Właściwości koligatywne roztworów – właściwości fizykochemiczne roztworów, które zależą tylko od ilości substancji rozpuszczonej, a nie są zależne od jej rodzaju. Substancja rozpuszczona musi być przy tym nielotna, nie może być elektrolitem, a prężność jej par musi być zaniedbywalnie mała. Ponadto nie może rozpuszczać się w stałym rozpuszczalniku.
Właściwości koligatywne roztworu są inne w porównaniu do czystego rozpuszczalnika. Zmiany te wynikają ze zmniejszenia potencjału chemicznego ciekłego rozpuszczalnika spowodowaną obecnością substancji rozpuszczonej.
Należą do nich: obniżenie prężności pary nad roztworem, efekt ebulioskopowy – podwyższenie temperatury wrzenia i związane z nim obniżenie prężności pary nad roztworem względem czystego rozpuszczalnika; efekt ten jest wykorzystany w ebuliometrii, efekt krioskopowy – obniżenie temperatury krzepnięcia roztworów, ciśnienie osmotyczne.
Obniżenie prężności pary nad roztworem Według prawa Daltona całkowita prężność pary nad roztworem jest równa sumie prężności cząstkowych składników roztworu, czyli substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika. W przypadku roztworu ciała stałego w cieczy prężność pary substancji rozpuszczonej jest równa zeru, stąd całkowita prężność pary nad roztworem będzie równa (z prawa Raoulta): (gdzie xA to ułamek molowy rozpuszczalnika). W stałej temperaturze prężność pary nad roztworem ciała stałego w cieczy zawsze będzie mniejsza niż nad czystym rozpuszczalnikiem.
Wzór na obniżenie prężności pary nad roztworem:
gdzie: to ułamek molowy substancji rozpuszczonej w roztworze.
Z tego wynika, że obniżenie prężności pary nad roztworem jest zależne od ilości substancji rozpuszczonej.
Podwyższenie temperatury wrzenia roztworu Równanie Clausiusa-Clapeyrona opisuje zależność między podwyższeniem temperatury wrzenia roztworu a stężeniem substancji rozpuszczonej.
Równanie Clausiusa-Clapeyrona można przekształcić:
gdzie: – temperatura wrzenia czystego rozpuszczalnika, – molowe ciepło parowania w temperaturze wrzenia, – zmiana temperatury wrzenia, – ułamek molowy substancji rozpuszczonej.
Po kolejnym przekształceniu otrzymuje się:
gdzie: to stała ebulioskopowa.
Obniżenie temperatury krzepnięcia roztworu Temperatura krzepnięcia roztworu jest niższa niż temperatura krzepnięcia dla czystego rozpuszczalnika. Podobnie jak w przypadku temperatury wrzenia, obniżenie temperatury krzepnięcia jest proporcjonalne do stężenia molalnego roztworu (lub do ułamka molowego substancji rozpuszczonej). Zmianę temperatury krzepnięcia oblicza się ze wzoru:
gdzie: to stała krioskopowa.
Przypisy
Bibliografia
Kategoria:Chemia fizyczna