Коллигативные (коллективные) свойства решений.
Свойства растворов отличаются от свойств образующих их чистых растворителей после растворения нелетучих веществ в тех же условиях, эти новые свойства называются коллигативными свойствами.
Коллигативные (коллективные) свойства решений.
Это свойства, значения которых зависят только от количества частиц растворенного вещества в единице объема раствора, а не от типа растворенного вещества. Коллективными свойствами растворов являются снижение давления пара, повышение температуры кипения и понижение точки замерзания.
Понижение давления пара
Когда чистая жидкость остается в открытом стакане, она полностью испаряется, но когда она находится в закрытом контейнере, присутствуют как жидкость, так и пар.
Испарение и конденсация происходят, при равновесии скорость испарения равна скорости конденсации, а давление, оказываемое этим паром, называется давлением пара.
Давление пара — это давление, которое пар воздействует на поверхность жидкости, когда пар находится в динамическом равновесии со своей жидкостью внутри закрытого контейнера при постоянной температуре и давлении.
На давление пара чистого растворителя влияет растворение в нем нелетучего растворенного вещества с образованием раствора следующим образом:
Чистый растворитель
Поверхностные молекулы, которые подвергаются процессу испарения, представляют собой только молекулы растворителя. Сила, которую необходимо преодолеть, — это сила притяжения между молекулами растворителя друг с другом.
Решение
Поверхностные молекулы — это растворитель и молекулы растворенного вещества. Число молекул растворителя, которые подвергаются процессу испарения, уменьшается. Сила, которую необходимо преодолеть, представляет собой силу притяжения между молекулами растворителя и растворенного вещества. Таким образом, давление пара чистого растворителя равно выше, чем давление пара раствора при той же температуре.
Почему давление паров раствора ниже, чем давление паров чистого растворителя?
Поскольку количество молекул на поверхности растворителя в растворе меньше, чем в чистом растворителе, а сила притяжения между молекулами растворителя и растворенного вещества в растворе больше, чем сила притяжения между молекулами растворителя друг с другом, Итак, количество молекул растворителя, которые подвергается процессу испарения уменьшается в растворе .
Точка кипения
Когда давление пара жидкости равно на атмосферное давление , жидкость начнет кипеть и в этом случае температура кипения жидкости называется естественной (нормальной) точкой кипения .
Естественная (нормальная) точка кипения — это температура, при которой давление пара жидкости равно атмосферному давлению. Точка кипения может использоваться как индикатор чистоты растворителя, поскольку измеренная точка кипения чистых жидкостей равна ее естественной точке кипения. .
Чистую воду кипятят при 100 градусах Цельсия при атмосферном давлении (1 атм). Однако добавление определенного количества соли в воду повышает температуру кипения раствора до T1.
Точка кипения раствора выше, чем точка кипения чистого растворителя, который его образует, потому что давление пара раствора меньше, чем давление пара чистого растворителя, который его образует.
Таким образом, для кипения раствору требуется больше энергии, пока давление его пара не сравняется с атмосферным давлением .
Измеренная точка кипения
Это температура, при которой давление пара жидкости равно давлению, оказываемому на нее или действующему на нее. Повышение точки кипения прямо пропорционально количеству молей ионов в растворе.
Температура кипения водного раствора хлорида натрия равна температуре кипения водного раствора нитрата калия, потому что каждый из них производит одинаковое количество молей ионов в растворе .
Температура кипения водного раствора карбоната натрия Na 2 C O 3 выше, чем точка кипения водного раствора хлорида натрия NaCl, имеющего такую же концентрацию.
Поскольку количество молей ионов, растворенных в растворе Na 2 Na O 3 , выше, чем в растворе NaCl, и температура кипения увеличивается за счет увеличения количества молей ионов, растворенных в растворе .
Понижение точки замерзания
Вы знаете, что точка замерзания раствора ниже точки замерзания чистого растворителя, который его образует. Понижение точки замерзания прямо пропорционально количеству растворенных частиц растворенного вещества в растворе .
Растворение частиц растворенного вещества
Молекулы растворенных веществ : когда вещество не ионизируется до ионов в воде, таких как сахар (неэлектролит), когда 1 моль любого неэлектролита растворяется в 1 кг воды, полученный раствор замерзает при (- 1,86 градуса Цельсия), Например, раствор 1 моля (180 г) глюкозы в 1 кг воды замерзает при (- 1,86 градуса Цельсия).
Ионы растворенного вещества: когда вещество диссоциирует на ионы в воде, такие как NaCl (электролит), точка замерзания электролитического раствора = количество молей ионов в растворе × (- 1,86 градуса Цельсия).
Например, раствор 1 моль (58,5 г) NaCl в 1 кг воды замерзает при температуре (- 3,72 градуса Цельсия), поскольку из 1 моля NaCl образуется 2 моля ионов в воде [2 × (- 1,86 градуса Цельсия)] = — 3,72 градуса Цельсия.
Точка замерзания раствора ниже точки замерзания его чистого растворителя, поскольку силы притяжения между молекулами растворителя и растворенного вещества предотвращают преобразование молекул растворителя из жидкого состояния в твердое состояние при температуре замерзания чистого растворителя.
Таким образом, температура раствора должна опускаться ниже точки замерзания чистого растворителя до тех пор, пока частицы растворителя не отделятся от кристаллов растворенного вещества.
Добавление соли на заснеженные дороги в холодных местах, чтобы предотвратить скольжение автомобилей и уменьшить количество аварий, когда соль растворяется в воде, образуя раствор, который замерзает при температуре ниже точки замерзания чистой воды, Итак, количество снега уменьшится.