Koligatīvās īpašības

Tvaika spiediena pazemināšanās un Raula likums

Ideālā šķīdumā ar negaistošu šķīdināmo vielu P₁=x₁P₁°. Tā kā šķīdinātāja mola daļa x₁ ir mazāka par 1, šķīduma tvaika spiediens ir zemāks nekā tīram šķīdinātājam. Ja starpmolekulārās mijiedarbības būtiski atšķiras no ideālas sajaukšanās, iespējamas pozitīvas vai negatīvas novirzes.

Viršanas temperatūras paaugstināšanās un sasalšanas temperatūras pazemināšanās

Zemāks tvaika spiediens nozīmē, ka šķīdums jāsilda līdz augstākai temperatūrai, lai tvaika spiediens sasniegtu ārējo spiedienu, tāpēc viršanas temperatūra pieaug. Šķidrums paliek stabils arī līdz zemākai temperatūrai pirms sasalšanas. ΔT_b=iK_bm un ΔT_f=iK_fm.

Osmotiskais spiediens

Atšķaidītiem šķīdumiem π=iMRT. Osmotiskais spiediens ir spiediens, kas nepieciešams, lai apturētu šķīdinātāja neto plūsmu caur puscaurlaidīgu membrānu. Tas ir noderīgs arī makromolekulu molmasas noteikšanai; reversā osmoze izmanto lielāku spiedienu atsāļošanai.

Elektrolīti un van ’t Hofa koeficients

NaCl ideāli dod divus jonus, tāpēc pirmajā tuvinājumā i≈2; CaCl₂ — ap 3. Reālās vērtības bieži ir mazākas jonu mijiedarbības dēļ. Neelektrolītiem, piemēram, saharozei, i≈1, ja molekulas būtiski neasociējas vai nedisociē.

ΔT formulās izmanto molalitāti, nevis molaritāti

Molalitāte ir šķīdināmās vielas molu skaits uz kilogramu šķīdinātāja. Masa praktiski nemainās ar temperatūru, bet šķīduma tilpums mainās, tāpēc sasalšanas un viršanas temperatūras formulās izmanto molalitāti. Koncentrētiem šķīdumiem nepieciešamas aktivitātes.

Koligatīvie efekti kā mērīšanas metode

Molmasa no sasalšanas temperatūras pazemināšanās

Zinot nezināma neelektrolīta un šķīdinātāja masas, no ΔT_f nosaka molalitāti, pēc tam vielas daudzumu un molmasu. Metode vislabāk darbojas, ja šķīdināmā viela nedisociē, neasociējas un nereaģē.

Antifrīzs ir termodinamisks kompromiss

Etilēnglikols pazemina ūdens sasalšanas temperatūru un paaugstina viršanas temperatūru, taču reālā dzesēšanas šķidrumā svarīga ir arī viskozitāte, siltumpārnese un korozijas inhibitori.

Osmoze un šūnas

Šūnu membrānu selektīvā caurlaidība ļauj osmotiskiem gradientiem mainīt šūnu tilpumu. Jāvērtē, kuri joni un molekulas šķērso membrānu, nevis tikai vienkāršā π=iMRT formula.

Piemērs: sasalšanas temperatūras pazemināšanās

0,100 mol neelektrolīta 0,500 kg ūdens dod m=0,200 mol kg⁻¹. Pie K_f=1,86 K kg mol⁻¹ un i=1, ΔT_f=0,372 K, tātad sasalšanas temperatūra ir ap −0,372 °C. Ideāls 1:1 elektrolīts dotu aptuveni divreiz lielāku izmaiņu.

Destilācija un tvaika sastāvs

Raula likums izskaidro, kāpēc tvaikā gaistošākā komponenta daļa var būt lielāka nekā šķidrumā. Atkārtota iztvaicēšana un kondensācija ļauj to bagātināt. Ja abi komponenti ir gaistoši, nepieciešams pilns šķidruma–tvaika līdzsvara apraksts.

Asociācija var dot i<1

Dimerizācija vai cita asociācija samazina neatkarīgi kustīgo daļiņu skaitu, tāpēc efektīvais van ’t Hofa koeficients var būt mazāks par 1.

Uzdevumi

Daļiņu skaits

Molalitāte

Osmoze