Ποιες είναι οι συλλογικές ιδιότητες;

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Ο Γερμανός χημικός Wilhelm Ostwald ήταν ο πρώτος που εισήγαγε την έννοια των συλλογικών ιδιοτήτων το 1891. Αυτό το όνομα προέκυψε από την εργασία του για τις ιδιότητες των διαλυμένων ουσιών, συμπεριλαμβανομένων:

  1. Συλλογικές ιδιότητες: εξαρτώνται μόνο από τη συγκέντρωση και τη θερμοκρασία της διαλυμένης ουσίας και όχι από τον τύπο των σωματιδίων της διαλυμένης ουσίας.
  2. Συστατικές ιδιότητες: είναι αυτές που εξαρτώνται από τη μοριακή δομή των σωματιδίων της διαλυμένης ουσίας σε ένα διάλυμα.
  3. Προσθετικές ιδιότητες: που είναι το άθροισμα όλων των ιδιοτήτων των σωματιδίων και εξαρτώνται από τον μοριακό τύπο της διαλυμένης ουσίας. Για παράδειγμα, η μάζα.

Οι συλλογικές ιδιότητες δεν σχετίζονται με το μέγεθος ή οποιαδήποτε άλλη ιδιότητα των διαλυμένων ουσιών, αλλά μόνο με τον αριθμό των σωματιδίων στη διαλυμένη ουσία. Αυτές οι ιδιότητες είναι το αποτέλεσμα της επίδρασης των σωματιδίων διαλυμένης ουσίας υπό πίεση ατμών διαλύτη.

Παραδείγματα συλλογικών ιδιοτήτων

Οι συλλογικές ιδιότητες είναι:

  • Οσμωτική πίεση
  • βολοσκοπική ανύψωση
  • κρυοσκοπική κάθοδος
  • Πτώση πίεσης ατμών διαλύτη

οσμωτική πίεση

Η ωσμωτική πίεση σχετίζεται με τις έννοιες της διάχυσης και της όσμωσης. Ορίζεται ως η κλίση για αραίωση ενός διαλύματος που διαχωρίζεται από τον διαλύτη με μια ημιπερατή μεμβράνη. Η διαλυμένη ουσία ασκεί οσμωτική πίεση όταν βρίσκεται αντιμέτωπη με τον διαλύτη εάν δεν μπορεί να διασχίσει τη μεμβράνη που τα χωρίζει.

Μπορούμε επίσης να πούμε ότι η οσμωτική πίεση ενός διαλύματος είναι ισοδύναμη με τη μηχανική πίεση που απαιτείται για να αποτραπεί η είσοδος νερού όταν αυτό διαχωρίζεται από τον διαλύτη από μια ημιπερατή μεμβράνη.

Η ωσμωτική πίεση μετριέται με το οσμόμετρο. Πρόκειται για ένα δοχείο που κλείνει στο κάτω μέρος από μια ημιπερατή μεμβράνη. Στο πάνω μέρος έχει ένα έμβολο. Εάν ένα διάλυμα εισαχθεί στο δοχείο και στη συνέχεια βυθιστεί σε απεσταγμένο νερό, διέρχεται από την ημιπερατή μεμβράνη και ασκεί πίεση που είναι ικανή να ανυψώσει το έμβολο. Με αυτόν τον τρόπο, υποβάλλοντας το έμβολο σε κατάλληλη μηχανική πίεση, είναι δυνατό να αποτραπεί η διέλευση του νερού στο διάλυμα.

Η ωσμωτική πίεση είναι μια από τις πιο σημαντικές συλλογικές ιδιότητες, ειδικά σε βιολογικό επίπεδο επειδή υπάρχει στη λειτουργία των κυττάρων και σε άλλες διεργασίες στον οργανισμό των ζωντανών όντων.

Ebulliscopic ανύψωση

Η βουλλοσκοπική ανύψωση σχετίζεται με το σημείο βρασμού ενός υγρού. Η θερμοκρασία βρασμού είναι αυτή της οποίας η τάση ατμών είναι ίση με την ατμοσφαιρική πίεση.

Εάν η τάση ατμών μειωθεί, εμφανίζεται αύξηση της θερμοκρασίας βρασμού. Αυτή η αύξηση είναι ανάλογη με το μοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας. Η αύξηση της θερμοκρασίας βρασμού (συντομογραφία DTe) είναι ανάλογη με τη μοριακή συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας. Εκφράζεται με την ακόλουθη εξίσωση:

DTe = Κεμ

Η βουλλοσκοπική σταθερά (Ke) είναι γνωστή ως το χαρακτηριστικό κάθε διαλύτη ανεξάρτητα από τον τύπο της διαλυμένης ουσίας. Για το νερό, η τιμή της σταθεράς βρασμού είναι 0,52 ºC/mol/Kg. Αυτό σημαίνει ότι ένα μοριακό διάλυμα οποιασδήποτε διαλυμένης ουσίας στο νερό παρουσιάζει βολοσκοπική ανύψωση 0,52ºC.

κρυοσκοπική κάθοδος

Η κρυοσκοπική κάθοδος σχετίζεται με το σημείο πήξης ενός υγρού. Η θερμοκρασία πήξης των διαλυμάτων είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία πήξης του διαλύτη. Επομένως, η κατάψυξη συμβαίνει όταν η τάση ατμών του υγρού είναι ίση με την τάση ατμών του στερεού. Αυτό εκφράζεται ως εξής:

DTc = Kcm

Η κρυοσκοπική μείωση ονομάζεται « Tc» και η μοριακή συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας « .

Η κρυοσκοπική σταθερά του διαλύτη ονομάζεται “Kc”. Στην περίπτωση του νερού, η τιμή της κρυοσκοπικής σταθεράς είναι 1,86 ºC/mol/Kg. Δηλαδή, τα μοριακά διαλύματα (m=1) οποιασδήποτε διαλυμένης ουσίας στο νερό παγώνουν στους -1,86 ºC.

Πτώση πίεσης ατμών διαλύτη

Η τάση ατμών ενός διαλύτη πέφτει όταν προστίθεται μια μη πτητική διαλυμένη ουσία σε αυτόν. Αυτή η επίδραση συμβαίνει επειδή:

  • Ο αριθμός των μορίων του διαλύτη στην ελεύθερη επιφάνεια μειώνεται.
  • Μεταξύ των μορίων της διαλυμένης ουσίας και εκείνων του διαλύτη εμφανίζονται ελκτικές δυνάμεις, καθιστώντας τη μετατροπή τους σε ατμό πιο δύσκολη.

Με άλλα λόγια, όταν προσθέτουμε περισσότερη διαλυμένη ουσία, παρατηρείται χαμηλότερη τάση ατμών. Επομένως, η πτώση της τάσης ατμών του διαλύτη σε ένα διάλυμα είναι ανάλογη με το μοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας.

Αυτό μπορεί να εκφραστεί με τον ακόλουθο τύπο:

ΔP= x s P 0

Στην περίπτωση αυτή, το x s είναι το μοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας και το P 0 δείχνει την τάση ατμών του διαλύτη.

Πώς λειτουργούν οι συλλογικές ιδιότητες;

Η λειτουργία των συλλογικών ιδιοτήτων είναι εμφανής όταν μια διαλυμένη ουσία προστίθεται σε έναν διαλύτη για να σχηματιστεί ένα διάλυμα. Εκεί τα διαλυμένα σωματίδια μετατοπίζουν ένα μέρος του διαλύτη σε υγρή κατάσταση, μειώνοντας τη συγκέντρωση του διαλύτη ανά μονάδα όγκου. Σε ένα αραιό διάλυμα, δεν έχει σημασία ποια σωματίδια είναι αλλά πόσα είναι. Για παράδειγμα, με διάλυση χλωριούχου ασβεστίου (CaCL 2) παράγονται συνολικά τρία σωματίδια: ένα ιόν ασβεστίου και δύο ιόντα χλωρίου. Από την άλλη, αν διαλύσουμε επιτραπέζιο αλάτι ή χλωριούχο νάτριο (NaCl) θα λάβουμε δύο σωματίδια: ένα ιόν νατρίου και ένα ιόν χλωρίου. Σε αυτή την περίπτωση, το χλωριούχο ασβέστιο θα είχε μεγαλύτερη επίδραση στις συλλογικές ιδιότητες από το επιτραπέζιο αλάτι. Επομένως, το χλωριούχο ασβέστιο είναι πιο αποτελεσματικός παράγοντας αποπάγωσης σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από το κοινό αλάτι.

Αν και γενικά λαμβάνονται υπόψη οι συλλογικές ιδιότητες για τις μη πτητικές ουσίες, το αποτέλεσμα ισχύει επίσης για πτητικές διαλυμένες ουσίες όπως το αλάτι. Αν προσθέσουμε μια πρέζα αλάτι σε ένα φλιτζάνι νερό, το νερό θα παγώσει σε χαμηλότερη θερμοκρασία από την κανονική, θα βράσει σε υψηλότερη θερμοκρασία, θα έχει χαμηλότερη τάση ατμών και θα αλλάξει την οσμωτική του πίεση. 

Ένα άλλο απλό παράδειγμα είναι η προσθήκη αλκοόλης, ενός πτητικού υγρού, στο νερό. Με αυτόν τον τρόπο μειώνεται το σημείο πήξης που έχει συνήθως το καθαρό οινόπνευμα ή το νερό, γι’ αυτό και τα αλκοολούχα ποτά συνήθως δεν παγώνουν σε οικιακό ψυγείο.

Βιβλιογραφία

  • García Bello, D. Όλα είναι θέμα χημείας . (2016). Ισπανία. Paidos Iberica.
  • Nguyen-Kim, MT Η ζωή μου είναι χημεία . (2020). Ισπανία. Editorial Ariel.
  • Masterton, WL; Hurley, C.N. Chemistry: Principles and Reactions . (2003, 4η έκδοση). Ισπανία. B&W.
-Διαφήμιση-

mm
Cecilia Martinez (B.S.)
Cecilia Martinez (Licenciada en Humanidades) - AUTORA. Redactora. Divulgadora cultural y científica.

Artículos relacionados