Свойства на сравнението (с формули)
Колигативното свойство е всяко свойство на вещество, което зависи от броя на присъстващите в него частици (под формата на молекули или атоми), или зависи от него, без да зависи от природата на тези частици.
С други думи, те могат също да бъдат обяснени като свойства на разтвори, които зависят от връзката между броя на разтворените частици и броя на частиците на разтворителя. Тази концепция е въведена през 1891 г. от немския химик Вилхелм Оствалд, който класифицира свойствата на разтвореното вещество в три категории.
Тези категории провъзгласяват, че колигиращите свойства зависят единствено от концентрацията и температурата на разтвореното вещество, а не от природата на неговите частици.
Освен това, адитивните свойства, като например масата, зависят от състава на разтвореното вещество, а конституционните свойства зависят повече от молекулната структура на разтвореното вещество.
Свойства на колатурата
Колигативните свойства се изучават главно за разредени разтвори (поради почти идеалното им поведение) и са следните:
Намаляване на налягането на парите
Може да се каже, че налягането на парите на течност е равновесното налягане на молекулите на парите, с които течността е в контакт.
Също така, връзката на тези налягания се обяснява със закона на Раул, който гласи, че парциалното налягане на даден компонент е равно на произведението на молната част на компонента от парното налягане на компонента в неговото чисто състояние:
P A = X A. Pº A
В този израз:
P A = Частично парно налягане на компонент А в сместа.
X A = моларна фракция на компонент А.
Pº A = налягане на парите на чист компонент А.
В случай на намаляване на парното налягане на разтворителя, това се случва, когато се добавя нелетливо разтворено вещество, за да се образува разтвор. Както е известно и по дефиниция, нелетлива субстанция няма тенденция да се изпарява.
По тази причина, колкото повече от това разтворено вещество се добавя към летливия разтворител, толкова по-ниско е налягането на парите и по-малкото разтворител може да излезе в газообразно състояние.
Така, когато разтворителят се изпарява естествено или принудително, количеството на разтворителя без изпаряване накрая ще остане заедно с нелетливото разтворимо вещество.
Това явление може да се обясни по-добре с концепцията за ентропия: когато молекулите преминават от течна фаза в газообразна фаза, ентропията на системата се увеличава.
Това означава, че ентропията на тази газообразна фаза винаги ще бъде по-голяма от тази на течното състояние, тъй като газовите молекули заемат по-голям обем.
Тогава, ако ентропията на течното състояние се повиши чрез разреждане, въпреки че е свързана с разтворено вещество, разликата между двете системи намалява. Следователно, намаляването на ентропията също намалява налягането на парите.
Нарастването на температурата на кипене
Температурата на кипене е тази температура, при която има равновесие между течната и газообразната фаза. В този момент броят на газовите молекули, преминаващи в течно състояние (кондензиране), е равен на броя на молекулите на изпаряващата се течност към газа.
Агрегирането на разтвореното вещество води до разреждане на концентрацията на течните молекули, което води до намаляване на скоростта на изпаряване. Това генерира модификация на точката на кипене, за да се компенсира промяната в концентрацията на разтворителя.
С други прости думи, температурата на кипене в разтвор е по-висока от тази на разтворителя в неговото чисто състояние. Това се изразява с математически израз, който е показан по-долу:
ΔT b = i. K b . m
В споменатия израз:
ΔT b = T b (разтвор) - T b (разтворител) = промяна на температурата на кипене.
i = Фактор van't Hoff.
K b = константа на кипене на разтворителя (0, 512 ° C / молар за вода).
m = Моларност (mol / kg).
Намаляване на температурата на замръзване
Температурата на замръзване на чист разтворител ще намалее, когато добавите количество разтворено вещество, тъй като то се влияе от същото явление, което намалява налягането на парите.
Това се случва, защото чрез намаляване на налягането на парите на разтворителя чрез разреждане на разтвореното вещество, ще се изисква по-ниска температура, за да я замрази.
Характерът на процеса на замразяване също може да се вземе под внимание, за да се обясни това явление: за да замръзне течност, тя трябва да достигне подредено състояние, в което завършва образуването на кристали.
Ако в течността има примеси под формата на разтворени вещества, течността ще бъде по-малко подредена. Поради тази причина, разтворът ще има по-големи трудности при замразяване, отколкото разтворител без примеси.
Това намаление се изразява като:
Т f = -i. K f . m
В предишния израз:
ΔT f = T f (разтвор) - T f (разтворител) = промяна на температурата на замръзване.
i = Фактор van't Hoff.
K f = Константа на замръзване на разтворителя (1, 86 ° C kg / mol за вода).
m = Моларност (mol / kg).
Осмотично налягане
Процесът, известен като осмоза, е склонността на разтворителя да премине през полупропусклива мембрана от един разтвор към друг (или от чист разтворител към разтвор).
Тази мембрана представлява бариера, през която някои вещества могат да преминат, а други не могат, както в случая на полупропускливи мембрани в клетъчните стени на животински и растителни клетки.
След това осмотичното налягане се дефинира като минималното налягане, което трябва да се приложи към разтвор, за да се спре преминаването на неговия чист разтворител през полупропусклива мембрана.
Известно е също като мярка за тенденцията на разтвор да получи чистия разтворител чрез ефекта на осмоза. Това свойство е колигативно, тъй като зависи от концентрацията на разтвореното вещество в разтвора, което се изразява като математически израз:
Π. V = n. Р. T, или също π = M. Р. T
В тези изрази:
n = брой молове частици в разтвора.
R = универсална газова константа (8.314472 J, К-1, mol-1).
T = Температура в Келвин.
М = моларност.
