화학에서 Colligative Spertipies 용질 입자의 화학적 동일성이 아닌 용매 입자와 비교하여 용질 입자의 수에 의존하는 화학 용액의 특성이다. 그러나 공동 특성 do 용매의 특성에 의존합니다. 4 개의 공동 특성은 동결 지점 우울증, 끓는점 상승, 증기 압력 하강 및 삼투압입니다.
공동 특성은 모든 솔루션에 적용되지만이를 계산하는 데 사용되는 방정식은 휘발성 용매에 용해 된 이상적인 용액 또는 약한 용액의 이상적인 솔루션에만 적용됩니다. 휘발성 용질에 대한 공동 특성을 계산하려면 더 복잡한 공식이 필요합니다. 공동 속성의 크기는 용질의 몰 질량에 반비례합니다.
협업 속성이 작동하는 방법
용매에 용질을 용해시키는 것은 용매 분자 사이에 추가 입자를 도입합니다. 이것은 부피 단위당 용매의 농도를 감소시켜 본질적으로 용매를 희석시킨다. 효과는 화학적 동일성이 아닌 추가 입자 수에 달려 있습니다. 예를 들어, 클로라이드 나트륨 (NaCl)을 용해시키는 것은 2 개의 입자 (1 개의 나트륨 이온 및 1 개의 클로라이드 이온)를 생성하는 동안 염화 칼슘을 용해시키는 반면 (CACL 2 . ) 3 개의 입자 (1 개의 칼슘 이온 및 2 개의 클로라이드 이온)를 생성합니다. 두 소금이 용매에 완전히 용해된다고 가정하면, 염화칼슘은 테이블 소금보다 용액의 공동 특성에 더 큰 영향을 미칩니다. 따라서 염화칼슘을 물에 첨가하면 얼어 붙은 점을 낮추고 끓는점을 증가시키고, 증기 압력을 낮추고, 염화나트륨 핀치를 물에 첨가하는 것보다 삼투압을 변화시킵니다. 이것이 클로라이드 칼슘이 테이블 소금보다 낮은 온도에서 탈기제 역할을하는 이유입니다.
4 개의 공동 특성
동결 지점 우울증
용액의 동결 지점은 순수한 용매의 동결 지점보다 낮습니다. 동결 지점의 우울증은 용질 몰에 직접 비례합니다.
물에 설탕, 소금, 알코올 또는 화학 물질을 용해 시키면 물의 동결 지점이 낮아집니다. 얼어 붙은 지점 우울증의 예로는 얼음에 소금을 뿌려 녹아 냉동실에 냉동실에 냉각 보드카가 포함됩니다. 효과는 물 외에 다른 용매에서 작동하지만 온도 변화의 양은 용매에 따라 다릅니다.
동결 지점의 공식은 다음과 같습니다.
Δt =ik f 중
어디:
ΔT =° C의 온도 변화
i =van‘t hoff 요인
k f =몰랄 동결 지점 우울증 상수 또는 냉동 변성 상수 ° C kg/mol
MOL 용질/kg 용매에서 용질의 M =용질의 몰
몰 랄 동결 지점 우울증 상수의 테이블이 있습니다 (k f ) 일반적인 용매 용.
| 솔벤트 | 정상 동결 지점 (C) | k f (c/m) |
| 아세트산 | 16.66 | 3.90 |
| 벤젠 | 5.53 | 5.12 |
| camphor | 178.75 | 37.7 |
| 탄소 테트라 클로라이드 | -22.95 | 29.8 |
| 사이클로 헥산 | 6.54 | 20.0 |
| 나프탈렌 | 80.29 | 6.94 |
| 물 | 0 | 1.853 |
| p -xylene | 13.26 | 4.3 |
비등점 고도
용액의 끓는점은 순수한 용매의 끓는점보다 높다. 동결 지점 우울증과 마찬가지로, 효과는 용질 몰에 직접 비례합니다. 예를 들어, 물에 소금을 첨가하면 끓는 온도가 증가합니다 (많이는 아니지만)
비등점 높이는 방정식에서 계산 될 수 있습니다.
Δt =k b m
여기서 :
k b =ebullioscopic 상수 (물의 경우 0.52 ° C kg/mol)
MOL 용질/kg 용매에서 용질의 M =용질의 몰
ebullioscopic 상수의 표 또는 비등점 고도 상수 (k b ) 일반적인 용매 용.
| 솔벤트 | 정상 비등점 (C) | k b (c/m) |
| 벤젠 | 80.10 | 2.53 |
| camphor | 207.42 | 5.611 |
| 이황화 탄소 | 46.23 | 2.35 |
| 탄소 테트라 클로라이드 | 76.75 | 4.48 |
| 에틸 에테르 | 34.55 | 1.824 |
| 물 | 100 | 0.515 |
증기 압력 하강
액체의 증기 압력은 응축 및 기화가 동일한 속도 (평형 상태에 있음)에서 발생할 때 증기 상에 의해 가해지는 압력이다. 용액의 증기압은 항상 순수한 용매의 증기압보다 낮습니다.
이것이 작동하는 방식은 용질 이온 또는 분자가 환경에 노출 된 용매 분자의 표면적을 감소 시킨다는 것입니다. 따라서 용매 기화 속도는 감소합니다. 응축 속도는 용질의 영향을받지 않으므로 새로운 평형은 증기상에서 용매 분자가 적습니다. 엔트로피도 역할을합니다. 용질 입자는 용매 분자를 안정화시켜 안정화되어 기화 될 가능성이 적습니다.
Raoult의 법칙은 증기압과 솔루션의 구성 요소의 농도 사이의 관계를 설명합니다.
p a =x a p a *
어디:'
p a 솔루션의 구성 요소 A에 의해 가해지는 부분 압력이
p a * 순수한 a의 증기 압력입니다
x a
의 두더지 분율입니다
비 휘발성 물질의 경우, 증기압은 용매에 기인합니다. 방정식은 다음과 같습니다.
p 솔루션 =x 용매 p 용매 *
삼투압
삼투압은 반투과성 막을 가로 질러 용매가 흐르는 것을 막는 데 필요한 압력입니다. 용액의 삼투압은 용질의 몰 농도에 비례합니다. 따라서 용매에 용질이 용해 될수록 용액의 삼투압이 높아집니다.
Van't Hoff 방정식은 삼투압과 용질 농도의 관계를 설명합니다.
π =icrt
여기서
π는 삼투압입니다
나는 Van't Hoff Index입니다
C는 용질의 몰 농도입니다
R은 이상적인 가스 상수입니다
t는 켈빈의 온도입니다
OSTWALT 및 공동 특성의 역사
화학자이자 철학자 Friedrich Wilhelm Ostwald는 1891 년에 Colligative Properties의 개념을 소개했습니다.“Colligative”라는 단어는 라틴어 단어 colligatus 에서 비롯된 것입니다. ( "결합"), 용매 특성이 용액에서 용질 농도에 결합 된 방식을 참조하십시오. Ostwald는 실제로 세 가지 범주의 용질 특성을 제안했습니다 :
- 공동 특성은 용질 농도 및 온도에만 의존하는 특성입니다. 그것들은 용질 입자의 특성과 무관합니다.
- 부가 특성은 구성 입자의 특성의 합의 합이며 용질 화학 조성에 의존합니다. 질량은 부가 특성의 예입니다.
- 헌법 적 특성은 용질의 분자 구조에 따라 다릅니다.
참조
- Laidler, K.J.; Meiser, J.L. (1982). 물리 화학 . 벤자민/커밍스. ISBN 978-0618123414.
- McQuarrie, 도널드; et al. (2011). 일반 화학 . 대학 과학 서적. ISBN 978-1-89138-960-3.
- Tro, Nivaldo J. (2018). 화학 :구조 및 특성 (제 2 판). 피어슨 교육. ISBN 978-0-134-52822-9.
