Примерни прашања и дискусија за намалување на притисокот на пареа на растворите
Намалувањето на притисокот на пареа на растворот (Депресија на притисокот на пареа) е колагативно својство на растворите, кое зависи само од бројот на растворени честички, а не од хемиската природа на тие честички. За да го олесниме разбирањето, ќе го разгледаме овој концепт преку неколку примери и детални дискусии.
Основен концепт на пад на притисокот на пареа
Кога испарлива супстанца се раствора во растворувач за да се формира раствор, притисокот на пареата на растворот е обично помал од притисокот на пареата на чистиот растворувач на иста температура. Овој феномен е познат како намалување на притисокот на пареата. Примарната причина за овој процес е присуството на честички од растворената супстанца, кои ја намалуваат веројатноста молекулите на растворувачот да се движат во гасна фаза, со што се намалува притисокот на пареата.
Ова намалување на притисокот на пареата може да се пресмета со помош на формулата:
\[ \Делта P = P^\текст{0} – P \]
Каде:
– \( \Делта P \) е намалувањето на притисокот на пареа.
– \( P^\text{0} \) е притисокот на пареата на чистиот растворувач.
– \( P \) е притисокот на пареата на растворот.
Падот на притисокот на пареата може да се изрази и со помош на равенката на Раулт како:
\[ \Делта P = x_{\text{solute}} \cdot P^\text{0} \]
Каде:
– \( x_{\text{растворена супстанца}} \) е молскиот удел на растворената супстанца.
За следните примери, да претпоставиме дека имаме чист растворувач и разни растворени супстанции под стандардни услови.
Пример за прашање 1
Прашање:
Да претпоставиме дека имаме раствор кој се состои од 10 грама уреа (NH2CONH2) растворена во 90 грама вода. Притисокот на пареа на чиста вода на одредена температура е 23.76 mmHg. Пресметајте го притисокот на пареа на растворот.
Пембахасан:
Чекор 1: Пресметајте го бројот на молови уреа и вода.
– Моларна маса на уреа (NH\(_2\)CONH\(_2\)): 60 g/mol.
– Број на молови на уреа:
\[ \text{mol} уреа = \frac{10\text{ g}}{60\text{ g/mol}} = 0.167 \text{mol} \]
– Моларна маса на вода (H\(_2\)O): 18 g/mol.
– Број на молови вода:
\[ \text{молови вода} = \frac{90\text{ g}}{18\text{ g/mol}} = 5 \text{ mol} \]
Чекор 2: Пресметајте го молниот удел на уреа.
\[ x_{\text{уреа}} = \frac{\text{мол уреа}}{\text{мол уреа} + \text{мол вода}} = \frac{0.167}{0.167 + 5} = 0.0326 \]
Чекор 3: Пресметајте го падот на притисокот на пареата.
\[ \Делта P = x_{\text{уреа}} \cdot P^\text{0}_{\text{воздух}} \]
\[ \Делта P = 0.0326 \cdot 23.76 \text{ mmHg} = 0.774 \text{ mmHg} \]
Чекор 4: Пресметајте го притисокот на пареата на растворот.
\[ P_{\text{раствор}} = P^\text{0}_{\text{вода}} – \Делта P \]
\[ P_{\text{раствор}} = 23.76 \text{ mmHg} – 0.774 \text{ mmHg} = 22.986 \text{ mmHg} \]
Пример за прашање 2
Прашање:
Раствор се подготвува со растворање на 58.5 g натриум хлорид (NaCl) во 200 g вода. Пресметајте го намалувањето на притисокот на пареата на 50°C каде што притисокот на пареата на чистата вода е 92.5 mmHg.
Пембахасан:
Чекор 1: Пресметајте го бројот на молови на NaCl и вода.
– Моларна маса на NaCl: 58.5 g/mol.
– Број на молови на NaCl:
\[ \text{mol NaCl} = \frac{58.5\text{g}}{58.5\text{g/mol}} = 1 \text{mol} \]
– Моларна маса на вода (H\(_2\)O): 18 g/mol.
– Број на молови вода:
\[ \text{молови вода} = \frac{200\text{ g}}{18\text{ g/mol}} = 11.11 \text{ mol} \]
Чекор 2: Запомнете дека целосната јонизација на NaCl произведува 2 јони по формулна единица (Na\(^+\) и Cl\(^-\)).
\[ n_{\text{вкупно}} = n_{\text{NaCl}} \cdot2 = 1 \cdot2 = 2 \text{мол јони} \]
Чекор 3: Пресметајте го молниот удел на растворената супстанца.
\[ x_{\text{NaCl}} = \frac{n_{\text{вкупно}}}{n_{\text{вкупно}} + n_{\text{воздух}}} = \frac{2}{2 + 11.11} = 0.152 \]
Чекор 4: Пресметајте го падот на притисокот на пареата.
\[ \Делта P = x_{\text{NaCl}} \cdot P^\text{0}_{\text{воздух}} \]
\[ \Делта P = 0.152 \cdot 92.5 \text{ mmHg} = 14.06 \text{ mmHg} \]
Пример за прашање 3
Прашање:
Ако 20 грама гликоза (C\(_6\)H\(_{12}\)O\(_6\)) се растворат во 150 грама вода, а притисокот на пареата на чистата вода на 25°C е 23.8 mmHg, пресметајте го притисокот на пареата на растворот.
Пембахасан:
Чекор 1: Пресметајте го бројот на молови гликоза и вода.
– Моларна маса на гликоза: 180 g/mol.
– Број на молови гликоза:
\[ \text{mol} глукоза = \frac{20\text{g}}{180\text{g/mol}} = 0.111 \text{mol} \]
– Моларна маса на вода (H\(_2\)O): 18 g/mol.
– Број на молови вода:
\[ \text{молови вода} = \frac{150\text{ g}}{18\text{ g/mol}} = 8.33 \text{ mol} \]
Чекор 2: Пресметајте го молниот удел на гликоза.
\[ x_{\text{глукоза}} = \frac{\text{мол глукоза}}{\text{мол глукоза} + \text{мол вода}} = \frac{0.111}{0.111 + 8.33} = 0.0132 \]
Чекор 3: Пресметајте го падот на притисокот на пареата.
\[ \Делта P = x_{\text{глукоза}} \cdot P^\text{0}_{\text{вода}} \]
\[ \Делта P = 0.0132 \cdot 23.8 \text{ mmHg} = 0.314 \text{ mmHg} \]
Чекор 4: Пресметајте го притисокот на пареата на растворот.
\[ P_{\text{раствор}} = P^\text{0}_{\text{вода}} – \Делта P \]
\[ P_{\text{раствор}} = 23.8 \text{ mmHg} – 0.314 \text{ mmHg} = 23.486 \text{ mmHg} \]
Затворање
Од горенаведените примери, можеме да видиме дека намалувањето на притисокот на пареа на растворот може лесно да се пресмета ако го знаеме бројот на молови на растворена супстанца и растворувач, како и притисокот на пареа на чистиот растворувач. Овој концепт има многу важни примени, особено во хемиската и фармацевтската индустрија, каде што контролирањето на својствата на растворот е клучно. Доброто разбирање на овој концепт помага и во понатамошните студии за термодинамичките својства на растворите.
