Koligativne lastnosti rešitev: opredelitev, tipi in primeri
Opredelitev koligativnih lastnosti raztopin
Koligativne lastnosti so lastnosti raztopine, ki niso odvisne od vrste topljene snovi, ampak so odvisne od števila delcev topljene snovi v raztopini. Torej ta lastnost ni odvisna od vrste rešitve. Četrta značilnost je zmanjšanje parnega tlaka, povečanje vrelišča, znižanje ledišča in osmotski tlak.
Koligativne lastnosti lahko razdelimo na dve vrsti, in sicer na naravo raztopin elektrolitov in neelektrolitov. To je zato, ker se topljena snov v raztopini elektrolita poveča, ko se ionizira, medtem ko se količina raztopljene snovi v raztopini elektrolita poveča ostane ne, ker se ne razgradi na ione, v skladu z določbami Neelektrolitne koligativne lastnosti so nižje od lastnosti raztopine elektrolit.
Preberite tudi: Opredelitev raztopine in topnosti v kemiji in primeri
Vrste koligativnih lastnosti raztopin
Sledijo vrste koligativnih lastnosti rešitev, kot sledi:
Koligativne lastnosti neelektrolitskih raztopin
Koligacijske lastnosti neelektrolitnih raztopin se zelo razlikujejo od koligacijskih lastnosti raztopin elektrolitov, ker se neelektrolitne raztopine ne morejo razgraditi na svoje ione. Nato lahko izračunamo koligacijske lastnosti neelektrolitnih raztopin z izračunom parnega tlaka, vrelišča, ledišča in osmotskega tlaka. Po zakonu koligativnih lastnosti je razlika med parnim tlakom, lediščem in vreliščem raztopine in tlakom Hlapi, ledišča in vrelišča čistega topila so neposredno sorazmerni koncentraciji mola raztopljene snovi. Rešitev, ki upošteva zakon koligativnih lastnosti, se imenuje idealna rešitev. Večina rešitev se idealno približa le, če so zelo razredčene.
Čeprav koligativne lastnosti vključujejo rešitve, koligativne lastnosti niso odvisne od interakcij med njimi molekule topila in topljene snovi, vendar je odvisno od količine topljene snovi v a rešitev. Koligativne lastnosti vključujejo znižanje parnega tlaka, zvišanje vrelišča, znižanje ledišča in osmotski tlak.
Koligativne lastnosti raztopin elektrolitov
Raztopine elektrolitov kažejo koligacijske lastnosti, ki so večje od rezultatov, izračunanih z enačbo zgoraj navedenih koligativnih lastnosti raztopin neelektrolita. Primerjava med vidnimi koligativnimi lastnostmi raztopin elektrolitov in rezultati izračuna z enačbo za koligativne lastnosti neelektrolitnih raztopin, v skladu z Van't Hoff velikost je vedno konstantna in dobi simbol i (i = konstanta ali faktor Van't Hoff ). Tako lahko zapišemo:
i = koligativna lastnost raztopine elektrolita s koncentracijo m / koligativna lastnost raztopine neelektrolita s koncentracijo m
Informacije:
n = skupno število elektrolitnih ionov (tako + kot -)
= stopnja ionizacije raztopine elektrolita (za močne elektrolite = 1)
Manjša je koncentracija raztopine elektrolita, večja je vrednost i, ki je bližje številu ionov, ki jih tvori ena molekula elektrolitske spojine. Za razredčeno raztopino, to je raztopino, katere koncentracija je manjša od 0,001 m, se šteje, da je vrednost i enaka številu ionov.
Preberite tudi: Opredelitev difuzije, postopka, dejavnikov in primerov
Padec parnega tlaka
V osemdesetih letih 20. stoletja je francoski kemik FM Roult odkril, da raztapljanje topljene snovi vpliva na znižanje parnega tlaka topila. Pokazalo se je, da je skupni padec parnega tlaka (penurunanP) enak zmnožku molskega deleža topljene snovi (Xb) in parnega tlaka čistega topila (PAO), in sicer:
P: XB.PAo
V dvokomponentni raztopini je XA + XB = 1, nato XB = 1- XA. Tudi če je parni tlak topila nad raztopino označen PA, potem je P = PAo - PA. Enačbo P = XB.PAo lahko prepišemo kot:
PAo - PA = (1-XA) .PAo
in preureditev teh enačb daje splošno obliko, znano kot Roulthov zakon
PA = XA.PAo
Nadmorska višina vrelišča
Vrelišče je temperatura, pri kateri je parni tlak enak atmosferskemu. Dokler se v tekočini tvorijo mehurčki, kar pomeni za vrelo tekočino, je parni tlak enak atmosferskemu, ker je parni tlak enak temperaturi vrelišča tekočine in bo ostal enak. Povečanje hitrosti toplote, ki se prenaša na vrelo tekočino, vodi samo do hitrejših parnih mehurčkov. Tekočina bo hitreje vrela, vendar temperatura vrelišča ne bo naraščala. Jasno je, da je vrelišče tekočine odvisno od velikosti ozračja.
Vrelišče je ena boljših lastnosti, s katero lahko neposredno ocenimo, kako močne so privlačne sile med molekulami v tekočini. Tekoča sila močno zanima med molekula, vrelišče je visoko in obratno, kadar so privlačne sile šibke, je vrelišče nizko.
Preberite tudi: Opredelitev solne raztopine
Depresija ledišča
Čisto trdno topilo je v ravnovesju z določenim tlakom hlapov topila, ki ga določa temperatura. Tudi topilo v raztopini je v ravnovesju z določenim tlakom hlapov topila. Če sta trdna topila in topilo v raztopini skupaj, morata imeti enak parni tlak. Če raztopini dodamo topljeno sredstvo, parni tlak topila in spodaj ter zamrzovanje, temperatura čistega topila, ko se začnejo pojavljati prvi kristali, pade. Razlika Tf = TFO - Tf, tako da lahko opazimo negativni predznak in znižanje ledišča.
Sprememba temperature Tf je spet neposredno sorazmerna s P1 pare. Za dovolj nizke koncentracije topljene snovi je znižanje točke zmrzišča povezano z molalnostjo m do
Tf = Tfo - Tf = -Kfm
kjer je Kf pozitivna konstanta, ki je odvisna samo od narave topila.
Osmotski tlak
Osmotski tlak je koligativna lastnost, ker je odvisen samo od števila delcev topljene snovi, enote prostornine raztopine. Osmotski tlak ni odvisen od vrste topljene snovi. Enačba za osmotski tlak, znana kot Van't Hoffova enačba, je primerna za izračun osmotskega tlaka vodnih raztopin. Simbol simbolizira tlak, R je plinska konstanta (0,0821 Latm / mol K); in T je temperatura v kelvinih. Znak N pravi, da so moli topljene snovi in V prostornina (v litrih) raztopine, zato je n / V molalnost raztopine (M). = (n / V) .R.T = M.R.T
Primeri koligativnih lastnosti raztopin
Tu je nekaj primerov koligativnih lastnosti raztopin:
1. Primer depresije ledišča
Primeri depresije ledišča v vsakdanjem življenju, in sicer:
Izdelava hladilne mešanice
Hladilna tekočina je vodna raztopina, ki ima ledišče precej pod 0oC. Hladilno sredstvo se uporablja v tovarnah ledu, iz njega se izdelujejo tudi ledeni zvitki. Hladilno sredstvo nastane z raztapljanjem različnih vrst soli v vodi.
Pri izdelavi ledu hladilno sredstvo dobimo tako, da v posodi z leseno oblogo zmešamo kuhinjsko sol z ledenimi kockami. Med mešanjem se bodo kocke ledu stopile, medtem ko temperatura zmesi pade. Medtem mešanico sestavin za pripravo ledu damo v drugo posodo iz nerjaveče jeklo. To posodo nato vstavimo v hladilno tekočino in jo neprestano mešamo, dokler se zmes ne strdi.
Preberite tudi: Opredelitev osnovne rešitve
Antifriz na avtomobilskem radiatorju
V hladnem podnebju se etilen glikol običajno doda radiatorski vodi. V hladnem podnebju radiatorska voda zlahka zmrzne. Če tega ne pustite, se hladilnik vozila hitro poškoduje. Z dodatkom etilen glikola vodi radiatorja se pričakuje, da se bo ledišče vode v radiatorju zmanjšalo, z drugimi besedami, voda ne bo zlahka zamrznila.
Antifriz v telesu živali
Živali, ki živijo v hladnem podnebju, na primer polarni medvedi, za preživetje uporabljajo načelo koligativne lastnosti depresije ledišča. Kri morskih rib vsebuje snovi proti zmrzovanju, ki lahko znižajo ledišče vode do 0,8oC.
Tako morske ribe lahko preživijo zimo, ko temperatura doseže 1,9oC, ker antifriz, ki ga vsebuje, lahko prepreči nastanek ledenih kristalov v tkivih in celicah. Druge živali, katerih telesa vsebujejo antifriz, vključujejo žuželke, dvoživke in ogorčice. Telesa žuželk vsebujejo glicerol in dimetil sulfoksid, dvoživke vsebujejo glukozo in glicerol v krvi, medtem ko ogorčice vsebujejo glicerol in trihalozo.
Antifriz za taljenje snega
Na območjih, ki imajo snežno sezono, se ceste vsakič, ko zasneži, napolni z ledenim snegom. To seveda otežuje vožnjo vozila. Da bi to premagali, je zasnežena cesta posuta z mešanico soli NaCL in CaCl2.
Škropljenje s soljo lahko stopi sneg. Več soli boste potreseli, več snega se bo stopilo.
Določanje relativne molekulske mase (Mr)
Z merjenjem koligativnih lastnosti raztopine lahko določimo relativno molekulsko maso topljene snovi. To je mogoče storiti, ker so koligacijske lastnosti odvisne od koncentracije topljenih snovi. S poznavanjem mase topljene snovi (G) in depresijo ledišča, lahko določimo relativno molekulsko maso topljene snovi.
Preberite tudi: Raztopine za elektrolite: opredelitev, značilnosti in vrste skupaj s popolnimi primeri
2. Primer osmotskega tlaka
Primeri osmotskega tlaka v vsakdanjem življenju, in sicer:
Nadzor oblike celice
Raztopine, ki imajo enak osmotski tlak, imenujemo izotonične. Raztopine, ki imajo nižji osmotski tlak kot druge raztopine, se imenujejo hipotonične. Medtem se raztopine, ki imajo višji osmotski tlak kot druge, imenujejo hipertonične.
Primer izotonične raztopine je intravenska tekočina, ki se daje v kri. Intravenske tekočine morajo biti izotonične z znotrajceličnimi tekočinami, da se prepreči osmoza v krvne celice ali iz njih. Tako krvne celice niso poškodovane.
Pralni stroj za kri
Bolniki z odpovedjo ledvic morajo biti na dializi. Terapija uporablja dializno metodo, to je postopek premikanja majhnih molekul, kot je sečnina, skozi polprepustno membrano in v druge tekočine, ki jih nato zavržemo. Velike molekule, kot so beljakovine, ne morejo prodreti v membrano, zato ostane v krvi.
Konzerviranje hrane
Pred izumom hladilnih tehnik za konzerviranje hrane so za konzerviranje hrane uporabljali kuhinjsko sol. Sol lahko uniči mikrobe, ki povzročajo pokvarjeno hrano, ki je na njeni površini.
Kako se znebiti pijavk
Namizna sol lahko ubije mehke živali, na primer pijavke. To je zato, ker sol, posuta po površini telesa pijavke, lahko absorbira vodo v telesu, tako da bo pijavki v telesu primanjkovalo vode.
Vpijanje vode s pomočjo rastlinskih korenin
Rastline potrebujejo vodo iz tal. Vodo rastline absorbirajo skozi korenine. Rastline vsebujejo raztopljene snovi, tako da je njihova koncentracija višja od vode okoli rastline, tako da lahko rastline absorbirajo vodo v tleh.
Razsoljevanje morske vode z reverzno osmozo
Reverzna osmoza je pronicanje topila iz raztopine v topilo ali iz bolj koncentrirane raztopine v bolj razredčeno raztopino. Povratna osmoza se pojavi, ko je raztopina pod pritiskom, večjim od njenega osmotskega tlaka.
Reverzna osmoza se uporablja za izdelavo čiste vode iz morske vode. S pritiskom na morsko gladino, ki je večji od osmotskega tlaka, je voda prisiljena pronica iz slane vode v čisto vodo skozi membrano, ki je prepustna za vodo, ne pa tudi za ione morska voda. Brez zadostnega pritiska bo voda spontano pronicala iz čiste vode v slano vodo.
Druga uporaba reverzne osmoze je ločevanje strupenih snovi v odpadni vodi, preden se spustijo v okolje.