Definitie en voorbeelden van colligatieve eigenschappen

Colligatieve eigenschappen zijn eigenschappen van oplossingen die afhangen van het aantal deeltjes in een volume van oplosmiddel (de concentratie) en niet op de massa of identiteit van de opgelost deeltjes. Colligatieve eigenschappen worden ook beïnvloed door temperatuur. Berekening van de eigenschappen werkt alleen perfect voor ideale oplossingen. In de praktijk betekent dit dat de vergelijkingen voor colligatieve eigenschappen alleen mogen worden toegepast om echte oplossingen te verdunnen wanneer een niet-vluchtige opgeloste stof wordt opgelost in een vluchtig vloeibaar oplosmiddel. Voor elke gegeven massaverhouding van opgeloste stof tot oplosmiddel is elke colligatieve eigenschap omgekeerd evenredig met de molaire massa van de opgeloste stof. Het woord "colligative" komt van het Latijnse woord colligatus, wat betekent "samengebonden", verwijzend naar hoe de eigenschappen van een oplosmiddel zijn gebonden aan de concentratie van opgeloste stof in een oplossing.

Wanneer een opgeloste stof aan een oplosmiddel wordt toegevoegd om een ​​oplossing te maken, verdringen de opgeloste deeltjes een deel van het oplosmiddel in de vloeibare fase. Dit vermindert de concentratie van het oplosmiddel per volume-eenheid. In een verdunde oplossing maakt het niet uit wat de deeltjes zijn, maar hoeveel er aanwezig zijn. Dus bijvoorbeeld CaCl oplossen₂ zou volledig drie deeltjes opleveren (één calciumion en twee chloride-ionen), terwijl het oplossen van NaCl slechts twee deeltjes zou opleveren (een natriumion en een chloride-ion). Het calciumchloride zou een groter effect hebben op de colligatieve eigenschappen dan het tafelzout. Daarom is calciumchloride bij lagere temperaturen een effectiever ontdooimiddel dan gewoon zout.

Voorbeelden van colligatieve eigenschappen zijn onder meer dampdruk verlagen, vriespunt depressie, osmotische druk, en verhoging van het kookpunt. Als u bijvoorbeeld een snufje zout aan een kopje water toevoegt, bevriest het water bij een lagere temperatuur dan het normaal gesproken zou koken bij een hogere temperatuur, een lagere dampdruk hebben en verandert de osmotische druk. Hoewel colligatieve eigenschappen over het algemeen worden overwogen voor niet-vluchtige opgeloste stoffen, geldt het effect ook voor vluchtige opgeloste stoffen (hoewel het misschien moeilijker te berekenen is). Voor voorbeeld, het toevoegen van alcohol (een vluchtige vloeistof) aan water verlaagt het vriespunt beneden dat gewoonlijk wordt gezien voor pure alcohol of puur water. Dit is de reden waarom alcoholische dranken dat meestal niet doen bevriezen in een huisvriezer.

De vriespuntverlaging kan worden berekend uit de vergelijking:

ΔT = iK_fm
waar
ΔT = temperatuurverandering in ° C
i = van 't Hoff-factor
K_f = molale vriespuntverlaging constant of cryoscopische constante in ° C kg / mol
m = molaliteit van de opgeloste stof in mol opgeloste stof / kg oplosmiddel

Hoogte van het kookpunt kan worden berekend uit de vergelijking:

ΔT = K_bm

waar
K_b = ebullioscopische constante (0,52 ° C kg / mol voor water)
m = molaliteit van de opgeloste stof in mol opgeloste stof / kg oplosmiddel

Wilhelm Ostwald introduceerde in 1891 het concept van colligatieve eigenschappen. Hij stelde eigenlijk drie categorieën opgeloste eigenschappen voor:

1. Colligatieve eigenschappen zijn alleen afhankelijk van de concentratie en temperatuur van de opgeloste stof, niet van de aard van de opgeloste deeltjes.
2. Constitutionele eigenschappen zijn afhankelijk van de moleculaire structuur van de opgeloste deeltjes in een oplossing.
3. Additieve eigenschappen zijn de som van alle eigenschappen van de deeltjes. Additieve eigenschappen zijn afhankelijk van de molecuulformule van de opgeloste stof. Een voorbeeld van een additieve eigenschap is massa.