КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА (С ФОРМУЛАМИ) - ХИМИЯ - 2025

Коллигативные свойство является любое свойство вещества , которое зависит от или варьируется в зависимости от, число частиц , присутствующих в ней (в виде молекул или атомов), вне зависимости от природы этих частиц.

Другими словами, это также можно объяснить как свойства растворов, которые зависят от соотношения между количеством частиц растворенного вещества и количеством частиц растворителя. Это понятие было введено в 1891 году немецким химиком Вильгельмом Оствальдом, который классифицировал свойства растворенных веществ на три категории.

Эти категории утверждали, что коллигативные свойства зависят исключительно от концентрации и температуры растворенного вещества, а не от природы его частиц.

Кроме того, аддитивные свойства, такие как масса, зависят от состава растворенного вещества, а структурные свойства больше зависят от молекулярной структуры растворенного вещества.

Коллигативные свойства

Коллигативные свойства в основном изучаются для разбавленных растворов (из-за их почти идеального поведения) и заключаются в следующем:

Снижение давления пара

Можно сказать, что давление пара жидкости - это равновесное давление молекул пара, с которыми эта жидкость находится в контакте.

Аналогичным образом, взаимосвязь этих давлений объясняется законом Рауля, который выражает, что парциальное давление компонента равно произведению мольной доли компонента на давление пара компонента в его чистом состоянии:

Р = Х . Pº _A

В этом выражении:

P _A = Парциальное давление паров компонента A в смеси.

X _A = Молярная доля компонента A.

Pº _A = Давление пара чистого компонента A.

В случае снижения давления пара растворителя это происходит, когда к нему добавляют нелетучие растворенные вещества с образованием раствора. Как известно и по определению, нелетучее вещество не имеет тенденции к испарению.

По этой причине, чем больше этого растворенного вещества добавляется к летучему растворителю, тем ниже будет давление пара и тем меньше растворителя может уйти, чтобы перейти в газообразное состояние.

Таким образом, поскольку растворитель испаряется естественным путем или принудительно, некоторое количество растворителя останется без испарения вместе с нелетучим растворенным веществом.

Это явление можно лучше объяснить с помощью концепции энтропии: когда молекулы переходят из жидкой фазы в газовую, энтропия системы увеличивается.

Это означает, что энтропия этой газовой фазы всегда будет больше, чем энтропия жидкого состояния, поскольку молекулы газа занимают больший объем.

Затем, если энтропия жидкого состояния увеличивается из-за разбавления, даже если оно связано с растворенным веществом, разница между двумя системами уменьшается. По этой причине уменьшение энтропии также снижает давление пара.

Повышение температуры кипения

Точка кипения - это температура, при которой существует равновесие между жидкой и газовой фазами. В этот момент количество молекул газа, превращающихся в жидкость (конденсирующихся), равно количеству молекул жидкости, испаряющихся в газ.

Добавление растворенного вещества вызывает разбавление концентрации молекул жидкости, что приводит к снижению скорости испарения. Это вызывает изменение температуры кипения, чтобы компенсировать изменение концентрации растворителя.

Другими словами, температура кипения раствора выше, чем у растворителя в чистом виде. Это выражается математическим выражением, показанным ниже:

ΔT _b = i. К _б . м

В этом выражении:

ΔT _b = T _b (раствор) - T _b (растворитель) = изменение температуры кипения.

i = коэффициент Вант-Гоффа.

K _b = Константа кипения растворителя (0,512 ºC / моль для воды).

m = моляльность (моль / кг).

Снижение температуры замерзания

Температура замерзания чистого растворителя будет снижаться при добавлении некоторого количества растворенного вещества, поскольку на него влияет то же явление, что и давление пара.

Это происходит потому, что, поскольку давление пара растворителя снижается за счет разбавления растворенного вещества, для его замораживания требуется более низкая температура.

Для объяснения этого явления также можно принять во внимание природу процесса замерзания: для того, чтобы жидкость замерзла, она должна достичь упорядоченного состояния, в котором она в конечном итоге образует кристаллы.

Если в жидкости есть примеси в виде растворенных веществ, то порядок жидкости будет меньше. По этой причине раствор будет замораживаться труднее, чем растворитель без примесей.

Это сокращение выражается как:

ΔT _f = -i. К _ф . м

В приведенном выше выражении:

ΔT _f = T _f (раствор) - T _f (растворитель) = изменение температуры замерзания.

i = коэффициент Вант-Гоффа.

K _f = Константа замерзания растворителя (1,86 ºC кг / моль для воды).

m = моляльность (моль / кг).

Осмотическое давление

Процесс, известный как осмос, представляет собой тенденцию растворителя проходить через полупроницаемую мембрану из одного раствора в другой (или из чистого растворителя в раствор).

Эта мембрана представляет собой барьер, через который одни вещества могут проходить, а другие - нет, как в случае полупроницаемых мембран в клеточных стенках клеток животных и растений.

Осмотическое давление затем определяется как минимальное давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы остановить прохождение его чистого растворителя через полупроницаемую мембрану.

Он также известен как мера тенденции раствора к получению чистого растворителя из-за эффекта осмоса. Это свойство является коллигативным, поскольку оно зависит от концентрации растворенного вещества в растворе, которая выражается математическим выражением:

Π. V = п. Р. T, либо также π = M. Р. T

В этих выражениях:

n = количество молей частиц в растворе.

R = Универсальная газовая постоянная (8,314472 Дж. К ^-1 . Моль ^-1 ).

T = Температура в Кельвинах.

M = Молярность.

Ссылки

1. Wikipedia. (SF). Коллигативные свойства. Получено с en.wikipedia.org
2. ДО НАШЕЙ ЭРЫ. (SF). Коллигативные свойства. Восстановлено с opentextbc.ca
3. Босма, ВБ (nd). Коллигативные свойства. Получено с сайта chemistryexplained.com
4. Sparknotes. (SF). Коллигативные свойства. Получено с сайта sparknotes.com
5. Университет, ФС (нф). Коллигативные свойства. Получено с Chem.fsu.edu