خواص کولیگاتیو

در ابتدا برای آشنایی با محلول ها و رفتار آن ها بایستی با مفاهیم زیر آشنا شویم:

محلول: مخلوطی همگن از دو یا چند ماده در فاز یکسان.

حلال: جزء حاضر در محلول با بالاترین مقدار.

ماده ی حل شده: جزء حاضر در محلول با کم ترین مقدار.

مولاریته: تعداد مول های ماده ی حل شده در یک لیتر محلول.

مولالیته: تعداد مول های ماده ی حل شده در 1000 گرم از حلال.

کسر مولی: تعداد مول های یک جزء تقسیم بر تعداد مول های کلی اجزاء.

درصد وزنی: وزن یک جزء تقسیم بر وزن کلی مخلوط ضرب در 100.

خواص کولیگاتیو: خواصی از محلول هستند که فقط به تعداد نسبی ذرات ماده ی حل شده (مولکول یا یون) و حلال حاضر در حجم مشخصی از محلول، بستگی دارند و نه به ماهیت ماده ی حل شده.

خواص کولیگاتیو به شرح زیر می باشند:

در این جا تنها با کاهش نسبی فشار بخار و افزایش (صعود) نقطه ی جوش آشنا خواهیم شد.

کاهش نسبی فشار بخار:

کاهش نسبی فشار بخار جزء یکی از خواص کولیگاتیو می باشد که به غلظت ماده ی حل شده بستگی دارد. یک محلول دوتایی شامل ماده ی حل شده ی غیر فرار و حلال فرار را در نظر بگیرید. فشار بخار محلول ( P ) با فشار بخار حلال در محلول ( P_A ) برابر است که البته در این جا P_A به طور مستقیم با کسر مولی اش در محلول ( X_A ) متناسب است.

در جایی که C_A کسر مولی حلال است. اگر کسر مولی ماده ی حل شده  C_B باشد پس:

(2)  C_A + C_B = 1   یا    C_A = 1- C_B

از معادلات 1 و 2 بدست می آید:

در نهایت کاهش نسبی فشار بخار نتیجه می شود که با کسر مولی ماده ی حل شده برابر می باشد.

افزایش یا صعود نقطه ی جوش:

نقطه ی جوش یک مایع ممکن است بدین صورت تعریف شود:

دمایی که در آن فشار بخار مایع با فشار جو برابر می شود.

شکل 1

منحنی های فشار بخار برای حلال خالص و محلول متشکل از ماده ی حل شده ی غیر فرار در بالا نشان داده شذه است. AB منحنی فشار بخار حلال خالص و CD منحنی فشار برای محلول است. در این نمودار T₀ نقطه ی جوش حلال خالص و T₁ نقطه ی جوش محلول می باشد. در حضور یک ماده ی حل شده ی غیر فرار، زمانی که به محلول گرما داده می شود، دمای محلول رفته رفته بالاتر می رود و در نهایت فشار بخار محلول با فشار جو برابر می شود و در این زمان است که محلول به جوش می آید. تفاوت در نقاط جوش به صورت DT_b  نشان داده شده است که صعود و یا افزایش نقطه ی جوش محسوب می شود. صعود نقطه ی جوش با غلظت ماده ی حل شده متناسب است.

برای محلول های رقیق W_A / M_A >> W_B / M_B است و بنابراین می توان در مخرج از W_B / M_B صرف نظر کرد. اگر W_A وزن حلال بر حسب کیلوگرم باشد، پس n_B / W_A برابر با مولالیته ی محلول (m ) خواهد بود. بنابراین صعود نقطه ی جوش بدست می آید:

واحد K_b  به صورت K.Kg. mol^-1 می باشد. مقدار K_b به حلال بستگی دارد و مستقل از ماهیت ماده ی حل شده و غلظت محلول است.

جهت یادگیری بیشتر آزمایش زیر را انجام دهید.

دستورالعمل:

- انتخاب حلال در ستون Solvents و تعیین مقدار وزن آن بر حسب گرم.

- انتخاب ماده ی حل شده در ستون Solutes و تعیین مقدار وزن آن بر حسب گرم.

- مشخص کردن حمام آب سرد و گرم ( کلیک بر روی Hot و یا Cold ).

- کلیک بر روی Start و شروع آزمایش.

- اگر حمام آب گرم را انتخاب کردیم صبر می کنیم تا نقطه ی جوش بدست آید در غیر این صورت منتظر رسیدن دما به نقطه ی انجماد در حمام آب سرد خواهیم شد.

- مشاهده ی واکنش ها در سطح مولکولی با کلیک بر روی Micro Level Reaction .

- کلیک بر روی Reset و شروع مجدد آزمایش.

گروه مدرسه اینترنتی سایت تبیان

تهیه و تنظیم: طیبه موسیوند