Ключевая разница – коллигативные свойства электролитов и неэлектролитов
Коллигативные свойства - это физические свойства раствора, которые зависят от количества растворенного вещества, но не от природы растворенного вещества. Это означает, что одинаковые количества совершенно разных растворенных веществ могут изменять эти физические свойства в одинаковых количествах. Следовательно, коллигативные свойства зависят от соотношения количества растворенного вещества и количества растворителя. Тремя основными коллигативными свойствами являются снижение давления пара, повышение температуры кипения и снижение температуры замерзания. Для данного массового отношения растворенного вещества к растворителю все коллигативные свойства обратно пропорциональны молярной массе растворенного вещества. Электролиты – это вещества, способные образовывать растворы, способные проводить через этот раствор электричество. Такие растворы известны как растворы электролитов. Неэлектролиты – это вещества, не способные образовывать растворы электролитов. Оба эти типа (электролиты и неэлектролиты) обладают коллигативными свойствами. Ключевое различие между коллигативными свойствами электролитов и неэлектролитов заключается в том, что влияние электролитов на коллигативные свойства очень велико по сравнению с влиянием неэлектролитов.
Что такое коллигативные свойства электролитов?
Коллигативные свойства электролитов - это физические свойства растворов электролитов, которые зависят от количества растворенных веществ независимо от их природы. Растворенные вещества, присутствующие в электролитических растворах, представляют собой атомы, молекулы или ионы, которые либо потеряли, либо приобрели электроны, чтобы стать электропроводящими..
Когда электролит растворяется в растворителе, таком как вода, электролит разделяется на ионы (или любые другие проводящие частицы). Следовательно, растворение одного моля электролита всегда дает два или более моля проводящих частиц. Следовательно, коллигативные свойства электролитов значительно изменяются при растворении электролита в растворителе.
Например, общее уравнение, используемое для описания изменений температуры замерзания и кипения, выглядит следующим образом:
ΔTb=Kbm и ΔTf=Kf м
ΔTb является повышением точки кипения, а ΔTf является понижением точки замерзания. Kb и Kf - константа повышения температуры кипения и константа понижения температуры замерзания соответственно. m – молярность раствора. Для электролитических растворов приведенные выше уравнения модифицируются следующим образом:
ΔTb=iKbm и ΔTf=iKf м
«i» - это ионный множитель, известный как фактор Вант-Гоффа. Этот коэффициент равен количеству молей ионов, отдаваемых электролитом. Следовательно, фактор Вант-Гоффа можно определить, найдя количество ионов, высвобождаемых электролитом при его растворении в растворителе. Например, значение фактора Вант-Гоффа для NaCl равно 2, а для CaCl2 - 3.
Рисунок 01: График зависимости химического потенциала от температуры, описывающий понижение точки замерзания и повышение точки кипения
Однако значения, данные для этих коллигативных свойств, отличаются от теоретически предсказанных значений. Это связано с тем, что могут существовать взаимодействия растворенных веществ и растворителей, которые уменьшают влияние ионов на эти свойства.
Вышеуказанные уравнения дополнительно модифицированы для использования в слабых электролитах. Слабые электролиты частично диссоциируют на ионы, поэтому часть ионов не влияет на коллигативные свойства. Степень диссоциации (α) слабого электролита можно рассчитать следующим образом:
α={(i-1)/(n-1)} x 100
Здесь n – максимальное число ионов, образующихся на одну молекулу слабого электролита.
Каковы коллигативные свойства неэлектролитов?
Коллигативные свойства неэлектролитов - это физические свойства неэлектролитических растворов, которые зависят от количества растворенных веществ независимо от их природы. Неэлектролиты – это вещества, которые не образуют проводящих растворов при растворении в растворителе. Например, сахар является неэлектролитом, поскольку при растворении сахара в воде он существует в молекулярной форме (не диссоциирует на ионы). Эти молекулы сахара не способны проводить электрический ток через раствор.
Количество растворенных веществ, присутствующих в неэлектролитическом растворе, меньше по сравнению с электролитическим раствором. Поэтому влияние неэлектролитов на коллигативные свойства также очень мало. Например, степень снижения давления пара при добавлении NaCl выше, чем при добавлении сахара в аналогичный раствор.
В чем разница между коллигативными свойствами электролитов и неэлектролитов?
Коллигативные свойства электролитов и неэлектролитов |
|
| Коллигативные свойства электролитов – это физические свойства растворов электролитов, которые зависят от количества растворенных веществ независимо от их природы. | Коллигативные свойства неэлектролитов - это физические свойства неэлектролитических растворов, которые зависят от количества растворенных веществ независимо от их природы. |
| Растворенные соединения | |
| Электролиты обеспечивают растворение большего количества растворенных веществ посредством диссоциации; следовательно, коллигативные свойства значительно изменяются. | Неэлектролиты обеспечивают низкое содержание растворенного вещества в растворе, поскольку диссоциация отсутствует; следовательно, коллигативные свойства существенно не изменяются. |
| Влияние на коллигативные свойства | |
| Влияние электролитов на коллигативные свойства очень велико по сравнению с неэлектролитами. | Влияние неэлектролитов на коллигативные свойства очень мало по сравнению с электролитами. |
Резюме – Коллигативные свойства электролитов и неэлектролитов
Коллигативные свойства - это физические свойства растворов, которые зависят не от природы растворенного вещества, а от количества растворенных веществ. Отличие коллигативных свойств электролитов от неэлектролитов заключается в том, что влияние электролитов на коллигативные свойства очень велико по сравнению с неэлектролитами.
