Électrolytes : facteur de van 't Hoff

Les propriétés colligatives d'une solution dépendent du nombre réel de particules de soluté dissoutes. Pour un non-électrolyte, chaque molécule de soluté qui se dissout donne une molécule de soluté dissoute. Cependant, les électrolytes ioniques, tels que le chlorure de sodium, se dissocient en ions une fois dissous, tandis que le gaz ammoniac, un électrolyte covalent, réagit avec l'eau pour libérer des ions ammonium et hydroxyde en solution.

Donc, pour les électrolytes, chaque molécule de soluté qui se dissout donne plus d'une particule de soluté dissous. Ainsi, une solution 1 molaire d'un non-électrolyte tel que le dextrose, aura 1 mole de molécules de dextrose dans une solution d'un litre, alors qu'une solution de 1 molaire d'un électrolyte tel que le chlorure de potassium se dissocie en près d'1 mole d'ions de potassium et 1 mole d'ions de chlorure, soit un total de 2 moles d'ions dans une solution d'1 litre. Avec le double du nombre de particules de soluté, la pression osmotique d'une solution de chlorure de potassium 1 molaire sera deux fois celle d'une solution de dextrose de 1 molaire.

Le rapport entre les moles de particules qu'un soluté dissolvant se forme en solution et les moles de soluté ajoutées pour faire une solution est appelée le facteur de van't Hoff, représenté par i. Il est calculé en divisant la valeur mesurée d'une propriété colligative par la valeur calculée à partir d'une formule. Considérons la dépression du point de congélation d'une solution de chlorure de potassium.

La dépression du point de congélation, ΔTf, est calculé en multipliant le facteur van't Hoff pour le chlorure de potassium avec la constante de dépression du point de congélation molaire et la molalité du soluté. Si i vaut 2 et que la dépression du point de congélation est constante pour l'eau est de 1, 86 Degrés Celsius par molale, la dépression du point de congélation d'un potassium de 0, 100 molaire la solution de chlorure est calculée à 0, 372 Degrés Celsius. Cependant, la dépression du point de congélation mesurée pour un 0, 100 la solution molaire de chlorure de potassium est de 0, 344 degrés Celsius.

Cette différence existe parce que lorsqu'un électrolyte se dissocie en ions en solution, certains des cations et anions recombinent. Ce phénomène s'appelle l'appariement d'ions. Électrolytes fortes avec des ions hautement chargés, comme le chlorure de fer et le sulfate de magnésium, peuvent former de fortes interactions électrostatiques et ont donc une plus grande tendance à former des paires d'ions.

Pour les électrolytes faibles, tels que l'hydroxyde d'ammonium, la dissociation en ions est incomplète. Ainsi, pour les électrolytes forts et faibles, le facteur van't Hoff est inférieur aux attentes.