Współczynnik Van't Hoffa jest matematycznym kodem korekcyjnym i został zaproponowany przez holenderskiego fizyka i chemika Jacobusa Henricusa Van’t Hoff (1852-1911) w celu skorygowania liczby zdyspergowanych cząstek substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku.
Ta korekta liczby cząstek jest ważna, ponieważ ilość solute na rozpuszczalnik określa intensywność efektu lub współwłasność (tonoskopia, ebullioskopia, krioskopia, osmoskopia). Zatem im większa liczba cząstek, tym większy efekt.
Konieczność skorygowania liczby cząstek wynika z faktu, że gdy jonowa substancja rozpuszczona rozpuszcza się w wodzie, podlega zjawisku dysocjacja (uwalnianie jonów w środku) lub jonizacja (produkcja jonów w ośrodku), zwiększająca liczbę cząstek.
Liczba cząstek cząsteczkowej substancji rozpuszczonej nie musi być jednak korygowana o współczynnik Van't Hoff ponieważ ten rodzaj substancji rozpuszczonej nie ulega jonizacji ani dysocjacji, a zatem jej ilość nie ulega zmianie.
Aby to reprezentować czynnik, Van't Hoff
użył litery i, która rozpoczyna wyrażenie matematyczne uwzględniające stopień dysocjacji (α) i liczbę moli każdego jonu uwolnionego podczas rozpuszczania w wodzie (q):i = 1 + α .(q – 1)
Uwaga: Ponieważ α jest podawane w procentach, ilekroć używamy go w wyrażeniu Współczynnik Van't Hoffa, musimy go wcześniej podzielić przez 100.
Po obliczeniu współczynnik korekcji Van't Hoffamożemy go wykorzystać w następujących praktycznych sytuacjach:
Aby skorygować liczbę cząstek substancji rozpuszczonej, uzyskanych z jej masy;
Aby skorygować koligatywne działanie osmoskopii, czyli ciśnienie osmotyczne roztworu:
π = M.R.T.i
W tym przypadku mamy ciśnienie osmotyczne (π) roztworu, stężenie molowe (M), ogólna stała gazowa (R) i temperatura roztworu (T).
Aby skorygować koligatywne działanie tonometrii, czyli skorygować obniżenie maksymalnej prężności pary rozpuszczalnika w roztworze:
?P = tys. W.i
P2
W tym celu bierzemy pod uwagę bezwzględne obniżenie (Ap) maksymalnej prężności pary, maksymalną prężność pary rozpuszczalnika (p2), stała tonometryczna (Kt) oraz molalność (W).
Aby skorygować koligatywne działanie kriometrii, czyli skorygować obniżenie temperatury zamarzania rozpuszczalnika w roztworze:
?θ = kc. W.i
W tym przypadku mamy do czynienia z obniżeniem temperatury zamarzania rozpuszczalnika (?a), stałej kriometrii (Kt) i molalności (W).
Aby skorygować koligatywne działanie ebulliometrii, czyli skorygować wzrost temperatury wrzenia rozpuszczalnika w roztworze:
?te = ke. W.i
W tym celu mamy wzrost temperatury wrzenia rozpuszczalnika (?te), stałą ebuliometryczną (Ke) i molalność (W).
Śledź teraz przykłady obliczeń i zastosowania współczynnika Van't Hoffa:
Pierwszy przykład: Jaka jest wartość współczynnika korekcji chlorku żelaza III (FeCl)3), wiedząc, że stopień dysocjacji wynosi 67%?
Dane ćwiczeń:
ja =?
α = 67% lub 0,67 (po podzieleniu przez 100)
Formuła soli = FeCl3
Krok 1: Określ liczbę moli (q) uwolnionych jonów.
Analizując wzór na sól, mamy indeks 1 w Fe i indeks 3 w Cl, więc liczba moli jonów jest równa 4.
Drugi krok: Użyj danych we wzorze Współczynnik Van't Hoffa:
i = 1 + α .(q – 1)
i = 1 + 0,67.(4 - 1)
i = 1 + 0,67.(3)
i = 1 + 2,01
ja = 3,01
Drugi przykład: Jaka jest liczba cząstek obecnych w wodzie, gdy 196 gramów kwasu fosforowego (H3KURZ4), którego stopień jonizacji wynosi 40%, czy są do niego dodawane?
Dane ćwiczeń:
ja =?
α = 40% lub 0,4 (po podzieleniu przez 100)
Formuła kwasu = H3KURZ4
Krok 1: Oblicz masę molową kwasu.
Aby to zrobić, musimy pomnożyć masę atomową pierwiastka przez indeks atomowy, a następnie dodać wyniki:
Masa molowa = 3,1 + 1,31 + 4,16
Masa molowa = 3 + 31 + 64
Masa molowa = 64 g/mol
Drugi krok: Oblicz liczbę cząstek obecnych w 196 gramach H3KURZ4.
To obliczenie jest wykonywane z reguły trzech i wykorzystuje masę molową i masę podaną w ćwiczeniu, ale zawsze przy założeniu, że w 1 molu jest 6.02.1023 cząstki:
1 mol H3KURZ498 gramów6.02.1023 cząstki
196 gramówx
98.x = 196. 6,02.1023
98.x = 1179,92,1023
x = 1179,92.1023
98
x = 12.04.1023 cząstki
Trzeci krok: Określ liczbę moli (q) uwolnionych jonów.
Analizując wzór na sól, mamy indeks 3 w H i indeks 1 w PO4, więc liczba moli jonów będzie równa 4.
Krok 4: Użyj danych we wzorze Współczynnik Vant’ Hoffa:
i = 1 + α .(q – 1)
i = 1 + 0,4.(4 - 1)
i = 1 + 0,4.(3)
ja = 1 + 1,2
ja = 2,2
Piąty krok: Oblicz rzeczywistą liczbę cząstek w roztworze.
Aby to zrobić, wystarczy pomnożyć liczbę cząstek znalezionych w drugim kroku przez współczynnik korekcji:
Liczba cząstek = x.i
Liczba cząstek = 12.04.1023.2,2
Liczba cząstek = 26 488,1023 cząstki.
Trzeci przykład: Wodny roztwór chlorku sodu ma stężenie równe 0,5 mola. Jaka jest wartość wzrostu temperatury wrzenia wody, w ODO? Dane: Ke wody: 0,52OC/molowy; a NaCl: 100%.
Dane ćwiczeń:
ja =?
α = 100% lub 1 (po podzieleniu przez 100)
Molalność (W) = 0,5 mola
Formuła soli = NaCl
Ke = 0,52OZ molal
Krok 1: Określ liczbę moli (q) uwolnionych jonów.
Analizując wzór na sól, mamy indeks 1 w Na i indeks 1 w Cl, więc liczba moli jonów jest równa 2.
Drugi krok: Użyj danych we wzorze Współczynnik Van't Hoffa:
i = 1 + α .(q – 1)
i = 1 + 1.(2 - 1)
i = 1 + 1.(1)
ja = 1 + 1
ja = 2
Trzeci krok: Oblicz wysokość temperatury wrzenia, jakiej doznała woda, korzystając z dostarczonych danych, Współczynnik Van't Hoffa obliczona w drugim kroku według poniższego wzoru:
?te = ke. W.i
?te = 0.52.0.5.2
?te = 0,52 ODO
* Kredyt obrazu: Borys 15/ Shutterstock.com
Przeze mnie Diogo Lopes Dias
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-fator-vant-hoff.htm