Definizione delle proprietà colligative
Le proprietà colligative sono proprietà di soluzioni che dipendono dal numero di particelle in a volume di solvente (la concentrazione) e non sul massa o identità del soluto particelle. Le proprietà colligative sono anche influenzate dalla temperatura. Il calcolo delle proprietà funziona perfettamente solo per soluzioni ideali. In pratica, ciò significa che le equazioni per le proprietà colligative dovrebbero essere applicate per diluire soluzioni reali solo quando un soluto non volatile viene sciolto in un solvente liquido volatile. Per ogni dato rapporto massa soluto / solvente, qualsiasi proprietà colligativa è inversamente proporzionale alla massa molare del soluto. La parola "colligativa" deriva dalla parola latina colligatus, che significa "legati insieme", riferendosi a come le proprietà di un solvente sono legate alla concentrazione di soluto in una soluzione.
Come funzionano le proprietà colligative
Quando un soluto viene aggiunto a un solvente per creare una soluzione, le particelle disciolte spostano parte del solvente nella fase liquida. Ciò riduce la concentrazione del solvente per unità di volume. In una soluzione diluita, non importa quali siano le particelle, ma quante di esse sono presenti. Quindi, ad esempio, sciogliendo CaCl
2 produrrebbe completamente tre particelle (uno ione calcio e due ioni cloruro), mentre la dissoluzione del NaCl produrrebbe solo due particelle (uno ione sodio e uno ione cloruro). Il cloruro di calcio avrebbe un effetto maggiore sulle proprietà colligative rispetto al sale da cucina. Ecco perché il cloruro di calcio è un agente antigelo più efficace a temperature inferiori rispetto al normale sale.Quali sono le proprietà colligative?
Esempi di proprietà colligative includono pressione del vapore abbassamento, depressione del punto di congelamento, pressione osmotica, e elevazione del punto di ebollizione. Ad esempio, l'aggiunta di un pizzico di sale in una tazza di acqua fa congelare l'acqua a una temperatura inferiore rispetto a quella normalmente, bollire a una temperatura più elevata, avere una pressione di vapore più bassa e cambia la sua pressione osmotica. Mentre le proprietà colligative sono generalmente considerate per i soluti non volatili, l'effetto si applica anche ai soluti volatili (sebbene possa essere più difficile da calcolare). Per esempio, l'aggiunta di alcol (un liquido volatile) all'acqua abbassa il punto di congelamento inferiore a quello normalmente visto per l'alcol puro o l'acqua pura. Questo è il motivo per cui le bevande alcoliche tendono a non farlo congelare in un congelatore domestico.
Equazioni del punto di congelamento e di elevazione del punto di ebollizione
La depressione del punto di congelamento può essere calcolata dall'equazione:
ΔT = iKfm
dove
ΔT = variazione della temperatura in ° C
i = fattore van-t Hoff
Kf = costante di depressione del punto di congelamento molare o costante crioscopica in ° C kg / mol
m = molalità del soluto in mol soluto / kg di solvente
L'elevazione del punto di ebollizione può essere calcolata dall'equazione:
ΔT = KBm
dove
KB = costante ebullioscopica (0,52 ° C kg / mol per acqua)
m = molalità del soluto in mol soluto / kg di solvente
Le tre categorie di proprietà solubili di Ostwald
Wilhelm Ostwald introdusse il concetto di proprietà colligative nel 1891. In realtà ha proposto tre categorie di proprietà del soluto:
- Le proprietà colligative dipendono solo dalla concentrazione e dalla temperatura del soluto, non dalla natura delle particelle di soluto.
- Le proprietà costituzionali dipendono dalla struttura molecolare delle particelle di soluto in una soluzione.
- Le proprietà additive sono la somma di tutte le proprietà delle particelle. Le proprietà additive dipendono dalla formula molecolare del soluto. Un esempio di proprietà additiva è la massa.