O soluție este un amestec omogen de două sau mai multe substanțe, iar proprietățile coligative sunt acele proprietăți fizice ale soluțiilor care depind doar de raportul dintre numărul total de particule de solut și numărul total de particule de solvent, nu de natura chimică a componentelor. Astfel, proprietățile coligative pot fi legate de concentrații precum molaritatea, normalitatea și molalitatea. Cuvântul „coligativ” provine din latina „colligatus”, care înseamnă „legat împreună”.
O soluție cu solut non-volatil are proprietăți care depind doar de numărul de particule de solut prezente, nu de tipul acestora. În definirea generală, proprietățile coligative pot fi înțelese ca acele proprietăți obținute prin dizolvarea unui solut non-volatil într-un solvent volatil. În mod obișnuit, proprietățile solventului sunt modificate de solut, iar particulele solutului îndepărtează un oarecare număr de molecule de solvent din faza lichidă.
Exemple majore de proprietăți coligative
- Depresia vaporiilor de solvent: soluția cu solut non-volatil are un vapour pressure mai mic decât solventul pur, iar scăderea depinde de fracția molară a solventului în soluție. Raoult a demonstrat legea care exprimă această relație: P_soln = χ_solv P_solv*, unde P_soln este presiunea de vapori a soluției, χ_solv este fracția molară a solventului, iar P_solv* este presiunea de vapori a solventului pur.
- Elevarea punctului de fierbere: deoarece vapori de soluție este mai mic, este necesară o temperatură mai ridicată pentru ca tensiunea de vapori să ajungă la presiunea atmosferică (1 atm). Reducerea vapori poate fi compensată prin creșterea temperaturii; astfel, ΔT_b = m K_b, unde m este molalitatea soluției și K_b este constanta de creștere a punctului de fierbere a solventului.
- Scăderea punctului de îngheț: soluția are un punct de îngheț mai scăzut decât solventul pur. Formula este ΔT_f = m K_f, unde K_f este constanta de scădere a punctului de îngheț a solventului.
- Osmotic pressure: trecerea solventului printr-o membrană semipermeabilă spre soluție este motivată de concentrația solventului; presiunea osmotică Π este o proprietate coligativă, depinzând de numărul de particule de solut. Pentru o soluție diluată, Π = M R T, unde M este molaritatea soluției, R este constanta gazului ideal, iar T este temperatura în Kelvin.
Raoult vs devieri de Raoult
În soluții ideale, solvenții și solutul se comportă conform Raoult: P_solv = x_solv P_solv*. În practică, majoritatea soluțiilor reale nu respectă exact aceste relații. Dacă interacțiunile A-B sunt mai puternice decât A-A și B-B, de obicei apare o deviație negativă de la lege, adică presiunea de vapori este mai mică decât cea prevăzută. Dacă interacțiunile A-B sunt mai slabe, poate apărea o deviație pozitivă de la Raoult, cu presiuni de vapori mai mari decât cele anticipate.
De exemplu, amestecuri ca hexană-izooktan pot aproxima soluții ideale, în timp ce sisteme cu potențial de legare prin legături de hidrogen (cum ar fi acetona-etanol) pot prezenta devieri negative. Contururile acestor deviații pot fi utile în aplicații practice, cum ar fi alegerea soluțiilor antifrizo pentru radiatoare, unde scăderea vaporiilor de solvent contribuie la creșterea punctului de fierbere al amestecului.
Aplicarea practică a mrimii coligative
Calculul masei molare a unui solut poate beneficia de utilizarea presiunii osmotic, deoarece această metodă nu necesită o varietate mare de condiții de temperatură și poate fi utilă în biologie (de exemplu, în monitorizarea tensiunii a unor soluții isotone în plasma sanguină). Dacă solutul se disociază sau se asociază în soluție, numărul total de particule solide crește sau scade, ceea ce modifică valorile coligative corespunzător.
În cazul unor soluții diluate, pentru o soluție NaCl în apă, de exemplu, 1 mol de NaCl produce 2 moli de particule în soluție, ceea ce poate dubla efectul asupra proprietăților coligative, cum ar fi creșterea punctului de fierbere sau depresia punctului de îngheț față de un solut care nu se disociază.
Introducere în calculul proprietăților coligative
O abordare comună folosește fracțiile molare pentru a exprima depresia de vapori: P_soln = χ_solv P_solv*, iar χ_solv este fracția molară a solventului în soluție. Dacă se consideră un sistem cu mai multe componente, relațiile pot fi extinse folosind combinații ale fracțiilor moleculare și presiunile de vapori ale componentelor, iar curbele de vapori devin linii drepte în diagrama fracțiilor molare.
De asemenea, pentru soluții cu solut dizolvat în apă sau în alți solvenți, valoarea K_b (pentru creșterea punctului de fierbere) și K_f (pentru scăderea punctului de îngheț) sunt constante ale solventului, în funcție de natura sa; de exemplu apa are K_b ≈ 0.51°C/m, iar efectul depinde de numărul de particule rezultate prin disociere (de ex. NaCl produce aproximativ 2 particule de solut pentru fiecare mol de NaCl dizolvat).
Notă despre utilizări și exemple practice
O soluție cu solut non-volatil poate reduce vapour pressure-ul, crescând punctul de fierbere și scăzând punctul de îngheț. Un exemplu uzual este utilizarea antigelului etilen glicol în radiator, care scade vapour pressure și crește punctul de fierbere al apei, astfel încât motorul să funcționeze în temperature de îngheț.
Osmotica joacă un rol important în biologie, deoarece membranele celularelor sunt semipermeabile. Valoarea presiunii osmotică (Π) poate fi calculată ca Π = MRT, unde M este molaritatea soluției, R este constanta gazului ideal și T este temperatura în Kelvin. Presiunea osmotică este relevantă în situații clinice (ex. perfuzii intravenoase) unde echilibrul osmotic cu serul sanguin este crucial pentru menținerea integrității celulare.
Deviations from Raoult's law
Tabel cu constante caracteristice ale unor solvenți
| Solvent | Constanta de creștere a punctului de fierbere Kb (°C/m) | Constanta de scădere a punctului de îngheț Kf (°C/m) |
|---|---|---|
| Apă | 0.512 | 1.86 |
| Chloroform | 1.0 | 5.5 |
| Acetona | 3.0 | - |
tags: #caracter #colicativ #in #engleza
Postări populare:
- Gestionarea durerilor de colică renală repetate: planul de îngrijire nursing
- Kaki în alimentația copiilor mici: beneficii și recomandări
- Anunț de sarcină în stilul iubitului tău: concepte originale
- Etapele dezvoltării musculaturii capului la sugari în primul an
- Donarea cu sarcini în dreptul românesc: interpretare juridică și aplicații