Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Eksempler på kollektiv ejendom

Frostvæske til biler, nyredialyse og brug af sten salt til at fremstille is virker ikke som om de ville have noget til fælles. Men de er alle afhængige af løsningenes koligative egenskaber. Disse egenskaber er de fysiske egenskaber for opløsninger, der kun afhænger af forholdet mellem antallet af partikler af opløst stof og opløsningsmiddel (f.eks. Salt i vand) i opløsning og ikke af identiteten af det opløste stof.

Den menneskelige legems celler, planteceller og opløsninger såsom frostvæske og is afhænger af koligative egenskaber.

TL; DR (for lang; læste ikke)

For lang; læste ikke (TL ; DR)

Der er fire koligative egenskaber: damptryk, kogepunkt, frysepunkt og osmotisk tryk. Disse fysiske egenskaber ved opløsninger afhænger kun af forholdet mellem antallet af partikler af opløst stof og opløsningsmiddel i opløsning og ikke af, hvad opløsningen er.
Reduktion af damptrykket ved at tilføje et opløsningsmiddel

som vand) har et damptryk betegnet med p1. Dette er lig med en trykatmosfære.

Ved ligevægt har gasfasen (såsom vanddamp) over opløsningsmidlet et partielt tryk lig med p1. Tilsætning af et opløst stof (som bordsalt, NaCl) formindsker det partielle tryk af opløsningsmidlet i gasfasen. Faldet i damptryk er forårsaget af, at opløsningsmiddelmolekylerne på overfladen af opløsningen erstattes af opløste molekyler. Opløsningsmiddelmolekylerne "trænger ud" fordampning. Fordi der er mindre opløsningsmiddelmolekyler på overfladen, falder damptrykket.
Kogepunkt Højde i en blanding

At bringe et opløsningsmiddel i kog fordamper i det væsentlige opløsningsmidlet. Forøgelse af kogepunktet eller forøgelse af temperaturen, hvormed opløsningsmidlet koger, forekommer af en lignende grund som damptryksdepression. Den øgede mængde opløst stof på overfladen hæmmer fordampning af opløsningsmidlet, så det kræver mere energiindgang for at opnå kogepunktet.

Dette antager, at opløsningen er ikke-flygtig, dvs. tryk ved stuetemperatur. Et flygtigt opløsningsmiddel med et lavere kogepunkt end opløsningsmidlet kan faktisk trykke på kogepunktet. Benzen er et eksempel på en flygtig organisk forbindelse (VOC).
Frysepunkt Depression i en blanding.

Frysepunktet for en opløsning vil være lavere end det for det rene opløsningsmiddel. Frysepunkt er den temperatur, ved hvilken en væske bliver fast ved 1 atmosfære. Frysepunktdepression betyder, at frysetemperaturen sænkes. Dette betyder, at væsken skal være koldere for at opnå frysning. Årsagen til at dette opstår er fordi tilstedeværelsen af et opløst stof introducerer mere forstyrrelse i systemet, end der kun var til stede med opløsningsmiddelmolekylerne. Derfor skal blandingen være koldere for at overvinde virkningerne af det mere forstyrrede system.

En praktisk anvendelse af denne colligative egenskab er frostvæske til biler. Frysepunktet for en 50/50 opløsning af ethylenglycol (CH <2 (OH) CH <2> (OH)) er -33 grader Celsius (-27,4 grader Fahrenheit) sammenlignet med 0 grader Celsius (32 grader) Fahrenheit). Der fryses frostvæske til en bils radiator, så bilen skal udsættes for meget lavere temperaturer, før vandet i bilens system fryser. membran. Den ene side af membranen kunne indeholde opløsningsmiddel, og den anden side af membranen ville indeholde opløst stof. Bevægelse af opløsningsmiddel sker fra et område med højere koncentration til et område med lavere koncentration eller fra højere kemisk potentiale til lavere kemisk potentiale, indtil en ligevægt er nået. Denne strøm forekommer naturligt, så nogle trykindgang på den opløste side skal anvendes for at stoppe strømmen.

Det osmotiske tryk er det tryk, der vil stoppe denne strømning. Osmotisk tryk stiger generelt for opløsninger. Jo mere opløste molekyler der er, jo mere presses opløsningsmolekylerne sammen. Tilstedeværelsen af opløste molekyler på den ene side af membranen betyder, at færre opløsningsmiddelmolekyler kan krydse ind i opløsningssiden. Det osmotiske tryk er direkte relateret til koncentrationen af opløst stof: mere opløst materiale betyder et højere osmotisk tryk. Molalitet er defineret som mol opløst stof /kg opløsningsmiddel. Den mere eller mindre opløsning, der er til stede i forhold til opløsningsmidlet, vil påvirke beregningerne af de fire colligative egenskaber, der er skitseret ovenfor.