Primjeri pitanja koja raspravljaju o koligativnim svojstvima rješenja
Koligativna svojstva rastvora su svojstva koja zavise samo od broja čestica rastvorene supstance u rastvoru, a ne od vrste ili prirode rastvorene supstance. Postoje četiri glavne vrste koligativnih svojstava: snižavanje pritiska pare, povišenje tačke ključanja, snižavanje tačke smrzavanja i osmotski pritisak. U ovom članku ćemo razmotriti nekoliko primjera problema i razmotriti svako koligativno svojstvo rastvora.
1. Smanjenje pritiska pare (Raoultov zakon)
Primjer problema:
Rastvorite 18 grama uree (NH2CONH2) u 200 grama vode. Koliko se smanjio napon pare rastvora ako je napon pare čiste vode na određenoj temperaturi 23.8 mmHg? (Molarna masa uree = 60 g/mol)
Diskusija:
Da bismo izračunali snižavanje napona pare, moramo izračunati molarni udio rastvorene supstance.
1. Izračunajte broj molova uree:
\[
\text{Broj molova uree} = \frac{18 \text{ g}}{60 \text{ g/mol}} = 0.3 \text{ mol}
\]
2. Izračunajte broj molova vode:
\[
\text{Molarna masa vode} = 18 \text{ g/mol}
\]
\[
\text{Broj molova vode} = \frac{200 \text{ g}}{18 \text{ g/mol}} = 11.11 \text{ mol}
\]
3. Izračunajte molarni udio rastvorene supstance:
\[
x_{\text{urea}} = \frac{0.3 \text{ mol}}{0.3 \text{ mol} + 11.11 \text{ mol}} = 0.0265
\]
4. Smanjenje napona pare:
\[
ΔP = P_0 x urea = 23.8 mmHg x 0.0265 = 0.63 mmHg
\]
2. Povišenje tačke ključanja
Primjer problema:
Kolika je tačka ključanja rastvora koji sadrži 1 mol NaCl/kg vode? Kf za vodu je 0.52 °C/m.
Diskusija:
NaCl u rastvoru disocira na 2 iona (Na+ i Cl-), tako da je van 't Hoffov faktor (i) jednak 2.
1. Izračunajte molalnost rastvora (m):
\[
m = \frac{1 \text{ mol}}{1 \text{ kg}} = 1 \text{ m}
\]
2. Povišenje tačke ključanja:
\[
ΔT_b = i K_b m = 2 0.52 °C/m 1 m = 1.04 °C
\]
Dakle, povećanje tačke ključanja rastvora je 1.04 °C.
3. Depresija tačke smrzavanja
Primjer problema:
Izračunajte sniženje tačke smrzavanja rastvora koji sadrži 0.5 mola glukoze (C6H12O6)/kg vode. Kf za vodu je 1.86 °C/m.
Diskusija:
Glukoza se ne disocira u rastvoru, tako da je van 't Hoffov faktor (i) jednak 1.
1. Izračunajte molalnost rastvora (m):
\[
m = \frac{0.5 \text{ mol}}{1 \text{ kg}} = 0.5 \text{ m}
\]
2. Sniženje tačke smrzavanja:
\[
ΔT_f = i K_f m = 1 1.86 °C/m 0.5 m = 0.93 °C
\]
Dakle, sniženje tačke smrzavanja rastvora je 0.93 °C.
4. Osmotski pritisak
Primjer problema:
Izračunajte osmotski pritisak 0.1 M rastvora uree na 27 °C. (R = 0.0821 L·atm/K·mol)
Diskusija:
Osmotski pritisak (\(\pi\)) se može izračunati pomoću formule:
\[
\pi = MRT
\]
1. Pretvorite temperaturu u Kelvine:
\[
T = 27 °C + 273.15 = 300.15 K
\]
2. Izračunajte osmotski pritisak:
\[
π = 0.1 M × 0.0821 L·atm/K·mol} × 300.15 K
\]
\[
\pi = 2.461 \text{ atm}
\]
Dakle, osmotski pritisak rastvora je 2.461 atm.
Zaključak
Koligativna svojstva rastvora pružaju jednostavan, ali snažan uvid u to kako se rastvori ponašaju na osnovu broja čestica rastvorene supstance. Kroz gore navedene primjere možemo razumjeti kako izračunati snižavanje pritiska pare, povišenje tačke ključanja, snižavanje tačke smrzavanja i osmotski pritisak rastvora. Nadamo se da će ova objašnjenja i primjeri biti korisni u razumijevanju koncepta koligativnih svojstava rastvora i njihove primjene u svakodnevnom životu, industrijskim procesima i naučnim istraživanjima.
