Tính chất tập hợp

Hạ áp suất hơi và định luật Raoult

Chất tan không bay hơi làm giảm xu hướng dung môi thoát vào pha hơi. Với dung dịch lý tưởng, P₁=x₁P₁°; vì x₁<1, áp suất hơi của dung môi trong dung dịch thấp hơn dung môi tinh khiết. Tương tác phân tử khác lý tưởng có thể tạo độ lệch dương hoặc âm.

Tăng điểm sôi và hạ điểm đông

Áp suất hơi thấp hơn buộc dung dịch phải nóng hơn mới đạt áp suất ngoài nên điểm sôi tăng; đồng thời pha lỏng bền tới nhiệt độ thấp hơn trước khi đông. ΔT_b=iK_bm và ΔT_f=iK_fm dùng m là mol chất tan trên kg dung môi và i là số hạt hiệu dụng.

Áp suất thẩm thấu

Với dung dịch loãng, π=iMRT. Đây là chênh lệch áp suất cần để dừng dòng dung môi ròng qua màng bán thấm. Vì vẫn đo được ở nồng độ thấp, áp suất thẩm thấu hữu ích để ước lượng khối lượng mol của đại phân tử; thẩm thấu ngược dùng áp suất lớn hơn π để khử muối.

Chất điện ly và hệ số van ’t Hoff

NaCl lý tưởng tạo hai ion nên i≈2; CaCl₂ gợi ý i≈3. Trong dung dịch thực, i thường nhỏ hơn do ion tương tác và không hoàn toàn độc lập. Chất không điện ly như saccarozơ có i gần 1 nếu không kết hợp hay phân ly.

Dùng nồng độ molan, không phải nồng độ mol, trong công thức nhiệt độ

Nồng độ molan dùng khối lượng dung môi, gần như không đổi theo nhiệt độ, trong khi thể tích dung dịch thay đổi khi giãn nở nhiệt. Vì vậy nó thích hợp hơn cho ΔT_b và ΔT_f. Tuy nhiên dung dịch đậm đặc vẫn cần hoạt độ thay cho nồng độ thô.

Dùng hiệu ứng tập hợp làm phép đo

Khối lượng mol từ độ hạ điểm đông

Từ khối lượng chất chưa biết, khối lượng dung môi và ΔT_f có thể suy ra m, số mol chất tan rồi khối lượng mol. Phương pháp tốt nhất khi dung dịch loãng và chất tan không phân ly, kết hợp hay phản ứng đáng kể.

Chất chống đông là một thỏa hiệp nhiệt động

Etylen glicol hạ điểm đông và tăng điểm sôi của nước, mở rộng khoảng làm việc của chất làm mát. Nhưng hệ thật còn phụ thuộc độ nhớt, truyền nhiệt và chất chống ăn mòn; thêm càng nhiều không tự động càng tốt.

Thẩm thấu và tế bào

Màng tế bào chọn lọc nên gradien thẩm thấu có thể làm thay đổi thể tích tế bào. Trong sinh học phải xét chất nào có thể qua màng; π=iMRT chỉ là bước đầu.

Ví dụ: hạ điểm đông

Hòa tan 0,100 mol chất không điện ly trong 0,500 kg nước cho m=0,200 mol kg⁻¹. Với K_f=1,86 K kg mol⁻¹ và i=1, ΔT_f=0,372 K, nên điểm đông dự đoán khoảng −0,372 °C. Điện ly 1:1 lý tưởng cho hiệu ứng gần gấp đôi.

Chưng cất và thành phần hơi

Định luật Raoult cũng liên hệ với chưng cất chất lỏng bay hơi: cấu tử có áp suất hơi lớn đóng góp nhiều hơn vào pha hơi. Bay hơi–ngưng tụ lặp lại làm giàu cấu tử dễ bay hơi; nếu cả hai đều bay hơi cần mô hình cân bằng hơi–lỏng đầy đủ.

Chất tan kết hợp có thể cho i<1

i không nhất thiết lớn hơn 1. Nếu các phân tử chất tan kết hợp, chẳng hạn tạo dimer, số hạt độc lập giảm và i hiệu dụng có thể nhỏ hơn 1.

Bài tập

Số hạt

Ở cùng nồng độ molan, glucozơ hay NaCl lý tưởng hạ điểm đông nhiều hơn?

Nồng độ molan

Vì sao ưu tiên nồng độ molan hơn nồng độ mol trong ΔT_f?

Thẩm thấu

Áp suất thẩm thấu là gì?