ხსნარის ორთქლის წნევის შემცირების შესახებ სადისკუსიო კითხვის მაგალითი

ხსნარების ორთქლის წნევის შემცირების შესახებ კითხვებისა და განხილვის მაგალითები

ხსნარის ორთქლის წნევის შემცირება (ორთქლის წნევის დაქვეითება) ხსნარების კოლიგატიური თვისებაა, რომელიც დამოკიდებულია მხოლოდ გახსნილი ნაწილაკების რაოდენობაზე და არა ამ ნაწილაკების ქიმიურ ბუნებაზე. გაგების გასაადვილებლად, ამ კონცეფციას რამდენიმე მაგალითისა და დეტალური განხილვის საშუალებით განვიხილავთ.

ორთქლის წნევის ვარდნის ძირითადი კონცეფცია

როდესაც აქროლადი ნივთიერება იხსნება გამხსნელში ხსნარის წარმოსაქმნელად, ხსნარის ორთქლის წნევა, როგორც წესი, უფრო დაბალია, ვიდრე სუფთა გამხსნელის ორთქლის წნევა იმავე ტემპერატურაზე. ეს ფენომენი ცნობილია, როგორც ორთქლის წნევის შემცირება. ამ პროცესის ძირითადი მიზეზი არის გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკების არსებობა, რომლებიც ამცირებენ გამხსნელის მოლეკულების აირისებრ ფაზაში გადასვლის ალბათობას, რითაც მცირდება ორთქლის წნევა.

ორთქლის წნევის ეს შემცირება შეიძლება გამოითვალოს ფორმულის გამოყენებით:

\[ \დელტა P = P^\text{0} – P \]

სად:
– \( \დელტა P \) არის ორთქლის წნევის შემცირება.
– \( P^\text{0} \) არის სუფთა გამხსნელის ორთქლის წნევა.
– \(P \) არის ხსნარის ორთქლის წნევა.

ორთქლის წნევის ვარდნა ასევე შეიძლება გამოისახოს რაულტის განტოლების გამოყენებით შემდეგნაირად:

\[ \დელტა P = x_{\text{solute}} \cdot P^\text{0} \]

სად:
– \(x_{\text{გამხსნელი ნივთიერება}} \) არის გახსნილი ნივთიერების მოლური წილი.

შემდეგი მაგალითებისთვის, ვთქვათ, რომ სტანდარტულ პირობებში გვაქვს სუფთა გამხსნელი და სხვადასხვა გახსნილი ნივთიერება.

მაგალითი კითხვა 1

კითხვა:

დავუშვათ, რომ გვაქვს ხსნარი, რომელიც შედგება 10 გრამი შარდოვანას (NH2CONH2)გან, რომელიც გახსნილია 90 გრამ წყალში. სუფთა წყლის ორთქლის წნევა გარკვეულ ტემპერატურაზე 23.76 mmHg-ია. გამოთვალეთ ხსნარის ორთქლის წნევა.

დისკუსია:

ნაბიჯი 1: გამოთვალეთ შარდოვანას და წყლის მოლების რაოდენობა.
– შარდოვანას მოლური მასა (NH\(_2\)CONH\(_2\)): 60 გ/მოლი.
– შარდოვანას მოლების რაოდენობა:
მოლ შარდოვანა = 10 გ (60 გ/მოლ) = 0.167 მოლ

– წყლის მოლური მასა (H\(_2\)O): 18 გ/მოლი.
- წყლის მოლების რაოდენობა:
\[ \text{წყლის მოლები} = \frac{90\text{g}}{18\text{გ/მოლ}} = 5 \text{მოლი} \]

ნაბიჯი 2: გამოთვალეთ შარდოვანას მოლური ფრაქცია.
\[ x_{\text{შარდოვანა}} = \frac{\text{მოლი შარდოვანა}}{\text{მოლი შარდოვანა} + \text{მოლი წყალი}} = \frac{0.167}{0.167 + 5} = 0.0326 \]

ნაბიჯი 3: გამოთვალეთ ორთქლის წნევის ვარდნა.
\[ \დელტა P = x_{\text{შარდოვანა}} \cdot P^\text{0}_{\text{ჰაერი}} \]
\[ \დელტა P = 0.0326 \cdot 23.76 \text{ მმ.ვწყ.სვ} = 0.774 \text{ მმ.ვწყ.სვ} \]

ნაბიჯი 4: გამოთვალეთ ხსნარის ორთქლის წნევა.
\[ P_{\text{ხსნარი}} = P^\text{0}_{\text{წყალი}} – \დელტა P \]
\[ P_{\text{ხსნარი}} = 23.76 \text{ მმ.ვწყ.სვ} – 0.774 \text{ მმ.ვწყ.სვ} = 22.986 \text{ მმ.ვწყ.სვ} \]

მაგალითი კითხვა 2

კითხვა:

ხსნარი მზადდება 58.5 გ ნატრიუმის ქლორიდის (NaCl) 200 გ წყალში გახსნით. გამოთვალეთ ორთქლის წნევის შემცირება 50°C-ზე, სადაც სუფთა წყლის ორთქლის წნევა 92.5 მმ.ვწყ.სვ.-ია.

დისკუსია:

ნაბიჯი 1: გამოთვალეთ NaCl-ისა და წყლის მოლების რაოდენობა.
– NaCl-ის მოლური მასა: 58.5 გ/მოლი.
– NaCl-ის მოლების რაოდენობა:
\[ \text{მოლ NaCl} = \frac{58.5\text{გ}}{58.5\text{გ/მოლ}} = 1 \text{მოლ} \]

– წყლის მოლური მასა (H\(_2\)O): 18 გ/მოლი.
- წყლის მოლების რაოდენობა:
\[ \text{წყლის მოლები} = \frac{200\text{g}}{18\text{გ/მოლ}} = 11.11 \text{მოლი} \]

ნაბიჯი 2: გახსოვდეთ, რომ NaCl-ის სრული იონიზაცია წარმოქმნის 2 იონს ფორმულის ერთეულზე (Na\(^+\) და Cl\(^-\)).
\[ n_{\text{სულ}} = n_{\text{NaCl}} \cdot2 = 1 \cdot2 = 2 \text{მოლი იონები} \]

ნაბიჯი 3: გამოთვალეთ გახსნილი ნივთიერების მოლური წილი.
x_{NaCl}} = \frac{n_{\text{სულ}}}{n_{\text{სულ}} + n_{\text{ჰაერი}}} = \frac{2}{2 + 11.11} = 0.152 \]

ნაბიჯი 4: გამოთვალეთ ორთქლის წნევის ვარდნა.
\[ \დელტა P = x_{\text{NaCl}} \cdot P^\text{0}_{\text{ჰაერი}} \]
\[ \დელტა P = 0.152 \cdot 92.5 \text{ მმ.ვწყ.სვ} = 14.06 \text{ მმ.ვწყ.სვ} \]

მაგალითი კითხვა 3

კითხვა:

თუ 20 გრამი გლუკოზა (C\(_6\)H\(_{12}\)O\(_6\)) იხსნება 150 გრამ წყალში და სუფთა წყლის ორთქლის წნევა 25°C ტემპერატურაზე 23.8 mmHg-ია, გამოთვალეთ ხსნარის ორთქლის წნევა.

დისკუსია:

ნაბიჯი 1: გამოთვალეთ გლუკოზისა და წყლის მოლების რაოდენობა.
– გლუკოზის მოლური მასა: 180 გ/მოლი.
– გლუკოზის მოლების რაოდენობა:
\[ \text{მოლი გლუკოზა} = \frac{20\text{გ}}{180\text{გ/მოლ}} = 0.111 \text{მოლი} \]

– წყლის მოლური მასა (H\(_2\)O): 18 გ/მოლი.
- წყლის მოლების რაოდენობა:
\[ \text{წყლის მოლები} = \frac{150\text{g}}{18\text{გ/მოლ}} = 8.33 \text{მოლი} \]

ნაბიჯი 2: გამოთვალეთ გლუკოზის მოლური ფრაქცია.
x_{\text{გლუკოზა}} = \frac{\text{მოლი გლუკოზა}}{\text{მოლი გლუკოზა} + \text{მოლი წყალი}} = \frac{0.111}{0.111 + 8.33} = 0.0132 \]

ნაბიჯი 3: გამოთვალეთ ორთქლის წნევის ვარდნა.
\[ \დელტა P = x_{\text{გლუკოზა}} \cdot P^\text{0}_{\text{წყალი}} \]
\[ \დელტა P = 0.0132 \cdot 23.8 \text{ მმ.ვწყ.სვ} = 0.314 \text{ მმ.ვწყ.სვ} \]

ნაბიჯი 4: გამოთვალეთ ხსნარის ორთქლის წნევა.
\[ P_{\text{ხსნარი}} = P^\text{0}_{\text{წყალი}} – \დელტა P \]
\[ P_{\text{ხსნარი}} = 23.8 \text{ მმ.ვწყ.სვ} – 0.314 \text{ მმ.ვწყ.სვ} = 23.486 \text{ მმ.ვწყ.სვ} \]

დახურვა

ზემოთ მოყვანილი მაგალითებიდან ვხედავთ, რომ ხსნარის ორთქლის წნევის შემცირება ადვილად შეიძლება გამოითვალოს, თუ ვიცით გახსნილი და გამხსნელის მოლების რაოდენობა, ასევე სუფთა გამხსნელის ორთქლის წნევა. ამ კონცეფციას მრავალი მნიშვნელოვანი გამოყენება აქვს, განსაკუთრებით ქიმიურ და ფარმაცევტულ მრეწველობაში, სადაც ხსნარის თვისებების კონტროლი გადამწყვეტია. ამ კონცეფციის კარგი გაგება ასევე ხელს უწყობს ხსნარების თერმოდინამიკური თვისებების შემდგომ შესწავლას.