Proprietăți collative (cu formule)



proprietate colligativă este orice proprietate a unei substanțe care depinde sau variază în funcție de numărul de particule prezente în ea (sub formă de molecule sau atomi), fără a depinde de natura acestor particule.

Cu alte cuvinte, acestea pot fi explicate și ca proprietăți ale soluțiilor care depind de relația dintre numărul de particule dizolvate și numărul de particule de solvent. Acest concept a fost introdus în 1891 de chimistul german Wilhelm Ostwald, care a clasificat proprietățile substanței dizolvate în trei categorii.

Aceste categorii proclamau că proprietățile colligative depindea numai de concentrația și temperatura solutului și nu de natura particulelor sale.

În plus, proprietățile aditive cum ar fi masa depinzând de compoziția substanței dizolvate și proprietățile constituționale depind mai mult de structura moleculară a substanței dizolvate.

index

  • 1 Proprietăți colligative
    • 1.1 Scăderea presiunii vaporilor
    • 1.2 Creșterea temperaturii de fierbere
    • 1.3 Reducerea temperaturii de congelare
    • 1.4 Presiunea osmotică
  • 2 Referințe

Proprietăți de proprietate

Proprietățile colligative sunt studiate în principal pentru soluții diluate (datorită comportamentului lor aproape ideal) și sunt următoarele:

Scăderea presiunii vaporilor

Se poate spune că presiunea de vapori a unui lichid este presiunea de echilibru a moleculelor de vapori cu care lichidul respectiv este în contact.

De asemenea, relația dintre aceste presiuni este explicată prin legea lui Raoult, care precizează că presiunea parțială a unei componente este egală cu produsul fracției molare a componentei prin presiunea de vapori a componentei în stare pură:

PA = XA . PºA

În această expresie:

PA = Presiunea parțială a vaporilor de component A în amestec.

XA Fracțiunea molară a componentei A.

PºA= Presiunea de vapori a componentei pure A.

În cazul reducerii presiunii de vapori a unui solvent, aceasta se produce atunci când se adaugă o substanță dizolvată nevolatil pentru a forma o soluție. După cum se știe și prin definiție, o substanță nevolatilă nu are tendința de a se evapora.

Din acest motiv, cu cât mai mult din această substanță dizolvată este adăugată la solventul volatil, cu atât presiunea de vapori este mai mică și mai puțin solventul poate scăpa în starea gazoasă.

Astfel, atunci când solventul se evaporă în mod natural sau forțat, o cantitate de solvent fără evaporare va rămâne în cele din urmă împreună cu substanța dizolvată nevolatilă.

Acest fenomen poate fi mai bine explicat prin conceptul de entropie: atunci când moleculele trec de la faza lichidă la faza gazoasă, entropia sistemului crește.

Aceasta înseamnă că entropia acestei faze gazoase va fi întotdeauna mai mare decât cea a stării lichide, deoarece moleculele de gaz ocupă un volum mai mare.

Apoi, dacă entropia stării lichide este mărită prin diluare, chiar dacă este legată de o substanță dizolvată, diferența dintre cele două sisteme scade. Prin urmare, scăderea entropiei scade și presiunea vaporilor.

Creșterea temperaturii de fierbere

Punctul de fierbere este acea temperatură la care există echilibru între fazele lichide și gazoase. În acest moment, numărul de molecule de gaz care trec în stare lichidă (condensare) este egal cu numărul moleculelor de evaporare a lichidului în gaz.

Agregarea unei substanțe dizolvate determină diluarea concentrației moleculelor lichide, determinând scăderea vitezei de evaporare. Aceasta generează o modificare a punctului de fierbere, pentru a compensa modificarea concentrației solventului.

Cu alte cuvinte simple, temperatura de fierbere într-o soluție este mai mare decât cea a solventului în starea sa pură. Aceasta este exprimată printr-o expresie matematică prezentată mai jos:

A Tb = i. Kb . m

În expresia menționată:

A Tb = Tb (soluție) - Tb (solvent) = variația temperaturii de fierbere.

i = Factor van't Hoff.

Kb = Constanta de fierbere a solventului (0,512 ºC / molala pentru apa).

m = molitate (mol / kg).

Reducerea temperaturii de congelare

Temperatura de congelare a unui solvent pur va scădea atunci când adăugați o cantitate de substanță dizolvată, deoarece este afectată de același fenomen care scade presiunea vaporilor.

Acest lucru se întâmplă deoarece, prin scăderea presiunii de vapori a solventului prin diluarea unei substanțe dizolvate, va fi necesară o temperatură mai scăzută pentru ao îngheța.

Natura procesului de îngheț poate fi de asemenea luată în considerare pentru a explica acest fenomen: pentru ca un lichid să înghețe, acesta trebuie să ajungă într-o stare ordonată în care se sfârșește prin formarea de cristale.

Dacă există impurități în lichid sub formă de substanțe dizolvate, lichidul va fi mai puțin ordonat. Din acest motiv, soluția va avea dificultăți mai mari de a îngheța decât un solvent fără impurități.

Această reducere este exprimată ca:

A TF = -i. KF . m

În expresia anterioară:

A TF = TF (soluție) - TF (solvent) = variația temperaturii de congelare.

i = Factor van't Hoff.

KF = Constanta de congelare a solventului (1,86 ºC kg / mol pentru apa).

m = molitate (mol / kg).

Presiunea osmotică

Procesul cunoscut sub numele de osmoză este tendința ca un solvent să treacă printr-o membrană semi-permeabilă de la o soluție la alta (sau dintr-un solvent pur la o soluție).

Această membrană reprezintă o barieră prin care pot trece unele substanțe și altele nu pot, ca în cazul membranelor semipermeabile din pereții celulari ai celulelor animale și de plante.

Presiunea osmotică este apoi definită ca fiind presiunea minimă care trebuie aplicată la o soluție pentru a opri trecerea solventului său pur prin intermediul unei membrane semipermeabile.

Este, de asemenea, cunoscut ca măsura tendinței unei soluții de a primi solventul pur prin efectul osmozelor. Această proprietate este colligativă deoarece depinde de concentrația de substanță dizolvată în soluție, care este exprimată ca o expresie matematică:

Π. V = n. R. T sau, de asemenea, π = M. R. T

În aceste expresii:

n = numărul de moli de particule din soluție.

R = Constanta gazului universal (8.314472 J.-1 . mol-1).

T = Temperatura în Kelvin.

M = molaritate.

referințe

  1. Wikipedia. (N.d.). Proprietăți colligative. Adus de la en.wikipedia.org
  2. BC. (N.d.). Proprietăți colligative. Recuperat de la opentextbc.ca
  3. Bosma, W. B. (s.f.). Proprietăți colligative. Adus de la chemistryexplained.com
  4. SparkNotes. (N.d.). Proprietăți colligative. Recuperat de la sparknotes.com
  5. University, F. S. (s.f.). Proprietăți colligative. Adus de la chem.fsu.edu