Exemple de întrebări care discută proprietățile coligative ale soluțiilor
Proprietățile coligative ale soluțiilor sunt proprietăți care depind doar de numărul de particule de substanță dizolvată dintr-o soluție, nu de tipul sau natura substanței dizolvate. Există patru tipuri principale de proprietăți coligative: scăderea presiunii de vapori, creșterea punctului de fierbere, scăderea punctului de îngheț și presiunea osmotică. În acest articol, vom discuta câteva exemple de probleme și vom discuta fiecare proprietate coligativă a soluțiilor.
1. Scăderea presiunii de vapori (Legea lui Raoult)
Exemplu de probleme:
Dizolvați 18 grame de uree (NH2CONH2) în 200 grame de apă. Care este scăderea presiunii de vapori a soluției dacă presiunea de vapori a apei pure la o anumită temperatură este de 23.8 mmHg? (Masa molară a ureei = 60 g/mol)
Pembahasan:
Pentru a calcula scăderea presiunii de vapori, trebuie să calculăm fracția molară a solutului.
1. Calculați numărul de moli de uree:
\[
Numărul de moli de uree = 18 g/60 g/mol = 0.3 mol
\]
2. Calculați numărul de moli de apă:
\[
Masa molară a apei = 18 g/mol
\]
\[
Numărul de moli de apă = 200 g/18 g/mol = 11.11 mol
\]
3. Calculați fracția molară a substanței dizolvate:
\[
x_{\text{uree}} = \frac{0.3 \text{ mol}}{0.3 \text{ mol} + 11.11 \text{ mol}} = 0.0265
\]
4. Scăderea presiunii de vapori:
\[
ΔP = P₀₀ x₀uree = 23.8 mmHg × 0.0265 = 0.63 mmHg
\]
2. Creșterea punctului de fierbere
Exemplu de probleme:
Care este creșterea punctului de fierbere al unei soluții care conține 1 mol NaCl/kg apă? Kf pentru apă este de 0.52 °C/m.
Pembahasan:
NaCl în soluție se disociază în 2 ioni (Na+ și Cl-), deci factorul van 't Hoff (i) este 2.
1. Calculați molalitatea soluției (m):
\[
m = (1 mol/1 kg) = 1 m
\]
2. Creșterea punctului de fierbere:
\[
ΔT_b = i ∫K_b ∫m = 2 ∫0.52 °C/m ∫1 m = 1.04 °C
\]
Deci, creșterea punctului de fierbere al soluției este de 1.04 °C.
3. Depresia punctului de îngheț
Exemplu de probleme:
Calculați scăderea punctului de îngheț al unei soluții care conține 0.5 moli de glucoză (C6H12O6)/kg de apă. Kf pentru apă este de 1.86 °C/m.
Pembahasan:
Glucoza nu se disociază în soluție, deci factorul van 't Hoff (i) este 1.
1. Calculați molalitatea soluției (m):
\[
m = (0.5 mol/1 kg) = 0.5 m
\]
2. Scăderea punctului de îngheț:
\[
ΔT_f = i ∫K_f ∫m = 1 ∫1.86 °C/m ∫0.5 m = 0.93 °C
\]
Deci, scăderea punctului de îngheț al soluției este de 0.93 °C.
4. Presiunea osmotică
Exemplu de probleme:
Calculați presiunea osmotică a unei soluții de uree 0.1 M la 27 °C. (R = 0.0821 L·atm/K·mol)
Pembahasan:
Presiunea osmotică (\(\pi\)) poate fi calculată folosind formula:
\[
\pi = MRT
\]
1. Convertiți temperatura în Kelvin:
\[
T = 27 °C + 273.15 = 300.15 K
\]
2. Calculați presiunea osmotică:
\[
π = 0.1 M × 0.0821 L·atm/K·mol × 300.15 K
\]
\[
\pi = 2.461 \text{ atm}
\]
Deci, presiunea osmotică a soluției este de 2.461 atm.
Concluzie
Proprietățile coligative ale soluțiilor oferă perspective simple, dar puternice, asupra modului în care se comportă soluțiile în funcție de numărul de particule de substanță dizolvată. Prin exemplele de mai sus, putem înțelege cum se calculează scăderea presiunii de vapori, creșterea punctului de fierbere, depresiunea punctului de îngheț și presiunea osmotică a unei soluții. Sperăm că aceste explicații și exemple sunt utile în înțelegerea conceptului de proprietăți coligative ale soluțiilor și a aplicațiilor acestora în viața de zi cu zi, în procesele industriale și în cercetarea științifică.
