Fő különbség – az elektrolitok és a nem elektrolitok kolligatív tulajdonságai
A kolligatív tulajdonságok az oldat fizikai tulajdonságai, amelyek az oldott anyag mennyiségétől függenek, de nem az oldott anyag természetétől. Ez azt jelenti, hogy a teljesen különböző oldott anyagok hasonló mennyisége hasonló mennyiségben megváltoztathatja ezeket a fizikai tulajdonságokat. Ezért a kolligatív tulajdonságok az oldott anyag mennyiségének és az oldószer mennyiségének arányától függenek. A három fő kolligatív tulajdonság a gőznyomás-csökkentés, a forráspont-emelkedés és a fagyáspont-csökkenés. Egy adott oldott anyag-oldószer tömegarány esetén minden kolligatív tulajdonság fordítottan arányos az oldott anyag moláris tömegével. Az elektrolitok olyan anyagok, amelyek olyan oldatokat képezhetnek, amelyek ezen az oldaton keresztül képesek elektromos áramot vezetni. Az ilyen oldatokat elektrolitikus oldatoknak nevezzük. A nemelektrolitok olyan anyagok, amelyek nem képesek elektrolitikus oldatok képzésére. Mindkét típus (elektrolitok és nem elektrolitok) kolligatív tulajdonságokkal rendelkezik. A legfontosabb különbség az elektrolitok és a nem elektrolitok kolligatív tulajdonságai között az, hogy az elektrolitoknak a kolligatív tulajdonságaira gyakorolt hatása nagyon magas a nem elektrolitokéhoz képest.
Mik az elektrolitok kolligatív tulajdonságai?
Az elektrolitok kolligatív tulajdonságai az elektrolitikus oldatok fizikai tulajdonságai, amelyek az oldott anyagok mennyiségétől függenek, függetlenül az oldott anyagok természetétől. Az elektrolitikus oldatokban jelenlévő oldott anyagok atomok, molekulák vagy ionok, amelyek elektronjaik elvesztése vagy felhalmozódása miatt elektromosan vezetővé válnak.
Ha egy elektrolitot oldószerben, például vízben oldanak fel, az elektrolit ionokra (vagy bármely más vezetőképes anyagra) válik szét. Ezért egy mól elektrolit feloldása mindig két vagy több mól vezetőképes anyagot eredményez. Ezért az elektrolitok kolligatív tulajdonságai jelentősen megváltoznak, amikor egy elektrolitot oldószerben oldunk.
Például a fagyáspont és a forráspont változásának leírására használt általános egyenlet a következő:
ΔTb=Kbm és ΔTf=Kf m
ΔTb forráspont-emelkedés, ΔTf fagyáspont-csökkenés. A Kb és Kf forráspont-emelkedési és fagyáspont-csökkenési állandó. m az oldat molaritása. Az elektrolitikus oldatok esetében a fenti egyenletek a következőképpen módosulnak:
ΔTb=iKbm és ΔTf=iKf m
Az
„i” egy Van’t Hoff-faktorként ismert ionszorzó. Ez a tényező megegyezik az elektrolit által adott ionok móljainak számával. Ezért a Van’t Hoff-faktor úgy határozható meg, hogy megkeresi az elektrolitból felszabaduló ionok számát, amikor az oldószerben feloldódik. Például a NaCl Van't Hoff-tényező értéke 2, a CaCl2-ban pedig 3.
01. ábra: A kémiai potenciált a hőmérséklet függvényében bemutató grafikon, amely leírja a fagyáspont-csökkenést és a forráspont-emelkedést
Azonban ezeknek a kolligatív tulajdonságoknak megadott értékek eltérnek az elméletileg előre jelzett értékektől. Ennek az az oka, hogy létezhetnek olyan oldott anyag és oldószer kölcsönhatások, amelyek csökkentik az ionok hatását ezekre a tulajdonságokra.
A fenti egyenleteket tovább módosították a gyenge elektrolitokra való használathoz. A gyenge elektrolitok részben ionokká disszociálnak, így az ionok egy része nem befolyásolja a kolligatív tulajdonságokat. A gyenge elektrolit disszociációs foka (α) a következőképpen számítható ki:
α={(i-1)/(n-1)} x 100
Itt n a gyenge elektrolit molekulánként képződő ionok maximális száma.
Mik a nem elektrolitok kolligatív tulajdonságai?
A nemelektrolitok kolligatív tulajdonságai a nem elektrolitikus oldatok fizikai tulajdonságai, amelyek az oldott anyagok mennyiségétől függenek, függetlenül az oldott anyagok természetétől. A nem elektrolitok olyan anyagok, amelyek oldószerben oldva nem képeznek vezetőképes oldatokat. Például a cukor nem elektrolit, mert amikor a cukrot vízben oldják, akkor molekuláris formában létezik (nem disszociál ionokká). Ezek a cukormolekulák nem képesek elektromos áramot vezetni az oldaton keresztül.
A nem elektrolitikus oldatban lévő oldott anyagok száma kevesebb, mint egy elektrolitikus oldatban. Ezért a nemelektrolitok hatása a kolligatív tulajdonságokra szintén nagyon alacsony. Például a gőznyomás-csökkentés mértéke NaCl hozzáadásával magasabb, mint a cukor hozzáadásával egy hasonló oldathoz.
Mi a különbség az elektrolitok és a nem elektrolitok kolligatív tulajdonságai között?
Az elektrolitok kolligatív tulajdonságai a nem elektrolitokhoz képest |
|
| Az elektrolitok kolligatív tulajdonságai az elektrolitikus oldatok fizikai tulajdonságai, amelyek az oldott anyagok mennyiségétől függenek, függetlenül az oldott anyagok természetétől. | A nemelektrolitok kolligatív tulajdonságai a nem elektrolitikus oldatok fizikai tulajdonságai, amelyek az oldott anyagok mennyiségétől függenek, függetlenül az oldott anyagok természetétől. |
| Megoldások | |
| Az elektrolitok disszociáció révén több oldott anyagot biztosítanak az oldathoz; így a kolligatív tulajdonságok jelentősen megváltoznak. | A nem elektrolitok kevés oldott anyagot biztosítanak az oldatban, mivel nincs disszociáció; így a kolligatív tulajdonságok nem változnak jelentősen. |
| A kolligatív tulajdonságokra gyakorolt hatás | |
| Az elektrolitok kolligatív tulajdonságokra gyakorolt hatása nagyon magas a nem elektrolitokhoz képest. | A nem elektrolitok kolligatív tulajdonságokra gyakorolt hatása nagyon alacsony az elektrolitokhoz képest. |
Összefoglaló – Az elektrolitok kolligatív tulajdonságai a nem elektrolitokhoz képest
A kolligatív tulajdonságok az oldatok fizikai tulajdonságai, amelyek nem az oldott anyag természetétől, hanem az oldott anyagok mennyiségétől függenek. Az elektrolitok és a nem elektrolitok kolligatív tulajdonságai között az a különbség, hogy az elektrolitoknak a kolligatív tulajdonságaira gyakorolt hatása nagyon magas a nem elektrolitokéhoz képest.
