Klíčové vlastnosti
Přidání rozpuštěné látky za vzniku roztoku stabilizuje rozpouštědlo v kapalné fázi a snižuje chemický potenciál rozpouštědla, takže molekuly rozpouštědla mají menší tendenci přecházet do plynné nebo pevné fáze. Výsledkem je, že se kapalné roztoky mírně nad bodem varu rozpouštědla při daném tlaku stanou stabilními, což znamená, že se bod varu zvyšuje. Podobně se stávají stabilní kapalné roztoky mírně pod bodem mrazu rozpouštědla, což znamená, že bod tuhnutí klesá. Zvýšení bodu varu i deprese bodu tuhnutí jsou úměrné snížení tlaku par ve zředěném roztoku.
Tyto vlastnosti jsou koligativní v systémech, kde je rozpuštěná látka v podstatě omezena na kapalnou fázi. Zvýšení bodu varu (jako snížení tlaku par) je u netěkavých rozpuštěných látek, kde je přítomnost rozpuštěné látky v plynné fázi zanedbatelná, koligativní. Deprese bodu tuhnutí je pro většinu rozpuštěných látek koligativní, protože jen velmi málo rozpuštěných látek se v pevných rozpouštědlech značně rozpouští.
Zvýšení bodu varu (ebullioscopy) Upravit
Bod varu čistého rozpouštědla se zvyšuje přidáním netěkavé látky a elevaci lze měřit ebullioskopií . Zjistilo se, že
Δ T b = T b (roztok) – T b (puresolvent) = i ⋅ K b ⋅ m {\ displaystyle \ Delta T _ {\ rm {b}} = T _ {\ rm {b }} (řešení) -T _ {\ rm {b}} (čistý \ rozpouštědlo) = i \ cdot K_ {b} \ cdot m}
Tady je vanův Hoffův faktor, jak je uvedeno výše, Kb je ebullioskopický konstanta rozpouštědla (rovná se 0,512 ° C kg / mol pro vodu) a m je molalita roztoku.
Bod varu je teplota, při které existuje rovnováha mezi kapalnou a plynnou fází. V bodě varu se počet molekul plynu kondenzujících na kapalinu rovná počtu kapalných molekul odpařujících se na plyn. Přidáním rozpuštěné látky se zředí koncentrace molekul kapaliny a sníží se rychlost odpařování. Chcete-li to kompenzovat a dosáhnout rovnováhy, bod varu nastává při vyšší teplotě.
Pokud se předpokládá, že roztok je ideálním řešením, lze Kb vyhodnotit z termodynamických podmínek pro rovnováhu kapalina-pára. V bodě varu chemický potenciál μA rozpouštědla ve fázi roztoku se rovná chemickému potenciálu v čisté plynné fázi nad roztokem.
μ A (T b) = μ A ⋆ (T b) + RT ln x A = μ A ⋆ (g , 1 atm) {\ displaystyle \ mu _ {A} (T_ {b}) = \ mu _ {A} ^ {\ star} (T_ {b}) + RT \ ln x_ {A} \ = \ mu _ {A} ^ {\ star} (g, 1 atm)},
Deprese bodu mrazu (kryoskopie) Upravit
Bod mrazu (T f {\ displaystyle T _ {\ rm {f}}}) čistého rozpouštědla se sníží přidáním rozpuštěné látky, která je v pevném rozpouštědle nerozpustná, a měření tohoto rozdílu se nazývá kryoskopie. Zjistilo se, že
Δ T f = T f (roztok) – T f (puresolvent) = – i ⋅ K f ⋅ m {\ displaystyle \ Delta T _ {\ rm {f}} = T _ {\ rm { f}} (roztok) -T _ {\ rm {f}} (čistý \ rozpouštědlo) = – i \ cdot K_ {f} \ cdot m} (lze také zapsat jako Δ T f = T f (čistidlo) – T f (řešení) = já ⋅ K f ⋅ m {\ displaystyle \ Delta T _ {\ rm {f}} = T _ {\ rm {f}} (čisté \ rozpouštědlo) -T _ {\ rm {f}} (řešení) = i \ cdot K_ {f} \ cdot m})
Zde Kf je kryoskopická konstanta (rovná se 1,86 ° C kg / mol pro bod tuhnutí vody), i je van „t Hoffův faktor am molalita.
V kapalném roztoku se rozpouštědlo zředí přidáním rozpuštěné látky, takže je k dispozici méně molekul k zamrznutí. Obnovení rovnováhy se dosáhne při nižší teplotě, při které je rychlost zmrazení se rovná rychlosti zkapalňování. Při nižším bodu tuhnutí se tlak par kapaliny rovná tlaku par odpovídající pevné látky a chemické potenciály těchto dvou fází jsou e stejné. Rovnost chemických potenciálů umožňuje vyhodnocení kryoskopické konstanty jako K f = RMT f 2 / Δ H fus {\ displaystyle K_ {f} = RMT_ {f} ^ {2} / \ Delta H _ {\ mathrm {fus}} }, kde ΔHfus je molární entalpie fúze rozpouštědla.