Proprietăți colective

Adăugarea de substanță dizolvată pentru a forma o soluție stabilizează solventul în faza lichidă și scade potențialul chimic al solventului astfel încât moleculele de solvent să aibă o tendință mai mică de a se deplasa la fazele gazoase sau solide. Ca rezultat, soluțiile lichide puțin peste punctul de fierbere al solventului la o presiune dată devin stabile, ceea ce înseamnă că punctul de fierbere crește. În mod similar, soluțiile lichide puțin sub punctul de îngheț al solventului devin stabile, ceea ce înseamnă că punctul de îngheț scade. Atât ridicarea punctului de fierbere, cât și depresiunea punctului de îngheț sunt proporționale cu scăderea presiunii vaporilor într-o soluție diluată.

Aceste proprietăți sunt coligative în sistemele în care solutul este în esență limitat la faza lichidă. Înălțimea punctului de fierbere (cum ar fi scăderea presiunii vaporilor) este coligativă pentru substanțele dizolvate nevolatile unde prezența solutului în faza gazoasă este neglijabilă. Depresia punctului de îngheț este coligativă pentru majoritatea substanțelor dizolvate, deoarece foarte puține substanțe dizolvate se dizolvă apreciabil în solvenți solizi. p> Punctul de fierbere al unui lichid la o presiune externă dată este temperatura (T b {\ displaystyle T _ {\ rm {b}}}) la care presiunea de vapori a lichidului este egală cu presiunea externă. Punctul de fierbere normal este punctul de fierbere la o presiune egală cu 1 atm.

Punctul de fierbere al unui solvent pur este crescut prin adăugarea unui dizolvat non-volatil, iar cota poate fi măsurată prin ebullioscopie . Se constată că

Δ T b = T b (soluție) – T b (puresolvent) = i ⋅ K b ⋅ m {\ displaystyle \ Delta T _ {\ rm {b}} = T _ {\ rm {b }} (soluție) -T _ {\ rm {b}} (pur \ solvent) = i \ cdot K_ {b} \ cdot m}

Iată factorul van „t Hoff ca mai sus, Kb este ebullioscopic constanta solventului (egală cu 0,512 ° C kg / mol pentru apă), și m este molalitatea soluției.

Punctul de fierbere este temperatura la care există echilibru între fazele lichide și gazoase. La punctul de fierbere, numărul de molecule de gaz care se condensează în lichid este egal cu numărul de molecule de lichid care se evaporă în gaz. Adăugarea unui dizolvat diluează concentrația moleculelor de lichid și reduce rata de evaporare. Pentru a compensa acest lucru și pentru a atinge echilibrul, punctul de fierbere apare la o temperatură mai mare.

Dacă se presupune că soluția este o soluție ideală, Kb poate fi evaluat din starea termodinamică pentru echilibrul lichid-vapori. La punctul de fierbere potențialul chimic μA a solventului în faza soluției este egal cu potențialul chimic în faza de vapori pur deasupra soluției.

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, 1atm)},

Depresia punctului de îngheț (crioscopie) Editați

Punctul de îngheț (T f {\ displaystyle T _ {\ rm {f}}}) a unui solvent pur este redus prin adăugarea unui solut care este insolubil în solventul solid, iar măsurarea acestei diferențe se numește crioscopie. Se constată că

Δ T f = T f (soluție) – T f (puresolvent) = – i ⋅ K f ⋅ m {\ displaystyle \ Delta T _ {\ rm {f}} = T _ {\ rm { f}} (soluție) -T _ {\ rm {f}} (pur \ solvent) = – i \ cdot K_ {f} \ cdot m} (Poate fi scris și ca Δ T f = T f (puresolvent) – T f (soluție) = i ⋅ K f ⋅ m {\ displaystyle \ Delta T _ {\ rm {f}} = T _ {\ rm {f}} (pur \ solvent) -T _ {\ rm {f}} (soluție) = i \ cdot K_ {f} \ cdot m})

Aici Kf este constanta crioscopică (egală cu 1,86 ° C kg / mol pentru punctul de îngheț al apei), i este factorul van „t Hoff și m molalitatea.

În soluția lichidă, solventul este diluat prin adăugarea unui dizolvat, astfel încât să fie disponibile mai puține molecule pentru îngheț. Restabilirea echilibrului se realizează la o temperatură mai mică la care rata de congelare devine egal cu rata de lichefiere.În punctul de îngheț inferior, presiunea de vapori a lichidului este egală cu presiunea de vapori a solidului corespunzător, iar potențialele chimice ale celor două faze ar La fel de egal. Egalitatea potențialelor chimice permite evaluarea constantei crioscopice ca K f = RMT f 2 / Δ H fus {\ displaystyle K_ {f} = RMT_ {f} ^ {2} / \ Delta H _ {\ mathrm {fus}} }, unde ΔHfus este entalpia molară de solvent a fuziunii.