Συλλογικές ιδιότητες αραιωμένων διαλυμάτων

Εισαγωγή

Όταν η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας είναι ελάχιστη σε σύγκριση με την ποσότητα του διαλύτη, είναι γνωστή ως αραιά διαλύματα. Παρουσιάζουν περισσότερο ή λιγότερο ιδανική συμπεριφορά καθώς ο όγκος και η θερμότητα αλλάζουν, καθώς και ταυτόχρονα η ανάμειξη διαλύτη και διαλυμένης ουσίας, είναι ασήμαντες για όλους τους πρακτικούς σκοπούς. Αποτελούνται από μη πτητική διαλυμένη ουσία, η οποία εμφανίζει ορισμένους τύπους ειδικών ιδιοτήτων που εξαρτώνται από τον αριθμό των σωματιδίων της διαλυμένης ουσίας που υπάρχουν στο διάλυμα, αγνοώντας τη φύση τους. Έτσι, αυτοί οι τύποι ιδιοτήτων αναφέρονται ως συλλογικές ιδιότητες αραιωμένων διαλυμάτων. Για τον προσδιορισμό ενός άγνωστου μοριακού βάρους ένωσης, οι συλλογικές ιδιότητες παίζουν σημαντικό ρόλο.

Ορισμός των συλλογικών ιδιοτήτων:

Το «Colligative» προήλθε από τη λατινική λέξη «colligates» που σημαίνει κυρίως «δεμένο μαζί».

Αυτές οι ιδιότητες δεν εξαρτώνται από τη χημική φύση του συστατικού του διαλύματος. Αρκετές ιδιότητες μεταδίδουν τη συγκέντρωση μιας λύσης, όπως η ηθική, η πολικότητα και η κανονικότητα. Επομένως, αυτές οι συλλογικές ιδιότητες μπορούν να συνδεθούν.

Οι διάφοροι τύποι ιδιοτήτων είναι:

• Μείωση της πίεσης ατμών
• Υψόμετρο του σημείου βρασμού
• Καταθλίψη του σημείου πήξης
• Οσμωτική πίεση

Διάφοροι τύποι συλλογικών ιδιοτήτων

• Μείωση της πίεσης ατμών

Σε έναν καθαρό διαλύτη, η τάση ατμών μειώνεται όταν μια μη πτητική διαλυμένη ουσία διαλύεται σε αυτόν. Η επιφάνεια περιέχει τόσο μόρια διαλυμένης ουσίας όσο και μόρια διαλύτη Όταν προστίθεται μια μη πτητική διαλυμένη ουσία στον διαλύτη. Επομένως, η ποσότητα της επιφάνειας που καλύπτεται από μόρια διαλύτη μειώνεται τελικά.

Έτσι τώρα, στην περίπτωση που το P αναφέρεται ως η τάση ατμών του διαλύτη και το Ps ως η τάση ατμών του διαλύματος. Τότε, η διαφορά μεταξύ των ( P – Ps ) είναι γνωστή ως μείωση της τάσης ατμών και η αναλογία μεταξύ P-Ps είναι γνωστή ως η σχετική μείωση της τάσης ατμών.

Το 1886, François-Marie Raoult, Γάλλος χημικός. Μεταξύ της τάσης ατμών και του μοριακού κλάσματος, καθιέρωσε μια σχετική μείωση και αυτή η σχέση αναφέρεται ως νόμος του Raoult, ο οποίος λέει συγκεκριμένα ότι η σχετική μείωση της τάσης ατμών ενός αραιού διαλύματος είναι ίση με το κλάσμα γραμμομοριακών ουσιών της διαλυμένης ουσίας που υπάρχει στο λύση.

• Υψόμετρο του σημείου βρασμού

Η τάση ατμών αυξάνεται όταν ένα υγρό θερμαίνεται και το υγρό βράζει όταν ισούται με την ατμοσφαιρική πίεση.

Έτσι, για να γίνει η ατμοσφαιρική πίεση ανάλογη με την τάση ατμών πρέπει να αυξήσουμε τη θερμοκρασία του διαλύματος. Η διαφορά μεταξύ του σημείου βρασμού του καθαρού διαλύτη και του σημείου βρασμού του διαλύματος νοείται ως ανύψωση σε σημείο βρασμού.

Έτσι τώρα, στην περίπτωση που το Tb αναφέρεται ως το σημείο βρασμού του διαλύτη και το T αναφέρεται ως το σημείο βρασμού του διαλύματος. Τότε η διαφορά στα σημεία βρασμού (ΔT) είναι γνωστή ως ανύψωση του σημείου βρασμού.

• Πτώση του σημείου πήξης

Η θερμοκρασία αναφέρεται στο σημείο πήξης μιας συγκεκριμένης ουσίας, στο οποίο οι ατμοί ενός αντίστοιχου στερεού είναι ίσοι με το υγρό της τάσης ατμών.

Όσον αφορά το νόμο του Raoult, όταν σε έναν διαλύτη προστίθεται ένα μη πτητικό στερεό, η τάση ατμών του μειώνεται. Μετά από αυτό, θα ήταν ίσο με αυτόν τον στερεό διαλύτη σε χαμηλότερη θερμοκρασία.

Επομένως, η διαφορά μεταξύ του σημείου πήξης του καθαρού διαλύτη και της διάλυσής του είναι γνωστή ως η κατάθλιψη στο σημείο πήξης.

• Οσμωτική πίεση

Όταν ανάμεσα σε διάλυμα και διαλύτη, τοποθετείται μια ημιπερατή μεμβράνη, παρατηρείται ότι μέσω της ημιπερατής μεμβράνης τα μόρια του διαλύτη εισέρχονται στο διάλυμα και ο όγκος του διαλύματος αυξάνεται. Μόνο τα μόρια του διαλύτη επιτρέπεται από το ημιπερατό να περάσουν μέσα από αυτό, και εμποδίζει τη διαδρομή μεγαλύτερων μορίων, για παράδειγμα, διαλυμένης ουσίας. Και αυτό το γεγονός της εκούσιας ροής των μορίων του διαλύτη μέσω μιας ημιπερατής μεμβράνης, για να μετατραπούν σε διάλυμα από καθαρό διαλύτη ή να μετατραπούν σε διάλυμα συγκέντρωσης από ένα αραιό, είναι γνωστό ως όσμωση.

Όταν από την πλευρά του διαλύματος, ασκηθεί κάποια επιπλέον πίεση στην ημιπερατή μεμβράνη, η ροή των μορίων του διαλύτη μπορεί να σταματήσει. Αυτή η επιπλέον πίεση που εφαρμόζεται για να σταματήσει τη ροή του διαλύτη από την πλευρά του διαλύματος ονομάζεται οσμωτική πίεση του διαλύματος.

Συμπέρασμα 

Ο σημαντικός παράγοντας αυτών των συλλογικών ιδιοτήτων είναι ότι εξαρτώνται μόνο από τον αριθμό των σωματιδίων διαλυμένης ουσίας του διαλύματος που υπάρχουν. Το νόημα του ορισμού κάθε συλλογικής ιδιότητας είναι ότι συνδέονται ακριβώς μεταξύ τους. Επομένως, εάν μετρηθεί μόνο μία ιδιότητα αυτών των συλλογικών, μπορεί να υπολογιστεί και η άλλη. Αυτές οι συλλογικές ιδιότητες των αραιωμένων διαλυμάτων είναι εξαιρετικά σημαντικές καθώς αυτές οι ιδιότητες παρέχουν χρήσιμες μεθόδους για την εύρεση του βάρους των μοριακών βαρών και των διαλυμένων ουσιών. Σε αραιό διάλυμα παρατηρούμε κυρίως αυτές τις συλλογικές ιδιότητες.