Collative Egenskaper (med formler)
Den kolligative egenskapen er enhver egenskap av et stoff som avhenger av, eller varierer i henhold til antall partikler som er tilstede i det (i form av molekyler eller atomer) uten avhengig av arten av disse partiklene.
Med andre ord kan disse også forklares som egenskaper av løsninger som er avhengige av forholdet mellom antall oppløste partikler og antall løsningsmiddelpartikler. Dette konseptet ble introdusert i år 1891 av den tyske kjemikeren Wilhelm Ostwald, som klassifiserte egenskapene til løsemiddel i tre kategorier.
Disse kategoriene proklamerte at de kolligative egenskapene bare avhengde konsentrasjonen og temperaturen av oppløsningen og ikke på arten av partiklene.
I tillegg var additiv egenskaper som masse avhengig av sammensetningen av oppløsningen, og konstitusjonelle egenskaper avhenger mer av løsningsmidlets molekylære struktur.
Collative egenskaper
Colligative egenskaper studeres hovedsakelig for fortynnede løsninger (på grunn av deres nesten ideelle oppførsel), og er følgende:
Nedgang i damptrykk
Det kan sies at damptrykket av en væske er likevektstrykket av dampmolekylene som denne væsken er i kontakt med.
Forholdet mellom disse pressene forklares også av Raoults lov, som sier at partikkeltrykket av en komponent er lik produktet av molfraksjonen av komponenten ved damptrykk av komponenten i sin rene tilstand:
P A = X A. Pº A
I dette uttrykket:
P A = Delvis damptrykk av komponent A i blandingen.
X A = Molarfraksjon av komponent A.
P º A = Damptrykk av ren komponent A.
Når det gjelder reduksjon av damptrykk av et løsningsmiddel, oppstår dette når et ikke-flyktig løsemiddel blir tilsatt for å danne en løsning. Som det er kjent og per definisjon, har et ikke-flyktig stoff ingen tendens til å fordampe.
Av denne grunn blir det mer av dette løsningsmidlet tilsatt det flyktige løsningsmiddelet, desto lavere damptrykk og det mindre løsningsmiddel kan slippe ut i gassformen.
Når løsningsmidlet fordampes naturlig eller tvunget, vil en mengde løsningsmiddel uten fordampning til slutt forbli sammen med det ikke-flyktige løsemiddel.
Dette fenomenet kan bedre forklares ved entropibegrepet: Når molekylene overgår fra flytende fase til gassfase, øker entropien til systemet.
Dette betyr at entropien til denne gassfasen alltid vil være større enn den for væskestaten, fordi gassmolekylene opptar et større volum.
Deretter, hvis entropien av væskestaten økes ved fortynning, reduseres forskjellen mellom de to systemene, selv om den er bundet til et løsemiddel. Derfor reduserer nedgangen i entropi også damptrykket.
Koketemperaturstigning
Kokepunktet er den temperaturen der det er likevekt mellom væskefasen og gassfasen. På dette tidspunkt er antall gassmolekyler som passerer til en væskestatus (kondensering) lik antall molekyler av væske som fordamper til gass.
Sammensetningen av et oppløsningsmiddel fører til at konsentrasjonen av væskemolekyler fortynnes, slik at fordampningsgraden minker. Dette genererer en modifikasjon av kokepunktet for å kompensere for endringen i konsentrasjonen av løsningsmidlet.
I andre enklere ord er koketemperaturen i en oppløsning høyere enn løsningsmiddelets rene tilstand. Dette uttrykkes av et matematisk uttrykk som vises nedenfor:
ΔT b = i. K b . m
I nevnte uttrykk:
ΔT b = T b (løsning) - T b (løsningsmiddel) = Variasjon av koketemperatur.
I = Faktor van't Hoff.
K b = Kokende konstant i løsningsmidlet (0, 512 ºC / molal for vann).
m = molalitet (mol / kg).
Reduksjon av frysetemperatur
Frysetemperaturen til et rent oppløsningsmiddel vil reduseres når du tilsetter en mengde løsemiddel, da det påvirkes av det samme fenomenet som reduserer damptrykket.
Dette skjer fordi det ved å redusere løsningsmiddelets damptrykk ved å fortynne et oppløsningsmiddel, kreve lavere temperatur for å fryse.
Fryseprosessen kan også tas med i betraktning for å forklare dette fenomenet: for en væske å fryse, må den nå en ordnet tilstand der den ender med å danne krystaller.
Hvis det er urenheter inne i væsken i form av løsemidler, vil væsken bli mindre bestilt. Av denne grunn vil løsningen ha større vanskeligheter med å fryse enn et løsningsmiddel uten urenheter.
Denne reduksjonen er uttrykt som:
ΔT f = -i. K f . m
I det forrige uttrykket:
ΔT f = T f (løsning) - T f (løsningsmiddel) = Variasjon av frysetemperaturen.
I = Faktor van't Hoff.
K f = Frysekonstant av løsningsmidlet (1, 86 ºC kg / mol for vann).
m = molalitet (mol / kg).
Osmotisk trykk
Fremgangsmåten kjent som osmose er tendensen av et løsningsmiddel til å passere gjennom en semipermeabel membran fra en oppløsning til en annen (eller fra et rent oppløsningsmiddel til en oppløsning).
Denne membranen representerer en barriere gjennom hvilken noen stoffer kan passere, og andre kan ikke, som i tilfelle av semipermeable membraner i cellens vegger av dyr og planteceller.
Det osmotiske trykket defineres deretter som det minste trykk som må påføres en løsning for å stoppe passeringen av det rene løsningsmiddel gjennom en semipermeabel membran.
Det er også kjent som måling av tendensen til en løsning for å motta det rene løsningsmiddel ved hjelp av osmose. Denne egenskapen er kolligativ, siden det avhenger av konsentrasjonen av løsemiddel i løsningen, som uttrykkes som et matematisk uttrykk:
Π. V = n. R. T, eller også π = M. R. T
I disse uttrykkene:
n = Antall mol partikler i oppløsningen.
R = Universell gass konstant (8, 314472 J, K-1, mol-1).
T = Temperatur i Kelvin.
M = Molaritet.
