Colligatieve eigenschappen omvatten studies over de fysieke eigenschappen van oplossingen, meer bepaald van een oplosmiddel in aanwezigheid van een opgeloste stof.
Hoewel niet voor zover wij weten, worden de colligatieve eigenschappen veel gebruikt in industriële processen en zelfs in verschillende alledaagse situaties.
Gerelateerd aan deze eigenschappen zijn de fysieke constantenbijvoorbeeld de kook- of smelttemperatuur van bepaalde stoffen.
Als voorbeeld kunnen we het auto-industrieproces noemen, zoals het toevoegen van additieven aan autoradiatoren. Dit verklaart waarom op koudere plaatsen het water in de radiator niet bevriest.
Processen die worden uitgevoerd met voedsel, zoals het zouten van vlees of zelfs voedsel dat verzadigd is met suiker, voorkomen de achteruitgang en verspreiding van organismen.
Daarnaast de ontzilting van water (zoutverwijdering) en het verspreiden van zout op sneeuw op plaatsen waar de winter erg streng is, bevestigt u het belang van het kennen van de colligatieve effecten op oplossingen.
Wilt u meer weten over concepten met betrekking tot colligatieve eigenschappen? Lees de artikelen:
- Fysische toestanden van water
- Smeltpunt en kookpunt
- Water ontzilting
- Scheiding van mengsels
Oplosmiddel en opgeloste stof
Allereerst moeten we aandacht besteden aan de concepten van: oplosmiddel en opgeloste stof, beide componenten van een oplossing:
- oplosmiddel: stof die oplost.
- opgeloste stof: opgeloste stof.
Als voorbeeld kunnen we denken aan een oplossing van water met zout, waarbij water het oplosmiddel en zout de opgeloste stof voorstelt.
Wil meer weten? Lees ook oplosbaarheid.
Colligatieve effecten: soorten colligatieve eigenschappen
Colligatieve effecten worden geassocieerd met verschijnselen die optreden met de opgeloste stoffen en oplosmiddelen van een oplossing, geclassificeerd als:
Tonometrisch effect
Tonoscopie, ook wel tonometrie genoemd, is een fenomeen dat wordt waargenomen wanneer de afname van de maximale dampdruk van een vloeistof (oplosmiddel).
Tonometrische effectkaart
Dit gebeurt door het oplossen van een niet-vluchtige opgeloste stof. Daarom vermindert de opgeloste stof de verdampingscapaciteit van het oplosmiddel.
Dit type colligatief effect kan worden berekend met de volgende uitdrukking:
ΔP =p0 - P
Waar,
ΔP: absolute verlaging van de maximale dampdruk naar de oplossing
P0: maximale dampdruk van zuivere vloeistof, bij temperatuur t
P: maximale dampdruk van de oplossing, bij temperatuur t
Ebuliometrisch effect
Ebullioscopie, ook wel ebulliometrie genoemd, is een fenomeen dat bijdraagt aan de toename in temperatuurvariatie van een vloeistof tijdens het kookproces.
Ebuliometrische effectgrafiek
Dit gebeurt door het oplossen van een niet-vluchtige opgeloste stof, bijvoorbeeld wanneer we suiker toevoegen aan het water dat op het punt staat te koken, de kooktemperatuur van de vloeistof stijgt.
Het zogenaamde ebulliometrische (of ebuliscopische) effect wordt berekend met de volgende uitdrukking:
ten = ten – t0
Waar,
ten: stijging van de kooktemperatuur van de oplossing
ten: initiële kooktemperatuur van de oplossing
t0: kooktemperatuur van pure vloeistof
Cryometrisch effect
Cryoscopie, ook wel cryometrie genoemd, is een proces waarbij de vriestemperatuur dalingvan een oplossing.
Cryometrische effectgrafiek
Dit komt omdat wanneer een niet-vluchtige opgeloste stof in een vloeistof wordt opgelost, de vriestemperatuur van de vloeistof daalt.
Een voorbeeld van cryoscopie zijn de antivries-additieven die in autoradiatoren worden geplaatst op plaatsen waar de temperatuur erg laag is. Dit proces voorkomt het bevriezen van water, wat de levensduur van automotoren ten goede komt.
Bovendien voorkomt het zout dat zich op de straten verspreidt op plaatsen waar de winter erg koud is, de ophoping van ijs op de wegen.
Om dit colligatieve effect te berekenen, wordt de volgende formule gebruikt:
tç = t0 – tç
Waar,
tç: het verlagen van de vriestemperatuur van de oplossing
t0: vriestemperatuur van zuiver oplosmiddel
tç: initiële vriestemperatuur van het oplosmiddel in de oplossing
Bekijk een experiment met deze woning op: Chemische experimenten
Wet van Raoult
De zogenaamde "Wet van Raoult" werd voorgesteld door de Franse chemicus François-Marie Raoult (1830-1901).
Hij bestudeerde de colligatieve effecten (tonometrisch, ebuliometrisch en cryometrisch), en hielp bij de studies van de moleculaire massa's van chemische stoffen.
Door de verschijnselen te bestuderen die samenhangen met het smelten en koken van water, kwam hij tot de conclusie dat: bij het oplossen van 1 mol elke niet-vluchtige en niet-ionische opgeloste stof in 1 kg oplosmiddel, heb je altijd dezelfde tonometrische, ebuliometrische of cryometrisch.
De wet van Raoult kan dus als volgt worden uitgedrukt:
“In een niet-vluchtige en niet-ionische opgeloste oplossing is het colligatieve effect evenredig met de molaliteit van de oplossing.”.
Het kan als volgt worden uitgedrukt:
Poplossing = xoplosmiddel. Pzuiver oplosmiddel
Lees ook over de Mol-getal en molaire massa.
osmometrie
Osmometrie is een type colligatieve eigenschap die gerelateerd is aan: osmotische druk van oplossingen.
Onthoud dat osmose een fysisch-chemisch proces is waarbij water van een minder geconcentreerd (hypotonisch) medium naar een meer geconcentreerd (hypertoon) medium wordt geleid.
Dit gebeurt door een semi-permeabel membraan, dat alleen water doorlaat.
Semi-permeabele membraanwerking na een tijdje
de oproep osmotische druk het is de druk waardoor het water kan bewegen. Met andere woorden, het is de druk die op de oplossing wordt uitgeoefend, die verdunning voorkomt door het zuivere oplosmiddel door het semi-permeabele membraan te leiden.
Daarom is osmometrie de studie en meting van osmotische druk in oplossingen.
Merk op dat in de waterontziltingstechniek (zoutverwijdering) het proces genaamd omgekeerde osmose.
Lees meer over Osmose.
Wetten van osmometrie
De Nederlandse natuurkundige en scheikundige Jacobus Henricus Van't Hoff (1852-1911) was verantwoordelijk voor het postuleren van twee wetten die verband houden met osmometrie.
De eerste wet kan als volgt worden uitgedrukt:
“Bij constante temperatuur is de osmotische druk recht evenredig met de molariteit van de oplossing.”
In de door hem gepostuleerde tweede wet hebben we de volgende verklaring:
“Bij constante molariteit is de osmotische druk recht evenredig met de absolute temperatuur van de oplossing.”
Om de osmotische druk van moleculaire en verdunde oplossingen te berekenen, wordt daarom de formule gebruikt:
π = MRT
wezen,
π: oplossing osmotische druk (atm)
M: oplossing molariteit (mol/L)
R: universele constante van perfecte gassen = 0,082 atm. l/mol. K
T: absolute temperatuur van de oplossing (K)
Lees ook molariteit.
Toelatingsexamen Oefeningen met feedback
1. Bij het vergelijken van twee pannen, tegelijkertijd op twee identieke branders op hetzelfde fornuis, wordt opgemerkt dat de druk van gassen in kokend water in een gesloten snelkookpan is groter dan die in kokend water in een snelkookpan Open.
In deze situatie, en als ze precies dezelfde hoeveelheden van alle ingrediënten bevatten, kunnen we: om te stellen dat, vergeleken met wat er in de open pan gebeurt, de kooktijd in de snelkookpan gesloten zal zijn:
a) lager, aangezien de kooktemperatuur lager zal zijn.
b) lager, aangezien de kooktemperatuur hoger zal zijn.
c) kleiner, aangezien de kooktemperatuur niet varieert met de druk.
d) gelijk, aangezien de kooktemperatuur onafhankelijk is van de druk.
e) hoger, aangezien de druk hoger zal zijn.
alternatief b
2. (UFRN) In strenge winterse plaatsen is het gebruikelijk om een bepaalde hoeveelheid ethyleenglycol aan het water in autoradiatoren toe te voegen. Het gebruik van een oplossing in plaats van water als koelmiddel is omdat de oplossing:
a) lagere smeltwarmte.
b) lager vriespunt.
c) hoger vriespunt.
d) hogere smeltwarmte.
alternatief b
3. (Vunesp) Een van de manieren om wonden te helen, is volgens het populaire geloof door er suiker of koffiepoeder op te doen. De colligatieve eigenschap die het verwijderen van vocht het beste verklaart door de beschreven procedure, die genezing bevordert, wordt bestudeerd door:
a) osmometrie.
b) cryoscopie.
c) endoscopie.
d) tonoscopie.
e) ebulliometrie.
Een alternatief voor
4. (UFMG) In een vriezer zijn er vijf manieren waarop verschillende vloeistoffen kunnen worden gebruikt om ijs- en citroenijsjes te maken. Als de vormen tegelijkertijd in de vriezer worden geplaatst en aanvankelijk op dezelfde temperatuur zijn, wordt de vorm met 500 ml van: eerst ingevroren
a) zuiver water.
b) oplossing, in water, met 50 ml citroensap.
c) oplossing in water met 100 ml citroensap.
d) oplossing in water met 50 ml citroensap en 50 g suiker.
e) oplossing in water met 100 ml citroensap en 50 g suiker.
Een alternatief voor
5. (Cesgranrio-RJ) Het smeltpunt van een stof x werd bepaald, waarbij een waarde werd gevonden die lager was dan de tabel voor deze stof. Dit zou kunnen betekenen dat:
a) de hoeveelheid stof die bij de bepaling is gebruikt, was minder dan nodig.
b) de bij de bepaling gebruikte hoeveelheid stof was groter dan noodzakelijk.
c) een deel van de stof is niet gesmolten.
d) de stof bevat onzuiverheden.
e) de stof is 100% zuiver.
Alternatief
