විසඳුම්වල වාෂ්ප පීඩනය අඩු කිරීම පිළිබඳ උදාහරණ ප්රශ්න සහ සාකච්ඡා
ද්රාවණයක වාෂ්ප පීඩනය අඩුවීම (වාෂ්ප පීඩන අවපාතය) ද්රාවණවල සහසම්බන්ධතා ගුණයක් වන අතර එය රඳා පවතින්නේ ද්රාවිත අංශු ගණන මත පමණක් වන අතර එම අංශුවල රසායනික ස්වභාවය මත නොවේ. අවබෝධය පහසු කිරීම සඳහා, අපි මෙම සංකල්පය උදාහරණ කිහිපයක් සහ සවිස්තරාත්මක සාකච්ඡා හරහා සාකච්ඡා කරමු.
වාෂ්ප පීඩන පහත වැටීම පිළිබඳ මූලික සංකල්පය
වාෂ්පශීලී ද්රව්යයක් ද්රාවකයක දියකර ද්රාවණයක් සාදන විට, ද්රාවණයේ වාෂ්ප පීඩනය සාමාන්යයෙන් එම උෂ්ණත්වයේදී පිරිසිදු ද්රාවකයේ වාෂ්ප පීඩනයට වඩා අඩුය. මෙම සංසිද්ධිය වාෂ්ප පීඩනය අඩු කිරීම ලෙස හැඳින්වේ. මෙම ක්රියාවලියට ප්රධාන හේතුව ද්රාව්ය අංශු පැවතීමයි, එමඟින් ද්රාවක අණු වායු අවධියට ගමන් කිරීමේ සම්භාවිතාව අඩු කරයි, එමඟින් වාෂ්ප පීඩනය අඩු වේ.
වාෂ්ප පීඩනයේ මෙම අඩුවීම සූත්රය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැක:
\[ \ඩෙල්ටා P = P^\පෙළ{0} – P \]
මා:
– \( \ඩෙල්ටා P \) යනු වාෂ්ප පීඩනයේ අඩුවීමයි.
– \( P^\text{0} \) යනු පිරිසිදු ද්රාවකයේ වාෂ්ප පීඩනයයි.
– \( P \) යනු ද්රාවණයේ වාෂ්ප පීඩනයයි.
රවුල්ට් සමීකරණය භාවිතයෙන් වාෂ්ප පීඩන පහත වැටීම ද ප්රකාශ කළ හැකිය:
\[ \ඩෙල්ටා P = x_{\පෙළ{ද්රාව්ය}} \cdot P^\පෙළ{0} \]
මා:
– \( x_{\text{solute}} \) යනු ද්රාව්යයේ මවුල භාගයයි.
පහත උදාහරණ සඳහා, සම්මත තත්ව යටතේ පිරිසිදු ද්රාවකයක් සහ විවිධ ද්රාව්ය ඇති බව උපකල්පනය කරමු.
උදාහරණ ප්රශ්නය 1
ප්රශ්නය:
ජලය ග්රෑම් 90 ක දියකර ඇති යූරියා ග්රෑම් 10 ක් (NH2CONH2) අඩංගු ද්රාවණයක් අප සතුව ඇතැයි සිතමු. නිශ්චිත උෂ්ණත්වයකදී පිරිසිදු ජලයේ වාෂ්ප පීඩනය 23.76 mmHg වේ. ද්රාවණයේ වාෂ්ප පීඩනය ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
පියවර 1: යූරියා සහ ජලයේ මවුල ගණන ගණනය කරන්න.
– යූරියා වල මවුලික ස්කන්ධය (NH\(_2\)CONH\(_2\)): 60 g/mol.
– යූරියා මවුල ගණන:
\[ \පෙළ{මෝල් යූරියා} = \frac{10\පෙළ{ g}}{60\පෙළ{ g/mol}} = 0.167 \පෙළ{ mol} \]
– ජල මවුලික ස්කන්ධය (H\(_2\)O): 18 g/mol.
– ජල මවුල ගණන:
\[ \පෙළ{ජල මවුල} = \frac{90\පෙළ{ g}}{18\පෙළ{ g/mol}} = 5 \පෙළ{ mol} \]
පියවර 2: යූරියා වල මවුල භාගය ගණනය කරන්න.
\[ x_{\පෙළ{යූරියා}} = \frac{\පෙළ{යූරියා}}{\පෙළ{යූරියා} + \පෙළ{ජල මවුල}} = \frac{0.167}{0.167 + 5} = 0.0326 \]
පියවර 3: වාෂ්ප පීඩන පහත වැටීම ගණනය කරන්න.
\[ \ඩෙල්ටා P = x_{\පෙළ{යූරියා}} \cdot P^\පෙළ{0}_{\පෙළ{වාතය}} \]
\[ \ඩෙල්ටා P = 0.0326 \cdot 23.76 \text{ mmHg} = 0.774 \text{ mmHg} \]
පියවර 4: ද්රාවණයේ වාෂ්ප පීඩනය ගණනය කරන්න.
\[ P_{\පෙළ{විසඳුම}} = P^\පෙළ{0}_{\පෙළ{ජලය}} – \ඩෙල්ටා P \]
\[ P_{\පෙළ{ද්රාවණය}} = 23.76 \පෙළ{ mmHg} – 0.774 \පෙළ{ mmHg} = 22.986 \පෙළ{ mmHg} \]
උදාහරණ ප්රශ්නය 2
ප්රශ්නය:
සෝඩියම් ක්ලෝරයිඩ් (NaCl) ග්රෑම් 58.5 ක් ජලය ග්රෑම් 200 ක දියකර ද්රාවණයක් සකස් කර ඇත. පිරිසිදු ජලයේ වාෂ්ප පීඩනය 92.5 mmHg වන විට 50°C දී වාෂ්ප පීඩනය අඩු වීම ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
පියවර 1: NaCl සහ ජලයේ මවුල ගණන ගණනය කරන්න.
– NaCl හි මවුලික ස්කන්ධය: 58.5 g/mol.
– NaCl හි මවුල ගණන:
\[ \පෙළ{මෝල් NaCl} = \frac{58.5\පෙළ{ g}}{58.5\පෙළ{ g/mol}} = 1 \පෙළ{මෝල්} \]
– ජල මවුලික ස්කන්ධය (H\(_2\)O): 18 g/mol.
– ජල මවුල ගණන:
\[ \පෙළ{ජල මවුල} = \frac{200\පෙළ{ g}}{18\පෙළ{ g/mol}} = 11.11 \පෙළ{ mol} \]
පියවර 2: NaCl හි සම්පූර්ණ අයනීකරණය සූත්ර ඒකකයකට අයන 2 ක් නිපදවන බව මතක තබා ගන්න (Na\(^+\) සහ Cl\(^-\)).
\[ n_{\පෙළ{එකතුව}} = n_{\පෙළ{NaCl}} \cdot 2 = 1 \cdot 2 = 2 \පෙළ{ මෝල් අයන} \]
පියවර 3: ද්රාව්යයේ මවුල භාගය ගණනය කරන්න.
\[ x_{\පෙළ{NaCl}} = \frac{n_{\පෙළ{එකතුව}}}{n_{\පෙළ{එකතුව}} + n_{\පෙළ{එකතුව}}} = \frac{2}{2 + 11.11} = 0.152 \]
පියවර 4: වාෂ්ප පීඩන පහත වැටීම ගණනය කරන්න.
\[ \ඩෙල්ටා P = x_{\පෙළ{NaCl}} \cdot P^\පෙළ{0}_{\පෙළ{වාතය}} \]
\[ \ඩෙල්ටා P = 0.152 \cdot 92.5 \text{ mmHg} = 14.06 \text{ mmHg} \]
උදාහරණ ප්රශ්නය 3
ප්රශ්නය:
ග්ලූකෝස් ග්රෑම් 20ක් (C\(_6\)H\(_{12}\)O\(_6\)) ජලය ග්රෑම් 150ක දියකර ඇති අතර, 25°C දී පිරිසිදු ජලයේ වාෂ්ප පීඩනය 23.8 mmHg නම්, ද්රාවණයේ වාෂ්ප පීඩනය ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
පියවර 1: ග්ලූකෝස් සහ ජලයේ මවුල ගණන ගණනය කරන්න.
– ග්ලූකෝස් වල මවුලික ස්කන්ධය: 180 g/mol.
– ග්ලූකෝස් මවුල ගණන:
\[ \පෙළ{mol ග්ලූකෝස්} = \frac{20\පෙළ{ g}}{180\පෙළ{ g/mol}} = 0.111 \පෙළ{ mol} \]
– ජල මවුලික ස්කන්ධය (H\(_2\)O): 18 g/mol.
– ජල මවුල ගණන:
\[ \පෙළ{ජල මවුල} = \frac{150\පෙළ{ g}}{18\පෙළ{ g/mol}} = 8.33 \පෙළ{ mol} \]
පියවර 2: ග්ලූකෝස් වල මවුල භාගය ගණනය කරන්න.
\[ x_{\පෙළ{ග්ලූකෝස්}} = \frac{\පෙළ{mol ග්ලූකෝස්}}{\පෙළ{mol ග්ලූකෝස්} + \පෙළ{මවුල ජලය}} = \frac{0.111}{0.111 + 8.33} = 0.0132 \]
පියවර 3: වාෂ්ප පීඩන පහත වැටීම ගණනය කරන්න.
\[ \ඩෙල්ටා P = x_{\පෙළ{ග්ලූකෝස්}} \cdot P^\පෙළ{0}_{\පෙළ{ජලය}} \]
\[ \ඩෙල්ටා P = 0.0132 \cdot 23.8 \text{ mmHg} = 0.314 \text{ mmHg} \]
පියවර 4: ද්රාවණයේ වාෂ්ප පීඩනය ගණනය කරන්න.
\[ P_{\පෙළ{විසඳුම}} = P^\පෙළ{0}_{\පෙළ{ජලය}} – \ඩෙල්ටා P \]
\[ P_{\පෙළ{ද්රාවණය}} = 23.8 \පෙළ{ mmHg} – 0.314 \පෙළ{ mmHg} = 23.486 \පෙළ{ mmHg} \]
වසා දැමීම
ඉහත උදාහරණ වලින් අපට පෙනෙන්නේ, ද්රාව්යයේ සහ ද්රාවකයේ මවුල ගණන මෙන්ම පිරිසිදු ද්රාවකයේ වාෂ්ප පීඩනය ද දන්නේ නම්, ද්රාවණයක වාෂ්ප පීඩනය අඩු කිරීම පහසුවෙන් ගණනය කළ හැකි බවයි. මෙම සංකල්පයට බොහෝ වැදගත් යෙදුම් ඇත, විශේෂයෙන් රසායනික හා ඖෂධ කර්මාන්තවල, ද්රාවණ ගුණාංග පාලනය කිරීම ඉතා වැදගත් වේ. මෙම සංකල්පය පිළිබඳ හොඳ අවබෝධයක් ද්රාවණවල තාප ගතික ගුණාංග පිළිබඳ වැඩිදුර අධ්යයනයන් සඳහා ද උපකාරී වේ.
