Cwestiynau enghreifftiol yn trafod priodweddau cyfunol atebion
Priodweddau cydlynol toddiannau yw priodweddau sy'n dibynnu ar nifer y gronynnau hydoddyn mewn toddiant yn unig, nid ar fath na natur yr hydoddyn. Mae pedwar prif fath o briodweddau cydlynol: gostwng pwysedd anwedd, codi pwynt berwi, gostwng pwynt rhewi, a phwysedd osmotig. Yn yr erthygl hon, byddwn yn trafod sawl problem enghreifftiol ac yn trafod pob priodwedd gydlynol toddiannau.
1. Gostyngiad mewn Pwysedd Anwedd (Deddf Raoult)
Enghraifft o broblemau:
Toddwch 18 gram o wrea (NH2CONH2) mewn 200 gram o ddŵr. Beth yw'r gostyngiad ym mhwysedd anwedd y toddiant os yw pwysedd anwedd dŵr pur ar dymheredd penodol yn 23.8 mmHg? (Màs molar wrea = 60 g/mol)
Trafodaeth:
I gyfrifo'r gostyngiad pwysedd anwedd, rhaid i ni gyfrifo ffracsiwn mol yr hydoddyn.
1. Cyfrifwch nifer y molau o wrea:
\[
\text{Nifer molau o wrea} = \frac{18 \text{ g}}{60 \text{ g/mol}} = 0.3 \text{ mol}
\]
2. Cyfrifwch nifer y molau o ddŵr:
\[
\text{Màs molar dŵr} = 18 \text{ g/mol}
\]
\[
\text{Nifer molau o ddŵr} = \frac{200 \text{ g}}{18 \text{ g/mol}} = 11.11 \text{ mol}
\]
3. Cyfrifwch ffracsiwn mol yr hydoddyn:
\[
x_{\text{wrea}} = \frac{0.3 \text{ mol}}{0.3 \text{ mol} + 11.11 \text{ mol}} = 0.0265
\]
4. Gostyngiad mewn pwysau anwedd:
\[
ΔP = P₁₀ x₀₀ = 23.8 mmHg × 0.0265 = 0.63 mmHg
\]
2. Uchder Berwbwynt
Enghraifft o broblemau:
Beth yw uchder berwbwynt hydoddiant sy'n cynnwys 1 mol NaCl/kg o ddŵr? Kf ar gyfer dŵr yw 0.52 °C/m.
Trafodaeth:
Mae NaCl mewn hydoddiant yn daduno'n 2 ïon (Na+ a Cl-), felly mae ffactor van 't Hoff (i) yn 2.
1. Cyfrifwch folaledd y toddiant (m):
\[
m = \frac{1 \text{ mol}}{1 \text{ kg}} = 1 \text{ m}
\]
2. Uchder pwynt berwi:
\[
ΔTb = i Kb m = 2 0.52 °C/m 1 m = 1.04 °C
\]
Felly, y cynnydd ym mhwynt berwi'r toddiant yw 1.04 °C.
3. Iselder Rhewbwynt
Enghraifft o broblemau:
Cyfrifwch y gostyngiad rhewbwynt mewn hydoddiant sy'n cynnwys 0.5 mol o glwcos (C6H12O6)/kg o ddŵr. Kf ar gyfer dŵr yw 1.86 °C/m.
Trafodaeth:
Nid yw glwcos yn daduno mewn hydoddiant, felly mae ffactor van 't Hoff (i) yn 1.
1. Cyfrifwch folaledd y toddiant (m):
\[
m = \frac{0.5 \text{ mol}}{1 \text{ kg}} = 0.5 \text{ m}
\]
2. Gostyngiad pwynt rhewi:
\[
ΔT_f = i ⋅K_f ⋅m = 1 ⋅1.86 °C/m ⋅0.5 m = 0.93 °C
\]
Felly, mae iselder pwynt rhewi'r toddiant yn 0.93 °C.
4. Pwysedd Osmotig
Enghraifft o broblemau:
Cyfrifwch bwysau osmotig hydoddiant wrea 0.1 M ar 27 °C. (R = 0.0821 L·atm/K·mol)
Trafodaeth:
Gellir cyfrifo pwysedd osmotig (\(\pi\)) gan ddefnyddio'r fformiwla:
\[
\pi = MRT
\]
1. Trosi tymheredd i Kelvin:
\[
T = 27 °C + 273.15 = 300.15 K
\]
2. Cyfrifwch y pwysedd osmotig:
\[
π = 0.1 M ⋅ 0.0821 L·atm/K·mol ⋅ 300.15 K
\]
\[
\pi = 2.461 \text{ atm}
\]
Felly, pwysedd osmotig yr hydoddiant yw 2.461 atm.
Casgliad
Mae priodweddau cyfuniadol toddiannau yn rhoi cipolwg syml ond pwerus ar sut mae toddiannau'n ymddwyn yn seiliedig ar nifer y gronynnau hydoddyn. Trwy'r enghreifftiau uchod, gallwn ddeall sut i gyfrifo gostwng pwysedd anwedd, codiad pwynt berwi, iselder pwynt rhewi, a phwysedd osmotig toddiant. Gobeithio bod yr esboniadau a'r enghreifftiau hyn yn ddefnyddiol wrth ddeall y cysyniad o briodweddau cyfuniadol toddiannau a'u cymwysiadau mewn bywyd bob dydd, prosesau diwydiannol, ac ymchwil wyddonol.
