Własności koligatywne

Transkrypt

1 Własności koligatyne Własnościami koligatynymi nazyamy łasności roztorach rozcieńczonych zależne yłącznie od liczby cząsteczek (a naet szerzej indyiduó chemicznych) substancji rozuszczonej a nie od ich natury chemicznej. Należą do nich: Obniżenie rężności ary nasyconej nad roztorem rzez substancję nielotną odyższenie temeratury rzenia roztoru Obniżenie temeratury krzenięcia roztoru Ciśnienie osmotyczne. Chem. Fiz. C II/a Koligatyny oznacza (z greckiego) zależny od zbioroości.

2 Obniżenie rężności ary Zgodnie z raami Raoulta i Daltona: Jeżeli składnik jest składnikiem nielotnym tzn.. + o obniżenie rężności ary nad takim roztorem składnika stosunku do rężności nad czystym rozuszczaikiem : const Chem. Fiz. C II/a atrz także slajdy Rónoaga ciecz-gaz układzie duskładnikoym oraz rao Raoulta () ykładzie 8. rao Raoulta tym układzie stosuje się często do yznaczania masy moloej substancji rozuszczonej.

3 odyższenie temeratury rzenia () Konsekencją obniżenia rężności ary nad roztorem jest odyższenie temeratury rzenia orónaniu z czystym rozuszczaikiem (efekt ebulioskooy): Zgodnie z rónaniem Cl.-Cl. (dla czystego ): R R Chem. Fiz. C II/a 3 onieaż linie są dla niedużych różnic rónoległe (dla danej ): odyższenie temeratury rzenia orónaniu z czystym rozuszczaikiem nazyamy też efektem ebulioskooym a jego zastosoania ziązane z omiarami ielkości tego efektu ebuliometrią. Rónanie Clausiusa-Claeyrona atrz slajdy Rónanie Clausiusa Claeyrona ()-(4) ykład 7.

4 Chem. Fiz. C II/a 4 odyższenie temeratury rzenia () Zatem: R R oraz: akże: oraz: Otrzymujemy: R a zażyszy że: M M m m m + Ostatecznie: e m K m M R gdzie K e jest stałą ebulioskooą charakterystyczną dla. Nieduże różnice oznaczają że /.

5 Chem. Fiz. C II/a 5 odyższenie temeratury rzenia (3) ezośrednio z rónania Cl.-Cl. mamy także: R R R onieaż zór ten omija czysto matematyczne rzybliżenie: można go stosoać szerszym zakresie stężeń niż zór ze stałą ebulioskooą. Rónież omiary ebuliometryczne ozalają na yznaczanie mas moloych substancji rozuszczonej.

6 Obniżenie temeratury krzenięcia () 3 s Z krzyej sublimacji: R3 s oraz: 3 R3 nalogicznie z krzyej aroania: R 3 Odejmując rónania stronami: 3 3 t t t 3 R 3 Chem. Fiz. C II/a 6 rzesunięciu (obniżeniu dzięki zmniejszeniu rężności ar nad roztorem) uległ zaróno unkt otrójny jak i normay unkt tonienia i to o tyle samo (z bardzo dobrym rzybliżeniem bo krzye tonienia są RDZO strome). rzy rzekształcaniu rónań Cl.-Cl. dla sublimacji i aroania ostęujemy identycznie jak z krzyą aroania na cześniejszych slajdach odyższenie temeratury rzenia ()-().

7 Obniżenie temeratury krzenięcia () 3 t 3 3 Z rónania: rzy założeniu: R3 3 R3 otrzymujemy: t t a onieaż: 3 t t mm R t M i: ięc: t t m Kk m t gdzie K e jest stałą krioskooą charakterystyczną dla. Odejmując bezośrednio rónania Cl.-Cl. dla aroania i sublimacji otrzymujemy zór o szerszej stosoaości: t 3 R t t Chem. Fiz. C II/a 7 Ostatni zór otrzymujemy sosób odobny jak ytłumaczono na cześniejszym slajdzie odyższenie temeratury rzenia (3).

8 Efekt krio- i ebulioskooy a otencjał chemiczny Chem. Fiz. C II/a 8 Obniżenie otencjału chemicznego cieczy yiera iększy ły na temeraturę krzenięcia (tonienia) niż na temeraturę rzenia co ynika z kątó od jakimi rzecinają się odoiednie linie. Kąty te zależą od zmian entroii z temeraturą odoiednich stanach skuienia.

9 Ciśnienie osmotyczne () W arunkach stałej temeratury: rozuszczaik. π jest roorcjonae do stężenia. rzy danym stężeniu π jest roorcjonae do temeratury absolutnej. πv πv const; V ; R c π V R; π cr roztór (to znó Van t off) Chem. Fiz. C II/a 9 Ciśnienie jest tu yrażone jednostkach [mm słua roztoru]. Na askale rzeliczymy je g zoru: πh g ρ rozt.. (g rzyśieszenie ziemskie 98 m/s ; h ysokość słua yrażona metrach; ρ rozt gęstość roztoru yrażona kg/m 3 ). Ciśnienie osmotyczne róne jest ciśnieniu jakie należy yrzeć na roztór (enętrzny) aby do osmozy nie doszło. Osmoza odrócona olega niejako na yciskaniu rozuszczaika z roztoru na zenątrz (oza błonę ółrzeuszczaą) i ozala na otrzymanie czystego rozuszczaika (stosoane do odsalania zmiękczania ody). V jest objętością roztoru której zaarty jest mol substancji rozuszczonej.

10 Ciśnienie osmotyczne () W arunkach rónoagi osmotycznej: µ µ µ iemy że: V Zakładając stałość cząstkoej moloej objętości (nieielkie zmiany ): π π µ µ + V d V π µ µ Nad rozuszczaikiem: µ ( µ ) + R g Nad roztorem: µ ( µ ) + R g o odjęciu stronami: µ R V π µ Chem. Fiz. C II/a Jeśli ara jest gazem doskonałym. i: π R V ochodne otencjału chemicznego atrz slajdy Cząstkoe moloe ielkości (3)-(5) ykładzie 5.

11 Ciśnienie osmotyczne (3) R Stosując do zoru: π znane już założenia uroszczenia: V oraz rao Raoulta: Otrzymujemy: π R V R cm V ρ gdzie: c jest stężeniem moloym ρ jest gęstością roztoru V jest objętością moloą czystego rozuszczaika. Chem. Fiz. C II/a Znó idzimy jak można omiary ciśnienia osmotycznego ykorzystać do yznaczania mas moloych.

12 Wsółczynnik izotoniczny Własnościami koligatynymi nazyamy łasności zależne yłącznie od liczby indyiduó chemicznych substancji rozuszczonej a nie od ich natury chemicznej. Zatem jeśli obecny roztorze ziązek dysocjuje na n części (niekoniecznie jonó) stoniu α a jego formaa molaość (nieuzględniająca dysocjacji) ynosi m to stężenie szystkich form ynosić będzie: Zdysocjoanych: m n α Niezdysocjoanych: m ( α) Razem efektyne: m [ + α( n ) ] m ef Wsółczynnik i + α( n ) nazyamy sółczynnikiem izotonicznym. Chem. Fiz. C II/a Dla asocjacji analogiczny mnożnik i+α(/n ) gdzie n dla dimeryzacji 3 dla trimeryzacji zaś α oznacza stoień asocjacji czyli ułamek oczątkoej liczby cząsteczek który uległ zasocjoaniu. Dla reakcji łączących jedno i drugie zjaisko należy ykonać odoiednie bilanse.