Właściwości koligatywne roztworów

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[1].

Właściwości koligatywne roztworu są inne w porównaniu do czystego rozpuszczalnika. Zmiany te wynikają ze zmniejszenia potencjału chemicznego ciekłego rozpuszczalnika spowodowaną obecnością substancji rozpuszczonej[2].

Należą do nich:

Obniżenie prężności pary nad roztworem[3]Edytuj

Według prawa Daltona całkowita prężność pary nas 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[4]Edytuj

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[5]Edytuj

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.

PrzypisyEdytuj

  1. Marcin Kędryna, Chemia ogólna z elementami biochemii, Kraków 1998, s. 184–186, ISBN 83-85434-51-8.
  2. Peter William Atkins, Chemia fizyczna, wyd. 2 zm., Warszawa: PWN, 2018, s. 168, ISBN 978-0-19-257512-8.
  3. Hermann 2007 ↓, s. 135.
  4. Hermann 2007 ↓, s. 137–139.
  5. Hermann 2007 ↓, s. 140–141.

BibliografiaEdytuj

  • Tadeusz W. Hermann (red.), Chemia fizyczna. Podręcznik dla studentów farmacji i analityki medycznej, Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2007, ISBN 978-83-200-3398-4, OCLC 749635864.