- propietats col·ligatives
- Disminució de la pressió de vapor
- Elevació de la temperatura d'ebullició
- Reducció de la temperatura de congelació
- pressió osmòtica
- referències
La propietat col·ligativa és qualsevol propietat d'una substància que depèn de, o varia d'acord amb, el nombre de partícules presents en la mateixa (en forma de molècules o àtoms), sense dependre de la naturalesa d'aquestes partícules.
Dit d'una altra manera, aquestes es poden explicar també com a propietats de solucions que depenen de la relació entre el nombre de partícules de solut i el nombre de partícules de solvent. Aquest concepte va ser introduït en l'any 1891 pel químic alemany Wilhelm Ostwald, qui va classificar les propietats de solut en tres categories.
Aquestes categories proclamaven que les propietats col·ligatives depenien únicament de la concentració i temperatura de l'solut i no de la naturalesa de les seves partícules.
A més, les propietats additives com la massa depenien de la composició de l'solut, i les propietats constitucionals depenien més de l'estructura molecular de l'solut.
propietats col·ligatives
Les propietats col·ligatives s'estudien principalment per a les solucions diluïdes (pel seu comportament gairebé ideal), i són les següents:
Disminució de la pressió de vapor
Es pot dir que la pressió de vapor d'un líquid és la pressió en equilibri de les molècules de vapor amb les que es troba en contacte aquest líquid.
Així mateix, la relació d'aquestes pressions s'explica amb la llei de Raoult, la qual expressa que la pressió parcial d'un component és igual a el producte de la fracció molar de l'component per la pressió de vapor d'el component en estat pur:
P A = X A. Pg A
En aquesta expressió:
P A = Pressió parcial de vapor d'el component A en la barreja.
X A = Fracció molar de l'component A.
Pg A = Pressió de vapor d'el component A pur.
En el cas de la disminució de la pressió de vapor d'un solvent, això passa quan se li afegeix un solut no-volàtil per formar una solució. Com se sap i per definició, una substància no-volàtil no té tendència a evaporar.
Per aquesta raó, com més d'aquest solut sigui agregat a l'solvent volàtil, menor serà la pressió de vapor i menys solvent podrà escapar-se per passar a estat gasós.
De manera que, a l'evaporar el solvent de forma natural o forçada, quedarà finalment una quantitat de solvent sense evaporar juntament amb el solut no-volàtil.
Aquest fenomen pot explicar-se millor amb el concepte de l'entropia: quan les molècules fan transició de fase líquida a fase gasosa, l'entropia de sistema s'incrementa.
Això es tradueix en que l'entropia d'aquesta fase gasosa sempre serà major a la de l'estat líquid, perquè les molècules de gas ocupen un volum més gran.
Llavors, si l'entropia de l'estat líquid s'incrementa per dilució, encara que es trobi lligada a un solut, la diferència entre els dos sistemes disminueix. Per això, el decreixement de l'entropia disminueix també la pressió de vapor.
Elevació de la temperatura d'ebullició
El punt d'ebullició és aquella temperatura a la que hi ha equilibri entre les fases líquida i gasosa. En aquest punt, el nombre de molècules de gas passant a estat líquid (condensant) s'iguala a el nombre de molècules de líquid evaporant a gas.
L'agregació d'un solut fa que es dilueixi la concentració de molècules de líquid, fent que la taxa d'evaporació disminueixi. Això genera una modificació del punt d'ebullició, per compensar el canvi en la concentració de l'solvent.
En altres paraules més senzilles, la temperatura d'ebullició en una solució és més gran que aquella de el solvent en el seu estat pur. Això s'expressa per una expressió matemàtica que es mostra a continuació:
At b = i. K b. m
En aquesta expressió:
At b = T b (solució) - T b (solvent) = Variació de la temperatura d'ebullició.
i = Factor van't Hoff.
K b = Constant d'ebullició de l'solvent (0,512 ºC / molal per a l'aigua).
m = Molalitat (mol / kg).
Reducció de la temperatura de congelació
La temperatura de congelació d'un solvent pur disminuirà quan se li afegiu una quantitat de solut, ja que és afectada pel mateix fenomen que disminueix la pressió de vapor.
Això passa perquè, a l'disminuir la pressió de vapor d'el solvent per dilució d'un solut, es requerirà menys temperatura per fer que aquesta congeli.
També es pot prendre en compte la naturalesa de l'procés de congelació per explicar aquest fenomen: perquè un líquid arribi a congelar-se, ha d'assolir un estat ordenat en el qual acaba formant cristalls.
Si hi ha impureses dins el líquid en forma de soluts, el líquid estarà menys ordenat. Per aquesta raó, la solució tindrà més dificultats per congelar que un solvent sense impureses.
Aquesta reducció s'expressa com:
At f = -i. K f. m
En l'expressió anterior:
At f = T f (solució) - T f (solvent) = Variació de la temperatura de congelació.
i = Factor van't Hoff.
K f = Constant de congelació de l'solvent (1,86 ºC kg / mol per a l'aigua).
m = Molalitat (mol / kg).
pressió osmòtica
El procés conegut com osmosi és la tendència d'un solvent a passar per una membrana semipermeable d'una solució a una altra (o d'un solvent pur a una solució).
Aquesta membrana representa una barrera a través de la qual unes substàncies poden passar i altres no, com succeeix en el cas de les membranes semipermeables a les parets cel·lulars de les cèl·lules animals i vegetals.
La pressió osmòtica es defineix llavors com la pressió mínima que s'ha d'aplicar a una solució per aturar el pas del seu solvent pur a través d'una membrana semipermeable.
També es coneix com la mesura de la tendència d'una solució de rebre el solvent pur per efecte de l'osmosi. Aquesta propietat és coligativa ja que depèn de la concentració de solut en la solució, la qual s'expressa com una expressió matemàtica:
Π. V = n. R. T, o també π = M. R. T
En aquestes expressions:
n = Nombre de mols de partícules en la solució.
R = Constant universal de gasos (8,314472 J. K -1. Mol -1).
T = Temperatura en Kelvin.
M = Molaridad.
referències
- Wikipedia. (Sf). Colligative Properties. Obtingut de en.wikipedia.org
- BC. (Sf). Colligative Properties. Recuperat de opentextbc.ca
- Bosma, WB (sf). Colligative Properties. Obtingut de chemistryexplained.com
- Sparknotes. (Sf). Colligative Properties. Recuperat de sparknotes.com
- University, FS (sf). Colligative Properties. Obtingut de chem.fsu.edu