電解質：ファントホフ係数

溶液の共生特性は、溶解した溶質粒子の実際の数によって異なります。

非電解質の場合、溶解する各溶質分子は、溶解した溶質分子を1つ生成します。

しかし、塩化ナトリウムなどのイオン性電解質は溶解するとイオンに解離し、共有電解質であるアンモニアガスは水と反応して溶液中のアンモニウムイオンと水酸化物イオンを放出します。

したがって、電解質の場合、溶解する各溶質分子は、溶解した溶質粒子を複数生成します。

したがって、デキストロースなどの非電解質の1 M溶液には、1リットルの溶液中に1モルのデキストロース分子が含まれていますが、塩化カリウムなどの電解質の1 M溶液は、約1モルのカリウムイオンと1モルの塩化物イオンに解離します。これは、1リットルの溶液中に合計2モルのイオンです。

溶質粒子の数が2倍になると、1 M塩化カリウム溶液の浸透圧は1 Mデキストロース溶液の2倍になります。

溶解する溶質が溶液中に形成する粒子のモルと、溶液を作るために添加される溶質のモルとの間の比率は、iで表されるファントホフ因子と呼ばれます。

これは、照合プロパティの測定値を式から計算された値で割ることによって計算されます。

塩化カリウム溶液の凝固点の低下を考えてみましょう。凝固点降下 ΔT f は、塩化カリウムの van't Hoff 因子に、モル凝固点低下定数と溶質のモル濃度を掛けて計算されます。

i が 2 で、水の凝固点低下定数が 1.86 °C/m の場合、0.100 m 塩化カリウム溶液の凝固点低下は 0.372 °C と計算されます。

ただし、0.100 mの塩化カリウム溶液で測定された凝固点のくぼみは0.344°Cです。

この違いは、電解質が溶液中でイオンに解離すると、陽イオンと陰イオンの一部が再結合するためです。この現象をイオン対形成といいます。

塩化鉄(III)や硫酸マグネシウムなど、荷電率の高いイオンを含む強電解質は、強い静電相互作用を形成する可能性があるため、イオンペアを形成する傾向が高くなります。

水酸化アンモニウムなどの弱い電解質の場合、イオンへの解離は不完全です。

したがって、強い電解質と弱い電解質の両方で、van't Hoff係数は予想よりも小さくなります。