan osmoottiseksi paineeksi. Kun kaksi erilaista liuosta erotetaan puoliläpäisevällä kalvolla (kalvo, joka voidaan kuljettaa vain liuotinhiukkasten, muttei liuenneiden hiukkasten läpi), tapahtuu osmoosi-ilmiö. Osmoottisen paineen kaava on: π = M x R x T

Tiedot:

Π = osmoottinen paine (atm)

R = kaasun paine (0,0082 atm L / mol K)

T = lämpötila (K)

M = molaarisuus (molaarinen)