Συλλογικές ιδιότητες Σημαντικές

Μια συλλογική ιδιότητα είναι μια ποιότητα μιας ουσίας που καθορίζεται από τον αριθμό των σωματιδίων (μόρια ή άτομα) που υπάρχουν αλλά όχι από τη φύση των σωματιδίων. Δύο παραδείγματα συλλογικών ιδιοτήτων είναι η πίεση ενός ιδανικού αερίου και η μείωση του σημείου πήξης ενός διαλύτη λόγω των διαλυμένων σωματιδίων. Η λέξη «colligative» προέρχεται από τη λατινική λέξη «colligatus», που σημαίνει «δένομαι μαζί ή δένομαι μεταξύ τους». Τα παραδείγματα συλλογικών ιδιοτήτων είναι χρήσιμα κατά τον ορισμό μιας λύσης. Δείχνουν πώς οι ιδιότητες του διαλύματος σχετίζονται με τη συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας στο διάλυμα.

Συνεχίστε να διαβάζετε για να κατανοήσετε τη σημασία των συλλογικών ιδιοτήτων και των παραδειγμάτων τους.

Γιατί είναι σημαντικές οι συλλογικές ιδιότητες;

Η μείωση της πίεσης ατμών, η ανύψωση του σημείου βρασμού, η συμπίεση του σημείου πήξης και η οσμωτική πίεση είναι όλα παραδείγματα συλλογικών ιδιοτήτων. Αυτό το μικρό σύμπλεγμα κατοικιών έχει σημαντικές επιπτώσεις σε μια ποικιλία φυτικών φαινομένων και τεχνολογικών εφαρμογών, όπως εξηγείται σε αυτήν την ενότητα.

Παραδείγματα συλλογικών ιδιοτήτων 

Μπορούμε να ρίξουμε μια ματιά στις συλλογικές ιδιότητες των λύσεων εξετάζοντας τις ακόλουθες περιπτώσεις.

• Όταν προσθέτουμε μια πρέζα αλάτι σε ένα ποτήρι γεμάτο νερό, το σημείο πήξης πέφτει σημαντικά κάτω από την κανονική τιμή. Εναλλακτικά, η θερμοκρασία βρασμού του αυξάνεται και το διάλυμα μπορεί να έχει χαμηλότερη τάση ατμών. Αλλαγές υπάρχουν και στο ωσμωτικό του στρες.
• Ομοίως, όταν προσθέτουμε αλκοόλ στο νερό, το σημείο πήξης του διαλύματος πέφτει κάτω από την κανονική θερμοκρασία. Αυτό ισχύει τόσο για το φυσικό νερό όσο και για το αλκοόλ.

Διαφορετικοί τύποι συλλογικών ιδιοτήτων λύσεων

Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τύποι συλλογικών ιδιοτήτων για μια λύση:

• Κατάθλιψη σημείου παγώματος: 

Τα σημεία πήξης του διαλύματος είναι χαμηλότερα από τα σημεία πήξης των καθαρών διαλυτών. Η μείωση του σημείου πήξης σχετίζεται με τη μοριακότητα της διαλυμένης ουσίας. Το σημείο πήξης του νερού μειώνεται όταν διαλυθεί σε αυτό ζάχαρη, αλάτι, αλκοόλ ή οποιαδήποτε άλλη ουσία.

Εκτός από το νερό, το αποτέλεσμα λειτουργεί, αν και η ποσότητα της αλλαγής θερμοκρασίας ποικίλλει ανάλογα με τον διαλύτη.

• Υψόμετρο σημείου βρασμού: 

Ο συντελεστής βρασμού ενός υγρού είναι η θερμοκρασία στην οποία η τάση ατμού ισούται με την παραμόρφωση περιβάλλοντος. Γνωρίζουμε ότι η προσθήκη ενός μη ασταθούς υγρού σε έναν φυσικό διαλύτη μειώνει την τάση ατμών του διαλύματος. Πρέπει να ανεβάσουμε τη θερμοκρασία του διαλύματος για να γίνει η τάση ατμού ίση με την παραμόρφωση περιβάλλοντος.

Η διαφορά μεταξύ του συντελεστή βρασμού του διαλύματος και του συντελεστή βρασμού του φυσικού διαλύτη αναφέρεται ως ανύψωση του συντελεστή βρασμού.

• Μείωση της πίεσης ατμών: 

Σε έναν φυσικό διαλύτη, τα μόρια του διαλύτη καταλαμβάνουν ολόκληρο το δάπεδο. Όταν μια μη σταθερή διαλυμένη ουσία προστίθεται σε έναν διαλύτη, το δάπεδο περιέχει τώρα τόσο τη διαλυμένη ουσία όσο και τα μόρια του διαλύτη, μειώνοντας τον αριθμό των μορίων του διαλύτη που καλύπτουν το πάτωμα.

Η τάση ατμών του διαλύματος είναι μικρότερη από αυτή του φυσικού διαλύτη στην ίδια θερμοκρασία, καθώς η τάση ατμών της απόκρισης οφείλεται αποκλειστικά στον διαλύτη.

• Οσμωτική πίεση: 

Όταν μια ημιπερατή μεμβράνη τοποθετείται μεταξύ ενός διαλύματος και ενός διαλύτη, μόρια διαλύτη διέρχονται από τη μεμβράνη και εισέρχονται στο διάλυμα, αυξάνοντας τον όγκο του. Τα πιο αποτελεσματικά μόρια διαλύτη μπορούν να περάσουν από αυτό το ημιπερατό φράγμα, ενώ μεγαλύτερα μόρια όπως η διαλυμένη ουσία δεν μπορούν.

Η οσμωτική πίεση ενός διαλύματος είναι ανάλογη με τη μοριακή συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας. Ως αποτέλεσμα, όσο μεγαλύτερη είναι η οσμωτική πίεση του διαλύματος, τόσο περισσότερη διαλυμένη ουσία διαλύεται στον διαλύτη.

Η σχέση μεταξύ της οσμωτικής πίεσης και της συγκέντρωσης διαλυμένης ουσίας περιγράφεται από την εξίσωση Van’t Hoff.

Λειτουργία συλλογικών ιδιοτήτων

Τα διαλυμένα σωματίδια εκτοπίζουν μέρος του διαλύτη στην υγρή φάση όταν εισάγεται μια διαλυμένη ουσία. Αυτό μειώνει τη συγκέντρωση του διαλύτη ανά μονάδα όγκου. Το είδος των σωματιδίων δεν είναι σημαντικό. Αυτό που έχει σημασία είναι πόσα από αυτά υπάρχουν.

Για παράδειγμα, η πλήρης διάλυση του CaCl2 δίνει σωματίδια ασβεστίου και χλωρίου. Ωστόσο, η διάλυση του NaCl δίνει μόνο δύο σωματίδια (ένα ιόν νατρίου και ένα ιόν χλωρίου). Το επιτραπέζιο αλάτι θα είχε ισχυρότερη επίδραση στα συλλογικά χαρακτηριστικά από το χλωριούχο ασβέστιο. Επομένως, το χλωριούχο ασβέστιο είναι πιο αποτελεσματικό αποπαγωτικό από το κοινό αλάτι σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Συμπέρασμα

Ο Friedrich Wilhelm Ostwald, ένας χημικός και φιλόσοφος, επινόησε τον όρο «συλλογικές ιδιότητες» το 1891. Οι συλλογικές ιδιότητες μάς βοηθούν να κατανοήσουμε πώς οι ιδιότητες του διαλύματος συνδέονται με την προσοχή μιας διαλυμένης ουσίας μέσα στο διάλυμα ενώ την περιγράφουμε.

Οι τέσσερις συχνά ερευνούμενες συλλογικές ιδιότητες είναι ο παράγοντας κατάψυξης, η αύξηση του παράγοντα βρασμού, η μείωση του στρες των ατμών και το οσμωτικό στρες. Επειδή τέτοιες κατοικίες παρέχουν δεδομένα στο εύρος των υπολειμμάτων διαλυμένης ουσίας σε διάλυμα, μπορούν να καθορίσουν το μοριακό βάρος της διαλυμένης ουσίας. Το να αναλύσετε ορισμένες ερωτήσεις σχετικά με τα παραδείγματα συλλογικών ιδιοτήτων μπορεί να βοηθήσει κάποιον να κατανοήσει καλύτερα την έννοια.