Määritelmä ja esimerkkejä kolligatiivisista ominaisuuksista

Kolligatiiviset ominaisuudet ovat ratkaisut jotka riippuvat hiukkasten lukumäärästä a: ssa tilavuus of liuotin (pitoisuus) eikä massa tai henkilöllisyys liuenneen aineen hiukkasia. Koligatiivisiin ominaisuuksiin vaikuttaa myös lämpötila. Ominaisuuksien laskeminen toimii täydellisesti vain ihanteellisten ratkaisujen kannalta. Käytännössä tämä tarkoittaa, että kolligatiivisten ominaisuuksien yhtälöitä tulisi soveltaa vain todellisten liuosten laimentamiseen, kun haihtumaton liuennut aine liuotetaan haihtuvaan nestemäiseen liuottimeen. Minkä tahansa tietyn liuenneen aineen ja liuottimen massasuhteen suhteen mikä tahansa kolligatiivinen ominaisuus on käänteisesti verrannollinen liuenneen aineen moolimassaan. Sana "kolligatiivinen" tulee latinalaisesta sanasta colligatus, joka tarkoittaa "sitoutuneena yhteen" viitaten siihen, kuinka liuottimen ominaisuudet sitoutuvat liuenneen aineen pitoisuuteen liuoksessa.

Kun liuotettua ainetta lisätään liuottimeen liuoksen valmistamiseksi, liuenneet hiukkaset syrjäyttävät osan nestemäisen faasin liuottimesta. Tämä vähentää liuottimen pitoisuutta tilavuusyksikköä kohti. Laimennetussa liuoksessa ei ole väliä, mitkä hiukkaset ovat, vain kuinka monta niistä on läsnä. Joten esimerkiksi liuottamalla CaCl₂ kokonaan tuottaisi kolme hiukkasta (yksi kalsiumioni ja kaksi kloridi-ionia), kun taas NaCl: n liuottaminen tuottaisi vain kaksi hiukkasta (natriumioni ja kloridi-ioni). Kalsiumkloridilla olisi suurempi vaikutus kolligatiivisiin ominaisuuksiin kuin ruokasuolalla. Siksi kalsiumkloridi on tehokkaampi jäänpoistoaine alhaisemmissa lämpötiloissa kuin tavallinen suola.

Esimerkkejä kolligatiivisista ominaisuuksista ovat Höyrynpaine alentava, jäätymispisteen masennus, osmoottinen paineja kiehumispisteen korotus. Esimerkiksi, lisäämällä ripaus suolaa kuppiin vettä, vesi jäätyy kylmässä sitä alhaisemmassa lämpötilassa normaalisti kiehuisi korkeammassa lämpötilassa, olisi matalampi höyrynpaine ja muuttaisi osmoottista painetaan. Vaikka kolligatiivisia ominaisuuksia harkitaan yleensä haihtumattomille liuenneille aineille, vaikutus koskee myös haihtuvia liuenneita aineita (vaikkakin se voi olla vaikeampi laskea). varten esimerkkialkoholin (haihtuvan nesteen) lisääminen veteen alentaa jäätymispistettä alle sen, mitä tavallisesti havaitaan joko puhtaalle alkoholille tai puhtaalle vedelle. Siksi alkoholijuomat eivät yleensä ole jäädyttää kotipakastimessa.

Jäätymispisteen lasku voidaan laskea yhtälöstä:

AT = iK_fm
missä
ΔT = lämpötilan muutos, ° C
i = van 't Hoff-kerroin
K_f = molaalin jäätymispisteen laskuvakio tai kryoskooppivaki, ° C kg / mol
m = liuenneen aineen molaarisuus mol-liuenneena / kg liuotinta

Kiehumispisteen korkeus voidaan laskea yhtälöstä:

AT = K_bm

missä
K_b = ebullioskooppivaki (0,52 ° C kg / mol vedelle)
m = liuenneen aineen molaarisuus mol-liuenneena / kg liuotinta

Wilhelm Ostwald esitteli kollatiivisten ominaisuuksien käsitteen vuonna 1891. Hän todella ehdotti kolmea luokkaa liuenneita ominaisuuksia:

1. Kolligatiiviset ominaisuudet riippuvat vain liuenneen aineen pitoisuudesta ja lämpötilasta, ei liuenneiden hiukkasten luonteesta.
2. Perustuslailliset ominaisuudet riippuvat liuenneiden liuenneiden hiukkasten molekyylirakenteesta.
3. Lisäaineominaisuudet ovat hiukkasten kaikkien ominaisuuksien summa. Lisäaineominaisuudet ovat riippuvaisia ​​liuenneen aineen molekyylikaavasta. Esimerkki lisäaineominaisuudesta on massa.