KOLLIGATIIVISET OMINAISUUDET (KAAVOILLA) - KEMIA - 2026

Kolligatiivisten ominaisuus on mikä tahansa ominaisuus, ainetta, joka on riippuvainen, tai vaihtelee, hiukkasten lukumäärän esittää se (muodossa molekyylien tai atomien), ilman luonteesta riippuen näiden hiukkasten.

Toisin sanoen nämä voidaan selittää myös liuosten ominaisuuksina, jotka riippuvat liuenneiden hiukkasten lukumäärän ja liuotinpartikkelien lukumäärän välisestä suhteesta. Tämän käsitteen esitteli vuonna 1891 saksalainen kemisti Wilhelm Ostwald, joka luokitteli liuenneen aineen ominaisuudet kolmeen luokkaan.

Nämä luokat väittivät, että kolligatiiviset ominaisuudet riippuivat yksinomaan liuenneen aineen pitoisuudesta ja lämpötilasta, eikä sen hiukkasten luonteesta.

Lisäksi lisäaineominaisuudet, kuten massa, riippuivat liuenneen aineen koostumuksesta, ja perustuslailliset ominaisuudet riippuivat enemmän liuenneen aineen molekyylirakenteesta.

Kolligatiiviset ominaisuudet

Kolligatiivisia ominaisuuksia tutkitaan pääasiassa laimeille liuoksille (niiden melkein ihanteellisen käytöksen takia), ja ne ovat seuraavat:

Höyrynpaineen lasku

Voidaan sanoa, että nesteen höyrynpaine on höyrymolekyylien tasapainon paine, jonka kanssa neste on kosketuksessa.

Samoin näiden paineiden suhdetta selitetään Raoultin lakiin, joka ilmaisee, että komponentin osittainen paine on yhtä suuri kuin komponentin moolifraktion tulo komponentin höyrynpaineella puhtaassa tilassa:

P = X. Pº _A

Tässä ilmaisussa:

P _A = komponentin A osittainen höyrynpaine seoksessa.

X _A = komponentin A molaarinen osuus

Pº _A = puhtaan komponentin A höyrynpaine

Liuottimen höyrynpaineen laskun tapauksessa tämä tapahtuu, kun siihen lisätään haihtumatonta liuotinta ainetta liuoksen muodostamiseksi. Kuten tiedetään ja määritelmän mukaan haihtumattomalla aineella ei ole taipumusta haihtua.

Tästä syystä mitä enemmän tätä liuennut ainetta lisätään haihtuvaan liuottimeen, sitä alhaisempi on höyrynpaine ja sitä vähemmän liuotin voi paeta kaasumaiseksi tilaksi.

Joten kun liuotin haihtuu luonnollisesti tai pakollisesti, määrä liuotinta jätetään ilman haihtumista yhdessä haihtumattoman liuenneen aineen kanssa.

Tämä ilmiö voidaan selittää paremmin entropian käsitteellä: kun molekyylit siirtyvät nestefaasista kaasufaasiin, järjestelmän entropia kasvaa.

Tämä tarkoittaa, että tämän kaasufaasin entropia on aina suurempi kuin nestemäisen tilan entropia, koska kaasumolekyylit vievät suuremman tilavuuden.

Sitten, jos nestemäisen tilan entropia kasvaa laimentamalla, vaikka se liittyykin liuenneeseen aineeseen, ero näiden kahden järjestelmän välillä pienenee. Tästä syystä entropian lasku alentaa myös höyrynpainetta.

Kiehumislämpötilan nousu

Kiehumispiste on se lämpötila, jossa neste- ja kaasufaasien välillä on tasapaino. Tässä vaiheessa nesteeksi muuttuvien (kondensoituvien) kaasumolekyylien lukumäärä on yhtä suuri kuin kaasuksi haihtuvien nestemolekyylien lukumäärä.

Liuenneen aineen lisääminen aiheuttaa nestemäisten molekyylien konsentraation laimenemisen aiheuttaen haihtumisnopeuden laskun. Tämä aiheuttaa muutoksen kiehumispisteessä kompensoimaan liuottimen pitoisuuden muutos.

Muilla yksinkertaisemmilla sanoilla liuoksen kiehumislämpötila on korkeampi kuin puhtaassa tilassa olevan liuottimen. Tämä ilmaistaan ​​alla esitetyllä matemaattisella lausekkeella:

AT _b = i. K _b. m

Tässä ilmaisussa:

ΔT _b = T _b (liuos) - T _b (liuotin) = kiehumislämpötilan muutos.

i = ei ole Hoff-kerrointa.

K _b = Kiehumispiste vakio liuottimen (0,512 ° C / molaalisen vettä).

m = molaalisuus (mol / kg).

Jäätymislämpötilan alentaminen

Puhtaan liuottimen jäätymislämpötila laskee, kun määrää liuennut ainetta lisätään, koska siihen vaikuttaa sama ilmiö, että höyrynpaine laskee.

Tämä tapahtuu, koska kun liuottimen höyrynpainetta alennetaan laimentamalla liuotettua ainetta, sen alhaisempi lämpötila vaaditaan, jotta se jäätyy.

Jäätymisprosessin luonne voidaan myös ottaa huomioon tämän ilmiön selittämisessä: nesteen jäätymisen on oltava saavutettu määrätyssä tilassa, jossa se lopulta muodostaa kiteitä.

Jos nesteessä on epäpuhtauksia liuenneina aineina, neste järjestyy vähemmän. Tästä syystä liuoksen jäädyttäminen on vaikeampaa kuin liuottimen, jolla ei ole epäpuhtauksia.

Tämä alennus ilmaistaan:

AT _f = -i. K _f. m

Yllä olevassa lausekkeessa:

AT _f = T _f (liuos) - T _f (liuotin) = vaihtelu pakkasella.

i = ei ole Hoff-kerrointa.

K _f = liuottimen jäätymisvakio (veden ollessa 1,86 ºC kg / mol).

m = molaalisuus (mol / kg).

Osmoottinen paine

Osmoosina tunnettu menetelmä on liuottimen taipumus kulkea puoliläpäisevän kalvon läpi liuoksesta toiseen (tai puhtaasta liuottimesta liuokseen).

Tämä kalvo edustaa estettä, jonka kautta jotkut aineet voivat kulkea ja toiset eivät voi, kuten eläin- ja kasvisolujen seinämien puoliläpäisevissä membraaneissa.

Osmoottinen paine määritellään sitten minimipaineeksi, joka on kohdistettava liuokseen sen puhtaan liuottimen kulun pysäyttämiseksi puoliläpäisevän kalvon läpi.

Se tunnetaan myös mitattuna liuoksen taipumuksesta vastaanottaa puhdasta liuotinta osmoosin vaikutuksesta. Tämä ominaisuus on kolligatiivinen, koska se riippuu liuenneen aineen pitoisuudesta liuoksessa, joka ilmaistaan ​​matemaattisella lausekkeella:

Π. V = n. R. T, tai myös π = M. R. T

Näissä ilmaisuissa:

n = hiukkasten lukumäärä liuoksessa.

R = yleinen kaasuvakio (8,314472 J. K- ¹. Mol- ¹).

T = lämpötila Kelvinissä.

M = molaarisuus.

Viitteet

1. Wikipedia. (SF). Kolligatiiviset ominaisuudet. Haettu osoitteesta en.wikipedia.org
2. BC. (SF). Kolligatiiviset ominaisuudet. Palautettu osoitteesta opentextbc.ca
3. Bosma, WB (toinen). Kolligatiiviset ominaisuudet. Haettu osoitteesta chemistryexplained.com
4. Sparknotes. (SF). Kolligatiiviset ominaisuudet. Palautettu osoitteesta sparknotes.com
5. Yliopisto, FS (sf). Kolligatiiviset ominaisuudet. Haettu osoitteesta chem.fsu.edu