Avainero – elektrolyyttien ja ei-elektrolyyttien yhteisvaikutus
Kolligatiiviset ominaisuudet ovat liuoksen fysikaalisia ominaisuuksia, jotka riippuvat liuenneen aineen määrästä, mutta eivät liuenneen aineen luonteesta. Tämä tarkoittaa, että samanlaiset määrät täysin erilaisia liuenneita aineita voivat muuttaa näitä fysikaalisia ominaisuuksia samanlaisina määrinä. Näin ollen kolligatiiviset ominaisuudet riippuvat liuenneen aineen määrän ja liuottimen määrän suhteesta. Kolme tärkeintä kolligatiivista ominaisuutta ovat höyrynpaineen alentaminen, kiehumispisteen nousu ja jäätymispisteen lasku. Tietyllä liuenneen aineen ja liuottimen massasuhteella kaikki kolligatiiviset ominaisuudet ovat kääntäen verrannollisia liuenneen aineen moolimassaan. Elektrolyytit ovat aineita, jotka voivat muodostaa liuoksia, jotka pystyvät johtamaan sähköä tämän liuoksen läpi. Tällaisia liuoksia kutsutaan elektrolyysiliuoksiksi. Ei-elektrolyytit ovat aineita, jotka eivät pysty muodostamaan elektrolyyttisiä liuoksia. Molemmilla näillä tyypeillä (elektrolyytit ja ei-elektrolyytit) on kolligatiivisia ominaisuuksia. avainero elektrolyyttien ja ei-elektrolyyttien kolligatiivisten ominaisuuksien välillä on se, että elektrolyyttien vaikutus kolligatiivisiin ominaisuuksiin on erittäin suuri verrattuna ei-elektrolyyttien vastaavaan.
Mitä ovat elektrolyyttien kolligatiiviset ominaisuudet?
Elektrolyyttien kolligatiiviset ominaisuudet ovat elektrolyyttisten liuosten fysikaalisia ominaisuuksia, jotka riippuvat liuenneiden aineiden määrästä liuenneiden aineiden luonteesta riippumatta. Elektrolyyttisissä liuoksissa olevat liuenneet aineet ovat atomeja, molekyylejä tai ioneja, jotka ovat joko menettäneet tai lisänneet elektroneja tullakseen sähköä johtaviksi.
Kun elektrolyytti liuotetaan liuottimeen, kuten veteen, elektrolyytti erottuu ioneiksi (tai muiksi johtaviksi aineiksi). Siksi yhden elektrolyyttimoolin liuottaminen tuottaa aina kaksi tai useampia moolia johtavia lajeja. Näin ollen elektrolyyttien kolligatiiviset ominaisuudet muuttuvat huomattavasti, kun elektrolyyttiä liuotetaan liuottimeen.
Esimerkiksi jäätymispisteen ja kiehumispisteen muutosten kuvaamiseen käytetty yleinen yhtälö on seuraava:
ΔTb=Kbm ja ΔTf=Kf m
ΔTb on kiehumispisteen nousu, ja ΔTf on jäätymispisteen lasku. Kb ja Kf ovat kiehumispisteen korkeusvakio ja jäätymispisteen laskuvakio. m on liuoksen molaarisuus. Elektrolyyttisille liuoksille yllä olevia yhtälöitä muutetaan seuraavasti:
ΔTb=iKbm ja ΔTf=iKf m
"i" on ionikerroin, joka tunnetaan nimellä Van't Hoff -tekijä. Tämä kerroin on yhtä suuri kuin elektrolyytin antamien ionimoolien lukumäärä. Siksi Van’t Hoff -tekijä voidaan määrittää etsimällä elektrolyytin vapauttamien ionien lukumäärä, kun se liuotetaan liuottimeen. Esimerkiksi NaCl:n Van’t Hoff -tekijän arvo on 2 ja CaCl2:ssa se on 3.
Kuva 01: Kaavio, joka esittää kemiallisen potentiaalin lämpötilaa vastaan ja kuvaa jäätymispisteen laskua ja kiehumispisteen nousua
Näille kolligatiivisille ominaisuuksille annetut arvot eroavat kuitenkin teoreettisesti ennustetuista arvoista. Tämä johtuu siitä, että voi olla liuenneen aineen ja liuottimen vuorovaikutusta, joka vähentää ionien vaikutusta näihin ominaisuuksiin.
Yllä olevia yhtälöitä on muutettu edelleen käytettäväksi heikoille elektrolyyteille. Heikot elektrolyytit hajoavat osittain ioneiksi, joten osa ioneista ei vaikuta kolligatiivisiin ominaisuuksiin. Heikon elektrolyytin dissosiaatioaste (α) voidaan laskea seuraavasti:
α={(i-1)/(n-1)} x 100
Tässä n on heikon elektrolyytin molekyyliä kohti muodostuvien ionien enimmäismäärä.
Mitä ovat ei-elektrolyyttien kolligatiiviset ominaisuudet?
Eielektrolyyttien kolligatiiviset ominaisuudet ovat ei-elektrolyyttisten liuosten fysikaalisia ominaisuuksia, jotka riippuvat liuenneiden aineiden määrästä liuenneiden aineiden luonteesta riippumatta. Ei-elektrolyytit ovat aineita, jotka eivät muodosta johtavia liuoksia, kun ne liuotetaan liuottimeen. Esimerkiksi sokeri on ei-elektrolyytti, koska kun sokeri liuotetaan veteen, se on molekyylimuodossa (ei hajoa ioneiksi). Nämä sokerimolekyylit eivät pysty johtamaan sähkövirtoja liuoksen läpi.
Ei-elektrolyyttisessä liuoksessa olevien liuenneiden aineiden määrä on pienempi kuin elektrolyyttisessä liuoksessa. Siksi ei-elektrolyyttien vaikutus kolligatiivisiin ominaisuuksiin on myös hyvin pieni. Esimerkiksi höyrynpaineen alenemisaste NaCl:a lisäämällä on korkeampi verrattuna sokerin lisäämiseen samanlaiseen liuokseen.
Mitä eroa on elektrolyyttien ja ei-elektrolyyttien kolligatiivisilla ominaisuuksilla?
Elektrolyyttien ja ei-elektrolyyttien kolligatiiviset ominaisuudet |
|
| Elektrolyyttien kolligatiiviset ominaisuudet ovat elektrolyyttisten liuosten fysikaalisia ominaisuuksia, jotka riippuvat liuenneiden aineiden määrästä liuenneiden aineiden laadusta riippumatta. | Eielektrolyyttien kolligatiiviset ominaisuudet ovat ei-elektrolyyttisten liuosten fysikaalisia ominaisuuksia, jotka riippuvat liuenneiden aineiden määrästä liuenneiden aineiden laadusta riippumatta. |
| Solutes | |
| Elektrolyytit tuottavat enemmän liuenneita aineita liuokseen dissosioitumisen kautta; näin ollen kolligatiiviset ominaisuudet muuttuvat huomattavasti. | Eivät elektrolyytit tarjoavat liuokseen vähän liuennutta ainetta, koska dissosiaatiota ei tapahdu; näin ollen kolligatiiviset ominaisuudet eivät muutu merkittävästi. |
| Vaikutus kollektiivisiin ominaisuuksiin | |
| Elektrolyyttien vaikutus kolligatiivisiin ominaisuuksiin on erittäin suuri verrattuna ei-elektrolyytteihin. | Ei-elektrolyyttien vaikutus kolligatiivisiin ominaisuuksiin on hyvin pieni verrattuna elektrolyytteihin. |
Yhteenveto – Elektrolyyttien ja ei-elektrolyyttien yhteisvaikutus
Kolligatiiviset ominaisuudet ovat liuosten fysikaalisia ominaisuuksia, jotka eivät riipu liuenneen aineen luonteesta vaan liuenneiden aineiden määrästä. Ero elektrolyyttien ja ei-elektrolyyttien kolligatiivisten ominaisuuksien välillä on se, että elektrolyyttien vaikutus kolligatiivisiin ominaisuuksiin on erittäin suuri verrattuna ei-elektrolyytteihin.
