Kolligatív tulajdonságok
Az oldott anyag hozzáadása az oldat kialakításához stabilizálja az oldószert a folyékony fázisban, és csökkenti az oldószer kémiai potenciálját, így az oldószermolekulák kevésbé hajlamosak a gáz- vagy szilárd fázisra haladni. Ennek eredményeként a folyékony oldatok az oldószer forráspontja felett, adott nyomáson stabilakká válnak, ami azt jelenti, hogy a forráspont növekszik. Hasonlóképpen, az oldószer fagyáspontja alatt kissé alacsonyabb folyékony oldatok stabilakká válnak, ami azt jelenti, hogy a fagyáspont csökken. A forráspont-emelkedés és a fagyáspont-csökkenés egyaránt arányos a híg oldatban a gőznyomás csökkenésével.
Ezek a tulajdonságok kolligatívak olyan rendszerekben, ahol az oldott anyag lényegében a folyadékfázisra korlátozódik. A forráspont emelkedése (mint a gőznyomás csökkentése) kolligatív olyan illékony oldott anyagokra, ahol az oldott anyag jelenléte a gázfázisban elhanyagolható. A fagyáspont-nyomás kolligatív a legtöbb oldott anyag számára, mivel nagyon kevés oldott anyag oldódik fel jelentősen szilárd oldószerekben.
Forráspont-emelkedés (ebullioszkópia) Szerkesztés
A folyadék forráspontja adott külső nyomáson az a hőmérséklet (T b {\ displaystyle T _ {\ rm {b}}}), amelynél a folyadék gőznyomása megegyezik a külső nyomással. A normál forráspont a forráspont 1 atm nyomáson.
A tiszta oldószer forráspontját nem illékony oldott anyag hozzáadásával növeljük, és a magasságot ebullioszkópiával mérhetjük. . Megállapítottuk, hogy
Δ T b = T b (megoldás) – T b (tiszta oldószer) = i ⋅ K b ⋅ m {\ displaystyle \ Delta T _ {\ rm {b}} = T _ {\ rm {b }} (megoldás) -T _ {\ rm {b}} (tiszta \ oldószer) = i \ cdot K_ {b} \ cdot m}
Itt vagyok a van “t Hoff-faktor, mint fent, Kb az ebullioszkópos az oldószer állandója (víz esetén 0,512 ° C kg / mol), m pedig az oldat molalitása.
A forráspont az a hőmérséklet, amelyen egyensúly áll fenn a folyékony és a gázfázis között. Forrásponton a folyadékká kondenzálódó gázmolekulák száma megegyezik a gázgá párolgó folyadékmolekulák számával. Oldott anyag hozzáadásával a folyadékmolekulák koncentrációja hígul és csökken a párolgás sebessége. Ennek kompenzálására és az egyensúly helyreállítására a forráspont magasabb hőmérsékleten következik be.
Ha az oldatot feltételezzük, hogy ideális megoldás, akkor a Kb-t ki lehet értékelni a folyadék-gőz egyensúly termodinamikai állapotából. Forráspontnál a μA kémiai potenciál az oldószer fázisa megegyezik az oldat feletti tiszta gőz fázis kémiai potenciáljával.
μ A (T b) = μ A ⋆ (T b) + RT ln x A = μ A ⋆ (g , 1 atm) {\ displaystyle \ mu _ {A} (T_ {b}) = \ mu _ {A} ^ {\ csillag} (T_ {b}) + RT \ ln x_ {A} \ = \ mu _ {A} ^ {\ star} (g, 1atm)},
Fagyáspont depresszió (krioszkópia) Szerkesztés
A fagyáspont (T A tiszta oldószer f {\ displaystyle T _ {\ rm {f}}}) értékét a szilárd oldószerben oldhatatlan oldott anyag hozzáadásával csökkentjük, és ennek a különbségnek a mérését krioszkópiának nevezzük. Megállapítottuk, hogy
Δ T f = T f (megoldás) – T f (tiszta oldószer) = – i ⋅ K f ⋅ m {\ displaystyle \ Delta T _ {\ rm {f}} = T _ {\ rm { f}} (megoldás) -T _ {\ rm {f}} (tiszta \ oldószer) = – i \ cdot K_ {f} \ cdot m} (Δ T f = T f (tiszta oldószer) – T is írható f (megoldás) = i ⋅ K f ⋅ m {\ displaystyle \ Delta T _ {\ rm {f}} = T _ {\ rm {f}} (tiszta \ oldószer) -T _ {\ rm {f}} (megoldás) = i \ cdot K_ {f} \ cdot m})
Itt Kf a krioszkópos állandó (egyenlő 1,86 ° C kg / mol a víz fagyáspontjára vonatkoztatva), i a van “t Hoff tényező és m a molalitás.
A folyékony oldatban az oldószert oldott anyag hozzáadásával hígítjuk, hogy kevesebb molekula álljon rendelkezésre a fagyáshoz. Az egyensúly helyreállítása alacsonyabb hőmérsékleten történik, amelynél a sebesség Az alsó fagyáspontnál a folyadék gőznyomása megegyezik a megfelelő szilárd anyag gőznyomásával, és a két fázis kémiai potenciálja egyenlő. A kémiai potenciálok egyenlősége lehetővé teszi a krioszkópos állandó kiértékelését, mivel K f = RMT f 2 / Δ H fus {\ displaystyle K_ {f} = RMT_ {f} ^ {2} / \ Delta H _ {\ mathrm {fus}} }, ahol a ΔHfus az oldószer fúziós moláris entalpiája.