Nøgleforskel – kolligative egenskaber for elektrolytter vs ikke-elektrolytter
Koligative egenskaber er fysiske egenskaber ved en opløsning, der afhænger af mængden af et opløst stof, men ikke af arten af det opløste stof. Dette betyder, at lignende mængder af helt forskellige opløste stoffer kan ændre disse fysiske egenskaber i lignende mængder. Derfor afhænger de kolligative egenskaber af forholdet mellem mængden af opløst stof og mængden af opløsningsmiddel. De tre vigtigste kolligative egenskaber er damptrykssænkning, kogepunktsforhøjelse og frysepunktssænkning. For et givet masseforhold mellem opløst stof og opløsningsmiddel er alle kolligative egenskaber omvendt proportionale med molmassen af opløst stof. Elektrolytter er stoffer, der kan danne opløsninger, der er i stand til at lede elektricitet gennem denne opløsning. Sådanne opløsninger er kendt som elektrolytiske opløsninger. Ikke-elektrolytter er stoffer, der ikke er i stand til at danne elektrolytiske opløsninger. Begge disse typer (elektrolytter og ikke-elektrolytter) har kolligative egenskaber. Den vigtigste forskel mellem kolligative egenskaber af elektrolytter og ikke-elektrolytter er, at effekten af elektrolytter på kolligative egenskaber er meget høj sammenlignet med ikke-elektrolytternes.
Hvad er kolligative egenskaber ved elektrolytter?
Koligative egenskaber ved elektrolytter er de fysiske egenskaber af elektrolytiske opløsninger, der afhænger af mængden af opløste stoffer uanset arten af opløste stoffer. De opløste stoffer til stede i elektrolytiske opløsninger er atomer, molekyler eller ioner, der enten har mistet eller fået elektroner til at blive elektrisk ledende.
Når en elektrolyt opløses i et opløsningsmiddel, såsom vand, adskilles elektrolytten i ioner (eller en hvilken som helst anden ledende art). Derfor giver opløsning af et mol elektrolyt altid to eller flere mol ledende arter. Derfor ændrer elektrolytternes kolligative egenskaber sig betydeligt, når en elektrolyt opløses i et opløsningsmiddel.
F.eks. er den generelle ligning, der bruges til at beskrive ændringer i frysepunktet og kogepunktet som følger, ΔTb=Kbm og ΔTf=Kf m
ΔTb er kogepunktshøjde, og ΔTf er frysepunktsdepression. Kb og Kf er henholdsvis kogepunktshøjdekonstant og frysepunktsdepressionskonstant. m er opløsningens molaritet. For elektrolytiske opløsninger modificeres ovenstående ligninger som følger,
ΔTb=iKbm og ΔTf=iKf m
"i" er en ionmultiplikator kendt som Van't Hoff-faktor. Denne faktor er lig med antallet af mol ioner givet af en elektrolyt. Derfor kan Van't Hoff-faktor bestemmes ved at finde antallet af ioner frigivet af en elektrolyt, når den opløses i et opløsningsmiddel. For eksempel er værdien af Van't Hoff-faktoren for NaCl 2, og i CaCl2 er den 3.
Figur 01: En graf, der viser det kemiske potentiale mod temperatur, der beskriver frysepunktssænkning og kogepunktshøjde
Værdierne for disse kolligative egenskaber er dog forskellige fra de teoretisk forudsagte værdier. Det skyldes, at der kan være interaktioner mellem opløste stoffer og opløsningsmidler, der reducerer virkningen af ioner på disse egenskaber.
Ovenstående ligninger er yderligere modificeret til at blive brugt til svage elektrolytter. De svage elektrolytter dissocieres delvist til ioner, hvorfor nogle af ionerne ikke påvirker de kolligative egenskaber. Graden af dissociation (α) af en svag elektrolyt kan beregnes som følger, α={(i-1)/(n-1)} x 100
Her er n det maksimale antal ioner dannet pr. molekyle af den svage elektrolyt.
Hvad er kolligative egenskaber ved ikke-elektrolytter?
Koligative egenskaber af ikke-elektrolytter er de fysiske egenskaber af ikke-elektrolytiske opløsninger, der afhænger af mængden af opløste stoffer uanset arten af opløste stoffer. Ikke-elektrolytter er stoffer, der ikke danner ledende opløsninger, når de opløses i et opløsningsmiddel. For eksempel er sukker en ikke-elektrolyt, fordi når sukker er opløst i vand, eksisterer det i molekylær form (dissocierer ikke til ioner). Disse sukkermolekyler er ude af stand til at lede elektriske strømme gennem opløsningen.
Antallet af opløste stoffer i en ikke-elektrolytisk opløsning er mindre sammenlignet med en elektrolytisk opløsning. Derfor er effekten af ikke-elektrolytter på kolligative egenskaber også meget lav. For eksempel er graden af damptrykssænkning ved tilsætning af NaCl højere sammenlignet med tilsætning af sukker til en lignende opløsning.
Hvad er forskellen mellem kolligative egenskaber af elektrolytter og ikke-elektrolytter?
Koligative egenskaber for elektrolytter vs ikke-elektrolytter |
|
| Koligative egenskaber ved elektrolytter er de fysiske egenskaber ved elektrolytiske opløsninger, der afhænger af mængden af opløste stoffer uanset arten af opløste stoffer. | Koligative egenskaber ved ikke-elektrolytter er de fysiske egenskaber ved ikke-elektrolytiske opløsninger, der afhænger af mængden af opløste stoffer uanset arten af opløste stoffer. |
| Solutes | |
| Elektrolytter giver flere opløste stoffer til opløsningen via dissociation; derfor er de kolligative egenskaber væsentligt ændret. | Ingen elektrolytter giver lavt opløst stof til opløsningen, da der ikke er nogen dissociation; derfor ændres de kolligative egenskaber ikke væsentligt. |
| Effekt på kolligative egenskaber | |
| Elektrolytters effekt på kolligative egenskaber er meget høj sammenlignet med ikke-elektrolytter. | Effekten af ikke-elektrolytter på kolligative egenskaber er meget lav sammenlignet med elektrolytter. |
Opsummering – Kolligative egenskaber af elektrolytter vs ikke-elektrolytter
Koligative egenskaber er fysiske egenskaber ved opløsninger, der ikke afhænger af arten af et opløst stof, men mængden af opløste stoffer. Forskellen mellem kolligative egenskaber af elektrolytter og ikke-elektrolytter er, at effekten af elektrolytter på kolligative egenskaber er meget høj sammenlignet med ikke-elektrolytter.
