12.12

Электролиты: фактор Вант-Гоффа

31.3K views03:08 min

Коллигативные свойства раствора зависят от реального количества растворенных частиц растворенного вещества. Для неэлектролита каждая молекула растворенного вещества, которая растворяется, дает одну молекулу растворенного вещества. Однако ионные электролиты, такие как хлорид натрия, при растворении диссоциируют на ионы, в то время как газообразный аммиак, ковалентный электролит, реагирует с водой с образованием ионов аммония и гидроксида в растворе.

Таким образом, для электролитов каждая растворяющаяся молекула растворенного вещества дает более одной растворенной частицы растворенного вещества. Таким образом, одно-молярный раствор неэлектролита, такого как декстроза, будет иметь 1 моль молекул декстрозы в 1 литре раствора, тогда как одно-молярный раствор электролита, такого как хлорид калия, будет диссоциировать на почти 1 моль ионов калия и 1 моль ионов хлора, всего 2 моля ионов в 1 литре раствора. При удвоении количества растворенных частиц осмотическое давление одно-молярного раствора хлорида калия будет вдвое больше, чем у одно-молярного раствора декстрозы.

Отношение между молями частиц, которые растворенное вещество образует в растворе, и молями растворенного вещества, добавляемого для приготовления раствора, называется коэффициентом Вант-Гоффа, представленным i. Оно рассчитывается путем деления измеренного значения коллигативного свойства на значение, вычисленное по формуле. Рассмотрим снижение точки замерзания раствора хлорида калия.

Снижение точки замерзания ΔTf рассчитывается путем умножения коэффициента Вант-Гоффа хлорида калия на молярную константу снижения точки замерзания и количество молях растворенного вещества. Если i равно 2, а постоянная снижения точки замерзания воды составляет 1, 86 градуса Цельсия на моль, то понижение температуры замерзания 0, 100 М раствора хлорида калия рассчитывается как 0, 372 градуса Цельсия. Однако измеренное снижение точки замерзания для 0, 100 М раствора хлорида калия составляет 0, 344 градуса Цельсия.

Это различие существует потому, что, когда электролит диссоциирует на ионы в растворе, некоторые катионы и анионы рекомбинируют. Это явление называется образованием ионных пар. Сильные электролиты с сильно заряженными ионами, такие как хлорид железа и сульфат магния, могут образовывать сильные электростатические взаимодействия и, таким образом, имеют большую тенденцию к образованию ионных пар.

У слабых электролитов, таких как гидроксид аммония, диссоциация на ионы неполная. Таким образом, как для сильных, так и для слабых электролитов коэффициент Вант-Гоффа меньше ожидаемого.

Overview

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

коллигативные свойства электролитов

коллигативные свойства of a раствор зависит только от количества, а не от идентичности, растворенных видов растворённое вещество. Термины концентрации в уравнениях для различных видов коллигативные свойства (снижение точки замерзания, повышение точки кипения, осмотическое давление) относятся ко всем видам растворённое вещество, присутствующим в раствор. Нонэлектролиты растворяются физически без диссоциации или других сопутствующих процессов. Каждая молекула, растворяясь, образует одну растворенную молекулу растворённое вещество. Однако растворение электролита не так просто, как показано на двух общих примерах ниже:

Учитывая первый из этих примеров и предполагая полную диссоциацию, раствор водный раствор NaCl длиной 1.0 м содержит 2.0 молей ионов (1.0 моль Na⁺ и 1.0 моль CL⁾ на каждый килограмм воды, и ожидается, что его температура замерзания будет ниже

Однако при фактической подготовке раствор и измерении его снижения точки замерзания получается значение 3.4 °C. Аналогичные расхождения наблюдаются и в отношении других ионных соединений, а различия между измеренными и ожидаемыми значениями коллигативных свойств обычно становятся более значительными по мере увеличения концентраций растворённое вещество. Эти наблюдения свидетельствуют о том, что ионы хлорида натрия (и других сильных электролитов) не полностью диссоциируются в раствор.

Чтобы это было учтено и избежать ошибок, сопровождающих предположение о полной диссоциации, используется экспериментально измеряемый параметр, названный в честь лауреата Нобелевской премии немецкого химика Якобуса Хенрика ва не Хофф. Коэффициент VA’t Hoff (i) определяется как отношение частиц растворённое вещество в раствор к количеству растворенных формул:

В 1923 году химики Питер Дебай и Эрих Хюккель предложили теорию, чтобы объяснить кажущуюся неполную ионизацию сильных электролитов. Они предполагали, что, хотя интерионная притяжение в водном растворе раствор значительно снижается сольватация ионов и изолирующее действие полярного растворителя, оно не полностью обнуляется. Остаточные аттракционы не позволяют ионам вести себя как полностью независимые частицы. В некоторых случаях положительный и отрицательный ион может на самом деле коснуться, давая разрешимость, которая называется ионной парой. Таким образом, активность – или эффективная концентрация – какого-либо конкретного иона меньше, чем та, что указана фактической концентрацией. Ионы становятся все более и более широко отделенными, поскольку раствор становится все более разбавленным, а остаточные интерионные аттракционы становятся все меньше и меньше. Таким образом, в чрезвычайно разбавленных растворах эффективная концентрация ионов (их деятельность) по существу равна фактической концентрации. Для растворов 0.05 м значение i для NaCl равно 1.9, в отличие от идеального значения 2.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 11.4: коллигативные свойства.

Transcript

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Коллигативные свойства раствора зависят от реального количества растворенных частиц растворенного вещества. Для неэлектролита каждая молекула растворенного вещества, которая растворяется, дает одну молекулу растворенного вещества. Однако ионные электролиты, такие как хлорид натрия, при растворении диссоциируют на ионы, в то время как газообразный аммиак, ковалентный электролит, реагирует с водой с образованием ионов аммония и гидроксида в растворе.

Таким образом, для электролитов каждая растворяющаяся молекула растворенного вещества дает более одной растворенной частицы растворенного вещества. Таким образом, одно-молярный раствор неэлектролита, такого как декстроза, будет иметь 1 моль молекул декстрозы в 1 литре раствора, тогда как одно-молярный раствор электролита, такого как хлорид калия, будет диссоциировать на почти 1 моль ионов калия и 1 моль ионов хлора, всего 2 моля ионов в 1 литре раствора. При удвоении количества растворенных частиц осмотическое давление одно-молярного раствора хлорида калия будет вдвое больше, чем у одно-молярного раствора декстрозы.

Отношение между молями частиц, которые растворенное вещество образует в растворе, и молями растворенного вещества, добавляемого для приготовления раствора, называется коэффициентом Вант-Гоффа, представленным i. Оно рассчитывается путем деления измеренного значения коллигативного свойства на значение, вычисленное по формуле. Рассмотрим снижение точки замерзания раствора хлорида калия.

Снижение точки замерзания ΔTf рассчитывается путем умножения коэффициента Вант-Гоффа хлорида калия на молярную константу снижения точки замерзания и количество молях растворенного вещества. Если i равно 2, а постоянная снижения точки замерзания воды составляет 1, 86 градуса Цельсия на моль, то понижение температуры замерзания 0, 100 М раствора хлорида калия рассчитывается как 0, 372 градуса Цельсия. Однако измеренное снижение точки замерзания для 0, 100 М раствора хлорида калия составляет 0, 344 градуса Цельсия.

Это различие существует потому, что, когда электролит диссоциирует на ионы в растворе, некоторые катионы и анионы рекомбинируют. Это явление называется образованием ионных пар. Сильные электролиты с сильно заряженными ионами, такие как хлорид железа и сульфат магния, могут образовывать сильные электростатические взаимодействия и, таким образом, имеют большую тенденцию к образованию ионных пар.

У слабых электролитов, таких как гидроксид аммония, диссоциация на ионы неполная. Таким образом, как для сильных, так и для слабых электролитов коэффициент Вант-Гоффа меньше ожидаемого.

Explore More Videos

Van t Hoff Factor

Colligative Properties

Non electrolyte

Ionic Electrolytes

Covalent Electrolyte

Solute Particles

Dissolved Solute Molecules

Solute Molecule

Potassium Chloride

Osmotic Pressure

Moles Of Particles

Van t Hoff Factor

Colligative Property

Freezing Point Depression