PROPRIETĂȚI COLIGATIVE (CU FORMULE) - CHIMIE - 2025

Proprietatea coligativă este orice proprietate a unei substanțe care depinde sau variază în funcție de numărul de particule prezente în ea (sub formă de molecule sau atomi), fără a depinde de natura acestor particule.

Cu alte cuvinte, acestea pot fi explicate și ca proprietăți ale soluțiilor care depind de relația dintre numărul de particule de solut și numărul de particule de solvent. Acest concept a fost introdus în 1891 de chimistul german Wilhelm Ostwald, care a clasificat proprietățile solutului în trei categorii.

Aceste categorii susțineau că proprietățile coligative depindeau numai de concentrația și temperatura solutului și nu de natura particulelor sale.

Mai mult, proprietățile aditive, cum ar fi masa depindeau de compoziția solutului, iar proprietățile constituționale depindeau mai mult de structura moleculară a solutului.

Proprietati coligative

Proprietățile coligative sunt studiate în principal pentru soluții diluate (datorită comportamentului lor aproape ideal) și sunt următoarele:

Scăderea presiunii de vapori

Se poate spune că presiunea de vapori a unui lichid este presiunea de echilibru a moleculelor de vapori cu care lichidul este în contact.

De asemenea, relația acestor presiuni este explicată cu legea lui Raoult, care exprimă faptul că presiunea parțială a unei componente este egală cu produsul fracției mol a componentei prin presiunea de vapori a componentei în stare pură:

P _A = X _A . Pº _A

În această expresie:

P _A = presiunea parțială de vapori a componentei A din amestec.

X _A = Fracția molară a componentei A.

Pº _A = Presiunea de vapori a componentei pure A.

În cazul scăderii presiunii de vapori a unui solvent, acest lucru apare atunci când i se adaugă un solut nevolatil pentru a forma o soluție. După cum se știe și prin definiție, o substanță non-volatilă nu are tendința de a se evapora.

Din acest motiv, cu cât se adaugă mai mult acest solut la solventul volatil, cu atât va fi mai mică presiunea de vapori și cu atât mai puțin solvent poate scăpa pentru a deveni o stare gazoasă.

Deci, pe măsură ce solventul se evaporă natural sau forțat, o cantitate de solvent va fi lăsată fără evaporare împreună cu solutul non-volatil.

Acest fenomen poate fi explicat mai bine cu conceptul de entropie: când moleculele trec de la faza lichidă la faza gazoasă, entropia sistemului crește.

Aceasta înseamnă că entropia acestei faze gazoase va fi întotdeauna mai mare decât cea a stării lichide, deoarece moleculele de gaz ocupă un volum mai mare.

Apoi, dacă entropia stării lichide crește prin diluare, chiar dacă este legată de un solut, diferența dintre cele două sisteme scade. Din acest motiv, scăderea entropiei scade și presiunea de vapori.

Creșterea temperaturii de fierbere

Punctul de fierbere este acea temperatură la care există echilibru între fazele lichid și gaz. În acest moment, numărul de molecule de gaz care transformă lichidul (condensul) este egal cu numărul de molecule de lichid care se evaporă în gaz.

Adăugarea unui solut determină diluarea concentrației de molecule lichide, determinând scăderea vitezei de evaporare. Aceasta generează o modificare a punctului de fierbere, pentru a compensa modificarea concentrației de solvent.

Cu alte cuvinte mai simple, temperatura de fierbere a unei soluții este mai mare decât cea a solventului în stare pură. Aceasta este exprimată printr-o expresie matematică prezentată mai jos:

ΔT _b = i. K _b . m

În această expresie:

ΔT _b = T _b (soluție) - T _b (solvent) = Variația temperaturii de fierbere.

i = factorul Van't Hoff.

K _b = Constanta de fierbere a solventului (0,512 ºC / molal pentru apă).

m = Molalitate (mol / kg).

Scăderea temperaturii de îngheț

Temperatura de îngheț a unui solvent pur va scădea atunci când se adaugă o cantitate de solut, deoarece este afectat de același fenomen în care scade presiunea de vapori.

Acest lucru se întâmplă deoarece, deoarece presiunea de vapori a solventului este diminuată prin diluarea unui solut, va fi necesară o temperatură mai scăzută pentru a-l îngheța.

Natura procesului de înghețare poate fi, de asemenea, luată în considerare pentru a explica acest fenomen: pentru ca un lichid să înghețe, trebuie să ajungă la o stare ordonată în care sfârșește formând cristale.

Dacă există impurități în interiorul lichidului sub formă de soluții, lichidul va fi mai puțin ordonat. Din acest motiv, soluția va avea mai multe dificultăți de îngheț decât un solvent fără impurități.

Această reducere este exprimată în:

ΔT _f = -i. K _f . m

În expresia de mai sus:

ΔT _f = T _f (soluție) - T _f (solvent) = Variația temperaturii de îngheț.

i = factorul Van't Hoff.

K _f = Constanta de congelare a solventului (1,86 ºC kg / mol pentru apă).

m = Molalitate (mol / kg).

Presiune osmotica

Procedeul cunoscut sub numele de osmoză este tendința unui solvent de a trece printr-o membrană semi-permeabilă de la o soluție la alta (sau de la un solvent pur la o soluție).

Această membrană reprezintă o barieră prin care pot trece unele substanțe, iar altele nu pot, ca în cazul membranelor semipermeabile din pereții celulari ai celulelor animale și vegetale.

Presiunea osmotică este apoi definită ca presiunea minimă care trebuie aplicată pe o soluție pentru a opri trecerea solventului său pur printr-o membrană semi-permeabilă.

Este cunoscută și ca măsura tendinței unei soluții de a primi solventul pur datorită efectului osmozei. Această proprietate este coligativă, deoarece depinde de concentrația de solut în soluție, care este exprimată ca o expresie matematică:

Π. V = n. R. T sau, de asemenea, π = M. R. T

În aceste expresii:

n = Numărul de moli de particule din soluție.

R = constantă de gaz universal (8.314472 J. K ^-1 . Mol ^-1 ).

T = Temperatura în Kelvin.

M = molaritate.

Referințe

1. Wikipedia. (Sf). Proprietati coligative. Preluat de pe en.wikipedia.org
2. BC. (Sf). Proprietati coligative. Recuperat de opentextbc.ca
3. Bosma, WB (nd). Proprietati coligative. Preluat de la chemistryexplained.com
4. Sparknotes. (Sf). Proprietati coligative. Recuperat de la sparknotes.com
5. Universitate, FS (sf). Proprietati coligative. Preluat din chem.fsu.edu