집합 속성이란 무엇입니까?

독일의 화학자 빌헬름 오스트발트(Wilhelm Ostwald)는 1891년에 집합적 속성의 개념을 처음으로 소개했습니다.

1. Colligative properties: 용질 입자의 유형이 아닌 용질의 농도와 온도에만 의존합니다.
2. 구성 속성: 용액 에서 용질 입자의 분자 구조에 의존하는 속성입니다 .
3. 첨가제 특성: 입자의 모든 특성의 합이며 용질의 분자식에 따라 달라집니다. 예를 들어, 질량.

집합적 특성은 용질의 크기나 다른 특성과는 관련이 없으며 용질의 입자 수에만 관련됩니다. 이러한 특성은 용매 증기압 하에서 용질 입자가 미치는 영향의 결과입니다.

집합 속성의 예

집합 속성은 다음과 같습니다.

• 삼투압
• ebulliscopic 상승
• 극저온 하강
• 용매 증기압 강하

삼투압

삼투압은 확산 및 삼투의 개념과 관련이 있습니다. 반투과성 막에 의해 용매와 분리된 용액을 희석하려는 경향으로 정의됩니다. 용질은 용매와 마주했을 때 용질을 분리하는 막을 통과할 수 없는 경우 삼투압을 발휘합니다.

또한 용액의 삼투압은 반투막에 의해 용매와 분리될 때 물의 유입을 방지하는 데 필요한 기계적 압력과 동일하다고 말할 수 있습니다 .

삼투압은 삼투압계로 측정됩니다. 이것은 반투막으로 바닥이 닫힌 용기입니다. 상단에는 플런저가 있습니다. 용액을 용기에 넣은 후 증류수에 담그면 반투막을 통과하여 플런저를 들어올릴 수 있는 압력을 가한다. 이러한 방식으로 플런저에 적절한 기계적 압력을 가함으로써 물이 용액으로 통과하는 것을 방지할 수 있습니다.

삼투압은 생물체의 세포 기능 및 기타 과정에 존재하기 때문에 특히 생물학적 수준에서 가장 중요한 집합적 특성 중 하나입니다.

ebulliscopic 상승

Ebulloscopic 상승은 액체의 끓는점 과 관련이 있습니다. 비등 온도는 증기압이 대기압과 같은 온도입니다.

증기압이 감소하면 끓는 온도가 증가합니다. 이 증가는 용질의 몰 분율에 비례합니다. 끓는점(약칭 DTe)의 증가는 용질의 몰랄 농도에 비례합니다. 다음 방정식으로 표현됩니다.

DTe = 케엠

ebulloscopic constant(Ke)는 용질의 종류에 관계없이 각 용매의 특성으로 알려져 있습니다. 물의 경우 비등 상수 값은 0.52ºC/mol/Kg입니다. 이것은 물에 있는 모든 용질의 몰랄 용액이 0.52ºC의 ebulloscopic 상승을 나타냄을 의미합니다.

극저온 하강

극저온 하강은 액체의 어는점 과 관련이 있습니다 . 용액의 어는 온도는 용매의 어는 온도보다 낮습니다. 따라서 액체의 증기압이 고체의 증기압과 같을 때 동결이 발생합니다. 이것은 다음과 같이 표현됩니다.

DTc = Kcm

극저온 감소는 « Tc» 및 용질의 몰 농도 « m» .

용매의 극저온 상수를 “Kc”라고 합니다. 물의 경우 극저온 상수 값은 1.86ºC/mol/Kg입니다. 즉, 물에 있는 모든 용질의 몰랄 용액(m=1)은 -1.86ºC에서 동결됩니다.

용매 증기압 강하

비휘발성 용질이 첨가되면 용매의 증기압이 떨어집니다. 이 효과는 다음과 같은 이유로 발생합니다.

• 자유 표면의 용매 분자 수가 감소합니다.
• 용질 분자와 용매 분자 사이에 인력이 나타나기 때문에 증기로의 변환이 더 어려워집니다.

다시 말해, 용질을 더 많이 추가하면 더 낮은 증기압이 관찰됩니다. 따라서 용액에서 용매의 증기압 강하는 용질의 몰 분율에 비례합니다.

이는 다음 공식으로 표현할 수 있습니다.

ΔP= _xs P ₀

이때 xs _는 용질의 몰분율이고 P0는 _용매 의 증기압을 나타낸다.

집합 속성은 어떻게 작동합니까?

응집 특성의 작용은 용질이 용매에 첨가되어 용액을 형성할 때 명백합니다. 여기서 용해된 입자는 액체 상태의 용매 일부를 대체하여 단위 부피당 용매 농도를 감소시킵니다. 묽은 용액에서는 그것이 어떤 입자인지가 아니라 얼마나 많은 입자가 있는지가 중요합니다. 예를 들어, 염화칼슘(CaCL ₂) 총 3개의 입자가 생성됩니다: 칼슘 이온 1개와 염소 이온 2개. 반면에 식염이나 염화나트륨(NaCl)을 녹이면 나트륨 이온과 염화물 이온이라는 두 개의 입자를 얻게 됩니다. 이 경우 염화칼슘은 식염보다 응집 특성에 더 큰 영향을 미칩니다. 따라서 염화칼슘은 일반 소금보다 낮은 온도에서 더 효과적인 제빙제입니다.

응집 특성은 일반적으로 비휘발성 용질에 대해 고려되지만 그 효과는 소금과 같은 휘발성 용질에도 적용됩니다. 물 한 컵에 소금 한 꼬집을 넣으면 물은 평소보다 낮은 온도에서 얼고 더 높은 온도에서 끓고 증기압이 낮아지고 삼투압이 변합니다. 

또 다른 간단한 예는 휘발성 액체인 알코올을 물에 첨가하는 것입니다. 이런 식으로 순수한 알코올이나 물이 일반적으로 갖는 어는점이 낮아지기 때문에 일반적으로 가정용 냉장고에서 알코올 음료가 얼지 않습니다.

서지

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