คุณสมบัติ colligativeเป็นทรัพย์สินของสารที่ขึ้นอยู่กับหรือแตกต่างกันไปตามจำนวนของอนุภาคในปัจจุบันนั้น (ในรูปของโมเลกุลหรืออะตอม) ใด ๆ โดยไม่ต้องขึ้นอยู่กับลักษณะของอนุภาคเหล่านั้น
กล่าวอีกนัยหนึ่งสิ่งเหล่านี้ยังสามารถอธิบายได้ว่าเป็นสมบัติของสารละลายที่ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนอนุภาคของตัวถูกละลายและจำนวนอนุภาคของตัวทำละลาย แนวคิดนี้นำมาใช้ในปี พ.ศ. 2434 โดยนักเคมีชาวเยอรมันชื่อวิลเฮล์มออสวาลด์ซึ่งจำแนกคุณสมบัติของตัวถูกละลายออกเป็นสามประเภท
หมวดหมู่เหล่านี้อ้างว่าคุณสมบัติการเรียงตัวกันขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและอุณหภูมิของตัวถูกละลายเท่านั้นและไม่ได้ขึ้นอยู่กับลักษณะของอนุภาค
นอกจากนี้คุณสมบัติของสารเติมแต่งเช่นมวลขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของตัวถูกละลายและคุณสมบัติตามรัฐธรรมนูญขึ้นอยู่กับโครงสร้างโมเลกุลของตัวถูกละลายมากขึ้น
คุณสมบัติ colligative
สมบัติเชิงเปรียบเทียบส่วนใหญ่จะศึกษาสำหรับสารละลายเจือจาง (เนื่องจากพฤติกรรมที่เกือบจะเหมาะที่สุด) และมีดังนี้:
ความดันไอลดลง
กล่าวได้ว่าความดันไอของของเหลวคือความดันสมดุลของโมเลกุลของไอซึ่งของเหลวนั้นสัมผัสอยู่
ในทำนองเดียวกันความสัมพันธ์ของแรงกดดันเหล่านี้อธิบายได้โดยกฎของ Raoult ซึ่งแสดงว่าความดันบางส่วนของส่วนประกอบนั้นเท่ากับผลคูณของเศษโมลของส่วนประกอบโดยความดันไอของส่วนประกอบในสถานะบริสุทธิ์:
P A = X ก . Pº A
ในนิพจน์นี้:
P A = ความดันไอบางส่วนของส่วนประกอบ A ในส่วนผสม
X A = เศษส่วนโมลาร์ของส่วนประกอบ A
Pº A = ความดันไอของส่วนประกอบบริสุทธิ์ A
ในกรณีของการลดลงของความดันไอของตัวทำละลายสิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อมีการเติมตัวทำละลายที่ไม่ระเหยลงในตัวทำละลายเพื่อสร้างสารละลาย ตามที่ทราบและตามคำจำกัดความแล้วสารที่ไม่ระเหยไม่มีแนวโน้มที่จะระเหย
ด้วยเหตุนี้ยิ่งมีการเติมตัวทำละลายนี้ลงในตัวทำละลายที่ระเหยได้มากเท่าไหร่ความดันไอก็จะยิ่งต่ำลงและตัวทำละลายที่น้อยกว่าก็สามารถหลุดออกไปกลายเป็นก๊าซได้
ดังนั้นเมื่อตัวทำละลายระเหยตามธรรมชาติหรือโดยการบังคับตัวทำละลายจำนวนหนึ่งจะถูกทิ้งไว้โดยไม่มีการระเหยร่วมกับตัวถูกละลายที่ไม่ระเหย
ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้ดีขึ้นด้วยแนวคิดของเอนโทรปี: เมื่อโมเลกุลเปลี่ยนจากเฟสของเหลวไปเป็นเฟสก๊าซเอนโทรปีของระบบจะเพิ่มขึ้น
ซึ่งหมายความว่าเอนโทรปีของเฟสก๊าซนี้จะมากกว่าสถานะของเหลวเสมอเนื่องจากโมเลกุลของก๊าซมีปริมาตรมากกว่า
จากนั้นถ้าเอนโทรปีของสถานะของเหลวเพิ่มขึ้นโดยการเจือจางแม้ว่าจะเชื่อมโยงกับตัวถูกละลายความแตกต่างระหว่างสองระบบจะลดลง ด้วยเหตุนี้การลดลงของเอนโทรปีจึงทำให้ความดันไอลดลงด้วย
อุณหภูมิเดือดสูงขึ้น
จุดเดือดคืออุณหภูมิที่มีความสมดุลระหว่างเฟสของเหลวและก๊าซ ณ จุดนี้จำนวนโมเลกุลของแก๊สที่เปลี่ยนของเหลว (กลั่นตัว) เท่ากับจำนวนโมเลกุลของของเหลวที่ระเหยกลายเป็นแก๊ส
การเติมตัวถูกละลายทำให้ความเข้มข้นของโมเลกุลของของเหลวเจือจางลงทำให้อัตราการระเหยลดลง สิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของจุดเดือดเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของตัวทำละลาย
กล่าวอีกนัยหนึ่งที่ง่ายกว่านั้นอุณหภูมิเดือดของสารละลายจะสูงกว่าตัวทำละลายในสถานะบริสุทธิ์ สิ่งนี้แสดงโดยนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่แสดงด้านล่าง:
ΔT b = i. K ข . ม
ในนิพจน์นี้:
ΔT b = T b (สารละลาย) - T b (ตัวทำละลาย) = การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเดือด
ฉัน = van't ปัจจัย Hoff
K b = ค่าคงที่ของตัวทำละลายเดือด (0.512 ºC / molal สำหรับน้ำ)
m = Molality (โมล / กก.)
ลดอุณหภูมิเยือกแข็ง
อุณหภูมิเยือกแข็งของตัวทำละลายบริสุทธิ์จะลดลงเมื่อมีการเติมตัวทำละลายในปริมาณเนื่องจากได้รับผลกระทบจากปรากฏการณ์เดียวกันกับที่ความดันไอลดลง
สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากเมื่อความดันไอของตัวทำละลายลดลงโดยการเจือจางตัวถูกละลายจะต้องใช้อุณหภูมิที่ต่ำกว่าเพื่อทำให้มันแข็งตัว
ธรรมชาติของกระบวนการแช่แข็งสามารถนำมาพิจารณาเพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้ได้เช่นกันสำหรับของเหลวที่จะแข็งตัวจะต้องไปถึงสถานะที่ได้รับคำสั่งซึ่งจะกลายเป็นผลึก
หากมีสิ่งเจือปนภายในของเหลวในรูปของตัวถูกละลายของเหลวจะถูกสั่งให้น้อยลง ด้วยเหตุนี้การแก้ปัญหาจะมีปัญหาในการแช่แข็งมากกว่าตัวทำละลายที่ไม่มีสิ่งเจือปน
การลดนี้แสดงเป็น:
ΔT f = -i. K ฉ . ม
ในนิพจน์ข้างต้น:
ΔT f = T f (สารละลาย) - T f (ตัวทำละลาย) = การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเยือกแข็ง
ฉัน = van't ปัจจัย Hoff
K f = ค่าคงที่ในการแช่แข็งของตัวทำละลาย (1.86 ºC kg / mol สำหรับน้ำ)
m = Molality (โมล / กก.)
แรงดันออสโมซิส
กระบวนการที่เรียกว่าออสโมซิสคือแนวโน้มของตัวทำละลายที่จะผ่านเยื่อกึ่งซึมผ่านจากสารละลายหนึ่งไปยังอีกสารละลายหนึ่ง (หรือจากตัวทำละลายบริสุทธิ์ไปยังสารละลาย)
เมมเบรนนี้แสดงถึงสิ่งกีดขวางที่สารบางชนิดสามารถผ่านได้และสารอื่น ๆ ไม่สามารถผ่านได้เช่นเดียวกับในกรณีของเยื่อหุ้มเซลล์ที่สามารถผ่านได้ในผนังเซลล์ของเซลล์สัตว์และพืช
จากนั้นความดันออสโมติกจะถูกกำหนดให้เป็นความดันขั้นต่ำที่ต้องใช้กับสารละลายเพื่อหยุดการผ่านของตัวทำละลายบริสุทธิ์ผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้
เป็นที่รู้จักกันว่าการวัดแนวโน้มของสารละลายที่จะได้รับตัวทำละลายบริสุทธิ์เนื่องจากผลของการออสโมซิส คุณสมบัตินี้สามารถเปรียบเทียบได้เนื่องจากขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของตัวถูกละลายในสารละลายซึ่งแสดงเป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์:
Π. V = n ร. T หรือยังπ = M. ร. T
ในนิพจน์เหล่านี้:
n = จำนวนโมลของอนุภาคในสารละลาย
R = ค่าคงที่ของก๊าซสากล (8.314472 J.K -1 . mol -1 )
T = อุณหภูมิเป็นเคลวิน
M = โมลาริตี
อ้างอิง
- วิกิพีเดีย (เอสเอฟ) คุณสมบัติ colligative. สืบค้นจาก en.wikipedia.org
- พ.ศ. (เอสเอฟ) คุณสมบัติ colligative. กู้คืนจาก opentextbc.ca
- บอสมา, WB (nd). คุณสมบัติ colligative. สืบค้นจาก chemistryexplained.com
- Sparknotes (เอสเอฟ) คุณสมบัติ colligative. กู้คืนจาก sparknotes.com
- มหาวิทยาลัย FS (sf) คุณสมบัติ colligative. ดึงมาจาก chem.fsu.edu