Kľúčový rozdiel – koligatívne vlastnosti elektrolytov a neelektrolytov
Koligatívne vlastnosti sú fyzikálne vlastnosti roztoku, ktoré závisia od množstva rozpustenej látky, ale nie od povahy rozpustenej látky. To znamená, že podobné množstvá úplne odlišných rozpustených látok môžu zmeniť tieto fyzikálne vlastnosti v podobných množstvách. Koligatívne vlastnosti teda závisia od pomeru množstva rozpustenej látky a množstva rozpúšťadla. Tri hlavné koligatívne vlastnosti sú zníženie tlaku pár, zvýšenie bodu varu a zníženie bodu tuhnutia. Pre daný hmotnostný pomer rozpustenej látky a rozpúšťadla sú všetky koligatívne vlastnosti nepriamo úmerné molárnej hmotnosti rozpustenej látky. Elektrolyty sú látky, ktoré môžu vytvárať roztoky schopné viesť elektrinu cez tento roztok. Takéto roztoky sú známe ako elektrolytické roztoky. Neelektrolyty sú látky, ktoré nie sú schopné vytvárať elektrolytické roztoky. Oba tieto typy (elektrolyty a neelektrolyty) majú koligatívne vlastnosti. Kľúčový rozdiel medzi koligatívnymi vlastnosťami elektrolytov a neelektrolytov je ten, že vplyv elektrolytov na koligatívne vlastnosti je veľmi vysoký v porovnaní s neelektrolytmi.
Aké sú koligatívne vlastnosti elektrolytov?
Koligatívne vlastnosti elektrolytov sú fyzikálne vlastnosti elektrolytických roztokov, ktoré závisia od množstva rozpustených látok bez ohľadu na povahu rozpustených látok. Rozpustené látky prítomné v elektrolytických roztokoch sú atómy, molekuly alebo ióny, ktoré buď stratili alebo získali elektróny, aby sa stali elektricky vodivými.
Keď sa elektrolyt rozpustí v rozpúšťadle, ako je voda, elektrolyt sa rozdelí na ióny (alebo akékoľvek iné vodivé látky). Preto rozpustenie jedného mólu elektrolytu vždy poskytuje dva alebo viac mólov vodivých látok. Koligatívne vlastnosti elektrolytov sa teda značne menia, keď sa elektrolyt rozpustí v rozpúšťadle.
Napríklad všeobecná rovnica použitá pri popise zmien bodu tuhnutia a bodu varu je nasledovná:
ΔTb=Kbm a ΔTf=Kf m
ΔTb je zvýšenie bodu varu a ΔTf je zníženie bodu mrazu. Kb a Kf sú konštanty zvýšenia bodu varu a konštanty poklesu bodu tuhnutia. m je molarita roztoku. Pre elektrolytické roztoky sú vyššie uvedené rovnice upravené takto,
ΔTb=iKbm a ΔTf=iKf m
„i“je multiplikátor iónov známy ako Van’t Hoffov faktor. Tento faktor sa rovná počtu mólov iónov daným elektrolytom. Preto možno Van't Hoffov faktor určiť zistením počtu iónov uvoľnených elektrolytom, keď je rozpustený v rozpúšťadle. Napríklad hodnota Van’t Hoffovho faktora pre NaCl je 2 a v CaCl2 je 3.
Obrázok 01: Graf znázorňujúci chemický potenciál voči teplote popisujúci pokles bodu tuhnutia a zvýšenie bodu varu
Hodnoty uvedené pre tieto koligatívne vlastnosti sa však líšia od teoreticky predpokladaných hodnôt. Je to preto, že môžu existovať interakcie rozpustenej látky a rozpúšťadla, ktoré znižujú účinok iónov na tieto vlastnosti.
Vyššie uvedené rovnice sú ďalej upravené na použitie pre slabé elektrolyty. Slabé elektrolyty čiastočne disociujú na ióny, preto niektoré ióny neovplyvňujú koligatívne vlastnosti. Stupeň disociácie (α) slabého elektrolytu možno vypočítať takto, α={(i-1)/(n-1)} x 100
Tu n je maximálny počet iónov vytvorených na molekulu slabého elektrolytu.
Aké sú koligatívne vlastnosti neelektrolytov?
Koligatívne vlastnosti neelektrolytov sú fyzikálne vlastnosti neelektrolytických roztokov, ktoré závisia od množstva rozpustených látok bez ohľadu na povahu rozpustených látok. Neelektrolyty sú látky, ktoré po rozpustení v rozpúšťadle nevytvárajú vodivé roztoky. Napríklad cukor je neelektrolyt, pretože keď sa cukor rozpustí vo vode, existuje v molekulárnej forme (nedisociuje sa na ióny). Tieto molekuly cukru nie sú schopné viesť elektrický prúd cez roztok.
Počet rozpustených látok prítomných v neelektrolytickom roztoku je nižší v porovnaní s elektrolytickým roztokom. Preto je vplyv neelektrolytov na koligatívne vlastnosti tiež veľmi nízky. Napríklad stupeň zníženia tlaku pár pridaním NaCl je vyšší v porovnaní s pridaním cukru do podobného roztoku.
Aký je rozdiel medzi koligatívnymi vlastnosťami elektrolytov a neelektrolytov?
Koligatívne vlastnosti elektrolytov vs. neelektrolytov |
|
| Koligatívne vlastnosti elektrolytov sú fyzikálne vlastnosti elektrolytických roztokov, ktoré závisia od množstva rozpustených látok bez ohľadu na povahu rozpustených látok. | Koligatívne vlastnosti neelektrolytov sú fyzikálne vlastnosti neelektrolytických roztokov, ktoré závisia od množstva rozpustených látok bez ohľadu na povahu rozpustených látok. |
| Solutes | |
| Elektrolyty poskytujú viac rozpustených látok do roztoku prostredníctvom disociácie; preto sa koligatívne vlastnosti značne zmenili. | Žiadne elektrolyty neposkytujú do roztoku málo rozpustených látok, pretože nedochádza k disociácii; preto sa koligatívne vlastnosti výrazne nezmenia. |
| Vplyv na koligatívne vlastnosti | |
| Účinok elektrolytov na koligatívne vlastnosti je v porovnaní s neelektrolytmi veľmi vysoký. | Účinok neelektrolytov na koligatívne vlastnosti je v porovnaní s elektrolytmi veľmi nízky. |
Súhrn – Koligatívne vlastnosti elektrolytov vs. neelektrolyty
Koligatívne vlastnosti sú fyzikálne vlastnosti roztokov, ktoré nezávisia od povahy rozpustenej látky, ale od množstva rozpustených látok. Rozdiel medzi koligatívnymi vlastnosťami elektrolytov a neelektrolytov je v tom, že vplyv elektrolytov na koligatívne vlastnosti je v porovnaní s neelektrolytmi veľmi vysoký.
