Właściwości koligatywne obejmują badania nad właściwości fizyczne roztworów, a dokładniej rozpuszczalnika w obecności substancji rozpuszczonej.
Chociaż nie według naszej wiedzy, właściwości koligatywne są szeroko stosowane w procesach przemysłowych, a nawet w różnych sytuacjach życia codziennego.
Z tymi właściwościami związane są stałe fizyczne, na przykład temperatura wrzenia lub topnienia niektórych substancji.
Jako przykład możemy przytoczyć proces przemysłu samochodowego, taki jak dodawanie dodatków do chłodnic samochodowych. To wyjaśnia, dlaczego w chłodniejszych miejscach woda w kaloryferze nie zamarza.
Procesy przeprowadzane z produktami spożywczymi, takimi jak solenie mięsa, a nawet żywności nasyconej cukrem, zapobiegają degradacji i proliferacji organizmów.
Ponadto odsalanie wody (odsalanie) oraz miejscowe posypywanie śniegu solą tam, gdzie zima jest bardzo sroga, potwierdź znaczenie znajomości skutków koligatywnych w rozwiązania.
Chcesz dowiedzieć się więcej o pojęciach związanych z właściwościami koligatywnymi? Przeczytaj artykuły:
- Stany fizyczne wody
- Temperatura topnienia i temperatura wrzenia
- Odsolenie wody
- Rozdzielanie mieszanin
Rozpuszczalnik i Solute
Przede wszystkim musimy zwrócić uwagę na koncepcje rozpuszczalnik i substancja rozpuszczona, oba składniki rozwiązania:
- Rozpuszczalnik: substancja, która się rozpuszcza.
- Solute: substancja rozpuszczona.
Jako przykład możemy pomyśleć o roztworze wody z solą, gdzie woda reprezentuje rozpuszczalnik, a sól – substancję rozpuszczoną.
Chcieć wiedzieć więcej? Przeczytaj też Rozpuszczalność.
Efekty koligatywne: rodzaje właściwości koligatywnych
Efekty koligatywne są związane ze zjawiskami zachodzącymi z substancjami rozpuszczonymi i rozpuszczalnikami roztworu, klasyfikowanymi jako:
Efekt tonometryczny
Tonoskopia, zwana również tonometrią, jest zjawiskiem obserwowanym, gdy spadek maksymalnej prężności par cieczy (rozpuszczalnik).
Wykres efektów tonometrycznych
Dzieje się to poprzez rozpuszczenie nielotnej substancji rozpuszczonej. W związku z tym substancja rozpuszczona zmniejsza zdolność odparowywania rozpuszczalnika.
Ten rodzaj koligatywnego efektu można obliczyć za pomocą następującego wyrażenia:
ΔP =p0 - P
Gdzie,
ΔP: absolutne obniżenie maksymalnej prężności pary do roztworu
P0: maksymalna prężność pary czystej cieczy w temperaturze t
P: maksymalna prężność pary roztworu w temperaturze t
Efekt ebuliometryczny
Ebullioskopia, zwana również ebulliometrią, jest zjawiskiem, które przyczynia się do wzrost zmienności temperatury cieczy podczas procesu gotowania.
Wykres efektu ebuliometrycznego
Dzieje się to poprzez rozpuszczenie nielotnej substancji rozpuszczonej, na przykład gdy do gotującej się wody dodamy cukier, temperatura wrzenia płynu wzrasta.
Tak zwany efekt ebulliometryczny (lub ebuloskopowy) oblicza się za pomocą następującego wyrażenia:
ti = ti – t0
Gdzie,
ti: wzrost temperatury wrzenia roztworu
ti: początkowa temperatura wrzenia roztworu
t0: temperatura wrzenia czystej cieczy
Efekt kriometryczny
Krioskopia, zwana także kriometrią, to proces, w którym spadek temperatury zamarzaniarozwiązania.
Wykres efektów kriometrycznych
Dzieje się tak, ponieważ po rozpuszczeniu nielotnej substancji rozpuszczonej w cieczy temperatura zamarzania cieczy spada.
Przykładem krioskopii są dodatki przeciw zamarzaniu, które są umieszczane w chłodnicach samochodowych w miejscach, w których temperatura jest bardzo niska. Proces ten zapobiega zamarzaniu wody, wydłużając żywotność silników samochodowych.
Dodatkowo sól rozsypana na ulicach w miejscach, gdzie zima jest bardzo mroźna, zapobiega gromadzeniu się lodu na drogach.
Do obliczenia tego efektu koligatywnego stosuje się następujący wzór:
tdo = t0 – tdo
Gdzie,
tdo: obniżenie temperatury zamrażania roztworu
t0: temperatura zamarzania czystego rozpuszczalnika
tdo: początkowa temperatura zamarzania rozpuszczalnika w roztworze
Sprawdź eksperyment na tej nieruchomości pod adresem: Eksperymenty chemiczne
Prawo Raoula
Tak zwane „Prawo Raoulta” zostało zaproponowane przez francuskiego chemika François-Marie Raoulta (1830-1901).
Studiował efekty koligatywne (tonometryczne, ebuliometryczne i kriometryczne), pomagając w badaniach mas cząsteczkowych substancji chemicznych.
Badając zjawiska związane z topnieniem i gotowaniem wody, doszedł do wniosku, że: po rozpuszczeniu 1 mola dowolna nielotna i niejonowa substancja rozpuszczona w 1 kg rozpuszczalnika, zawsze masz ten sam tonometryczny, ebuliometryczny lub kriometryczna.
Zatem prawo Raoulta można wyrazić w następujący sposób:
“W nielotnym i niejonowym roztworze substancji rozpuszczonej efekt koligacji jest proporcjonalny do molowości roztworu.”.
Można to wyrazić w następujący sposób:
Prozwiązanie = xrozpuszczalnik. Pczysty rozpuszczalnik
Przeczytaj także o Liczba molowa i masa molowa.
osmometria
Osmometria jest rodzajem właściwości koligatywnej, która jest związana z ciśnienie osmotyczne roztworów.
Pamiętaj, że osmoza to proces fizykochemiczny, który polega na przejściu wody z mniej stężonego (hipotonicznego) ośrodka do bardziej stężonego (hipertonicznego).
Odbywa się to przez półprzepuszczalną membranę, która umożliwia jedynie przepływ wody.
Po pewnym czasie działa półprzepuszczalna membrana
Telefon ciśnienie osmotyczne to ciśnienie pozwala wodzie się poruszać. Innymi słowy, to ciśnienie wywierane na roztwór uniemożliwia jego rozcieńczenie przez przepuszczenie czystego rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę.
Dlatego osmometria to badanie i pomiar ciśnienia osmotycznego w roztworach.
Należy zauważyć, że w technice odsalania wody (usuwania soli) proces zwany odwrócona osmoza.
Przeczytaj więcej o Osmoza.
Prawa osmometrii
Holenderski fizyk i chemik Jacobus Henricus Van’t Hoff (1852-1911) był odpowiedzialny za sformułowanie dwóch praw związanych z osmometrią.
Pierwsze prawo można wyrazić następująco:
“W stałej temperaturze ciśnienie osmotyczne jest wprost proporcjonalne do molarności roztworu.”
W postulowanym przez niego drugim prawie mamy następujące stwierdzenie:
“Przy stałej molowości ciśnienie osmotyczne jest wprost proporcjonalne do bezwzględnej temperatury roztworu.”
Dlatego do obliczenia ciśnienia osmotycznego roztworów molekularnych i rozcieńczonych stosuje się wzór:
π = MRT
istota,
π: ciśnienie osmotyczne roztworu (atm)
M: molarność roztworu (mol/L)
R: uniwersalna stała gazów doskonałych = 0,082 atm. l/mol. K
T: temperatura bezwzględna roztworu (K)
Przeczytaj też Molarność.
Ćwiczenia na egzamin wstępny z informacją zwrotną
1. Porównując dwie patelnie, jednocześnie na dwóch identycznych palnikach na tym samym piecu, można zauważyć, że ciśnienie gazów we wrzącej wodzie w zamkniętym szybkowarze jest większa niż we wrzącej wodzie w szybkowarze otwarty.
W takiej sytuacji i jeśli zawierają dokładnie takie same ilości wszystkich składników, możemy aby stwierdzić, że w porównaniu do tego, co dzieje się na otwartej patelni, czas gotowania w szybkowarze zamknięte będzie:
a) niższa, ponieważ temperatura wrzenia będzie niższa.
b) niższa, ponieważ temperatura wrzenia będzie wyższa.
c) mniejsza, ponieważ temperatura wrzenia nie zmienia się pod wpływem ciśnienia.
d) równe, ponieważ temperatura wrzenia jest niezależna od ciśnienia.
e) wyższe, ponieważ ciśnienie będzie wyższe.
Alternatywne b
2. (UFRN) W surowych warunkach zimowych zwyczajowo dodaje się pewną ilość glikolu etylenowego do wody w chłodnicach samochodowych. Zastosowanie roztworu zamiast wody jako chłodziwa jest spowodowane tym, że roztwór ma:
a) niższe ciepło topnienia.
b) dolna temperatura zamarzania.
c) wyższa temperatura zamarzania.
d) wyższe ciepło topnienia.
Alternatywne b
3. (Vunesp) Jednym ze sposobów leczenia ran, zgodnie z powszechnym przekonaniem, jest posypywanie ich cukrem lub kawą w proszku. Właściwość koligatywną, która najlepiej wyjaśnia usuwanie płynu przez opisaną procedurę, sprzyjającą gojeniu, jest badana przez:
a) osmometria.
b) krioskopia.
c) endoskopia.
d) tonoskopia.
e) ebulliometria.
Alternatywa dla
4. (UFMG) W zamrażarce istnieje pięć sposobów, które zawierają różne płyny, aby zrobić lód i loda z cytryny. Jeśli formy zostaną umieszczone w zamrażarce w tym samym czasie i początkowo będą miały tę samą temperaturę, forma zawierająca 500 ml: zostanie zamrożona jako pierwsza
a) czysta woda.
b) roztwór w wodzie zawierający 50 ml soku z cytryny.
c) roztwór w wodzie zawierający 100 ml soku z cytryny.
d) roztwór w wodzie zawierający 50 ml soku z cytryny i 50 g cukru.
e) roztwór w wodzie zawierający 100 ml soku z cytryny i 50 g cukru.
Alternatywa dla
5. (Cesgranrio-RJ) Wyznaczono temperaturę topnienia substancji x, znajdując wartość niższą niż podana w tabeli dla tej substancji. Może to oznaczać, że:
a) ilość substancji użytej do oznaczenia była mniejsza niż to konieczne.
b) ilość substancji użytej do oznaczenia była większa niż to konieczne.
c) część substancji nie stopiła się.
d) substancja zawiera zanieczyszczenia.
e) substancja jest w 100% czysta.
Alternatywny
