Obracający się sprzedawca lodu zawsze dodaje sól kuchenną do kostek lodu podczas robienia bułek. Czy wiesz, dlaczego to się stało? Zbadaj to, dodanie soli ma na celu, aby kostki lodu nie topiły się szybko, biorąc pod uwagę, że robienie wirującego lodu wymaga niskiej temperatury przez określony czas. Zdarzenie to można wytłumaczyć koncepcją koligatywnego charakteru rozwiązania.
Co zatem oznacza koligatywny charakter rozwiązania? Koligatywny charakter roztworu to składnik zależny od liczby cząstek substancji rozpuszczonej obecnych w ilości rozpuszczalnika w określonych warunkach. Ta koligatywna natura nie zależy od właściwości i stanu każdej cząstki. Jak wiadomo, roztwór składa się z substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika, przy czym woda jest najlepszym rozpuszczalnikiem i jest często używana i jest nazywany roztworem wodnym.
Kiedy powstaje roztwór, właściwości chemiczne substancji rozpuszczonej nie zmieniają się drastycznie, ale jej właściwości fizyczne zmieniają się drastycznie. Zmiany właściwości fizycznych, które są właściwościami koligatywnymi, obejmują wzrost temperatury wrzenia (ΔTb), spadek prężności pary (ΔP), ciśnienia osmotycznego (π) i obniżenie temperatury krzepnięcia (ΔTf).
Spadek ciśnienia pary
Jeśli substancja rozpuszczona jest nielotna (nielotna; prężności pary nie można zmierzyć), prężność pary roztworu będzie zawsze niższa niż prężność pary czystego lotnego rozpuszczalnika. Można to zilustrować wzorem:
ΔP = P0 - P
ΔP = Xt x P0
P = P0 x Xn
Informacja :
ΔP = spadek ciśnienia pary (atm)
P0 = nasycona prężność pary czystego rozpuszczalnika (atm)
P = nasycona prężność pary roztworu (atm)
Xt = frakcja molowa rozpuszczonej substancji
Xp = ułamek molowy rozpuszczalnika
Wzrost temperatury wrzenia
Temperatura wrzenia to temperatura, w której ciśnienie pary cieczy staje się równe ciśnieniu atmosferycznemu. Dodatek nielotnej substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku powoduje spadek prężności pary.
(Przeczytaj również: Ważne cechy ogniw elektrochemicznych i ich serii)
Powstały roztwór należy podgrzać do wyższej temperatury, aby prężność pary była równa ciśnieniu atmosferycznemu. Dlatego temperatura wrzenia roztworu jest wyższa niż czystego rozpuszczalnika.
Różnica między temperaturą wrzenia roztworu a czystym rozpuszczalnikiem nazywana jest wzrostem temperatury wrzenia. Można to sformułować w następujący sposób:
ΔTb = temperatura wrzenia roztworu - temperatura wrzenia rozpuszczalnika
ΔTb = kb x m
Informacja :
ΔTb = wzrost temperatury wrzenia roztworu (0C)
Kb = stały wzrost molowej temperatury wrzenia (0C / molal)
m = rozpuszczona molalność (gramy)
Spadek punktu zamarzania
Temperatura krzepnięcia to temperatura, w której ciecze i ciała stałe substancji mają taką samą prężność par. Dodanie substancji rozpuszczonej do rozpuszczalnika może spowodować spadek prężności pary. Krzywa temperatury dla prężności par roztworu znajduje się poniżej krzywej dla czystego rozpuszczalnika. Dlatego temperatura krzepnięcia roztworu jest niższa niż temperatura krzepnięcia czystego rozpuszczalnika. Gdzie wzór na obniżenie temperatury zamarzania to:
ΔTf = temperatura zamarzania rozpuszczalnika - temperatura wrzenia roztworu
ΔTf = kf x m
Informacja :
ΔTf = obniżenie temperatury zamarzania roztworu (0C)
Kf = stała molowa spadku temperatury krzepnięcia (0C / molal)
Ciśnienie osmozy
Minimalne ciśnienie, które zapobiega osmozie, nazywa się ciśnieniem osmotycznym. Kiedy dwa różne roztwory są oddzielone półprzepuszczalną membraną (membraną, która może przechodzić tylko przez cząsteczki rozpuszczalnika, ale nie przez cząstki substancji rozpuszczonej), zachodzi zjawisko osmozy. Wzór na ciśnienie osmotyczne jest następujący: π = M x R x T
Informacja :
Π = ciśnienie osmotyczne (atm)
R = ciśnienie gazu (0,0082 atm L / mol K)
T = temperatura (K)
M = molarność (molowa)
