Коллигативные свойства решений.

Определение коллигативных свойств

Коллигативные свойства – это свойства растворов, которые зависят от количества частиц в объеме растворителя (концентрации), а не от массы или идентичность растворенных частиц. Коллигативные свойства также зависят от температуры. Расчет свойств идеально подходит только для идеальных решений. На практике это означает, что уравнения коллигативных свойств следует применять только к разбавленным реальным растворам, когда нелетучее растворенное вещество растворено в летучем жидком растворителе. Для любого данного массового отношения растворенного вещества к раствору любое коллигативное свойство обратно пропорционально молярной массе растворенного вещества. Слово «коллигативный» происходит от латинского слова colligatus , что означает «связанный вместе», имея в виду, как свойства растворителя связаны с концентрацией растворенного вещества в растворе.

Как работают коллигативные свойства

Когда растворенное вещество добавляется к растворителю для приготовления раствора, растворенные частицы вытесняют часть растворителя в жидкая фаза. Это снижает концентрацию растворителя на единицу объема. В разбавленном растворе не имеет значения, что это за частицы, а только их количество. Так, например, полное растворение CaCl ₂ даст три частицы (один ион кальция и два иона хлорида), тогда как растворение NaCl приведет к образованию только двух частиц (ион натрия и ион хлорида). Хлорид кальция будет иметь большее влияние на коллигативные свойства, чем поваренная соль. Вот почему хлорид кальция является более эффективным противообледенительным средством при более низких температурах, чем обычная соль.

Каковы коллигативные свойства?

Примеры коллигативных свойств включают снижение давления пара, снижение температуры замерзания, осмотическое давление и повышение точки кипения. Например, добавление щепотки соли в чашку с водой заставляет воду замерзать при более низкой температуре, чем обычно, кипеть при более высокой температуре, иметь более низкое давление пара и изменять ее осмотическое давление. Хотя коллигативные свойства обычно рассматриваются для нелетучих растворенных веществ, этот эффект также применяется к летучим растворенным веществам (хотя их может быть труднее рассчитать). Например, добавление спирта (летучей жидкости) к воде понижает точку замерзания ниже, чем обычно наблюдается для чистого спирта или чистой воды. Вот почему алкогольные напитки не замерзают в домашней морозильной камере..

Уравнения депрессии точки замерзания и повышения точки кипения

Понижение точки замерзания можно рассчитать по уравнению:

ΔT = iK _f m
где
ΔT = изменение температуры в ° C
i = van ‘t Hoff factor
K _f = молярная константа понижения точки замерзания или криоскопическая константа в ° C кг/моль
m = моляльность растворенного вещества в моль растворенного вещества/кг растворителя

Повышение точки кипения можно рассчитать по формуле:

ΔT = K _b m

где
K _b = Эбуллиоскопическая константа (0,52 ° C кг/моль для воды)
m = моляльность растворенного вещества в моль растворенного вещества/кг растворителя

Оствальда Три категории свойств растворенных веществ

Вильгельм Оствальд представил концепцию коллигативных свойств в 1891 году. Он фактически предложил три категории свойств растворенных веществ:

1. Коллигативные свойства зависят только от концентрации и температуры растворенного вещества, а не от природы частиц растворенного вещества.
2. Конституционные свойства зависят от молекулярной структуры частиц растворенного вещества в растворе.
3. Аддитивные свойства представляют собой сумму всех свойств частиц. Аддитивные свойства зависят от молекулярной формулы растворенного вещества. Примером аддитивного свойства является масса.