Klíčový rozdíl – koligativní vlastnosti elektrolytů a neelektrolytů
Koligativní vlastnosti jsou fyzikální vlastnosti roztoku, které závisí na množství rozpuštěné látky, ale ne na povaze rozpuštěné látky. To znamená, že podobné množství zcela odlišných rozpuštěných látek může změnit tyto fyzikální vlastnosti v podobných množstvích. Koligativní vlastnosti tedy závisí na poměru množství rozpuštěné látky a množství rozpouštědla. Tři hlavní koligativní vlastnosti jsou snížení tlaku par, zvýšení bodu varu a snížení bodu tuhnutí. Pro daný hmotnostní poměr rozpuštěné látky a rozpouštědla jsou všechny koligativní vlastnosti nepřímo úměrné molární hmotnosti rozpuštěné látky. Elektrolyty jsou látky, které mohou tvořit roztoky, které jsou schopny tímto roztokem vést elektrický proud. Takové roztoky jsou známé jako elektrolytické roztoky. Neelektrolyty jsou látky, které nejsou schopny tvořit elektrolytické roztoky. Oba tyto typy (elektrolyty i neelektrolyty) mají koligativní vlastnosti. Klíčový rozdíl mezi koligativními vlastnostmi elektrolytů a neelektrolytů je ten, že vliv elektrolytů na koligativní vlastnosti je velmi vysoký ve srovnání s neelektrolyty.
Jaké jsou koligativní vlastnosti elektrolytů?
Koligativní vlastnosti elektrolytů jsou fyzikální vlastnosti elektrolytických roztoků, které závisí na množství rozpuštěných látek bez ohledu na povahu rozpuštěných látek. Soluty přítomné v elektrolytických roztocích jsou atomy, molekuly nebo ionty, které buď ztratily nebo získaly elektrony, aby se staly elektricky vodivými.
Když je elektrolyt rozpuštěn v rozpouštědle, jako je voda, elektrolyt se rozdělí na ionty (nebo jakékoli jiné vodivé látky). Proto rozpuštění jednoho molu elektrolytu vždy poskytuje dva nebo více molů vodivých látek. Koligativní vlastnosti elektrolytů se tedy značně mění, když je elektrolyt rozpuštěn v rozpouštědle.
Například obecná rovnice použitá při popisu změn bodu tuhnutí a bodu varu je následující, ΔTb=Kbm a ΔTf=Kf m
ΔTb je zvýšení bodu varu a ΔTf je snížení bodu mrazu. Kb a Kf jsou konstanta zvýšení bodu varu a konstanta poklesu bodu tuhnutí. m je molarita roztoku. Pro elektrolytické roztoky jsou výše uvedené rovnice upraveny následovně,
ΔTb=iKbm a ΔTf=iKf m
„i“je iontový multiplikátor známý jako Van’t Hoffův faktor. Tento faktor se rovná počtu molů iontů daným elektrolytem. Van’t Hoffův faktor lze tedy určit zjištěním počtu iontů uvolněných elektrolytem, když je rozpuštěn v rozpouštědle. Například hodnota Van’t Hoffova faktoru pro NaCl je 2 a v CaCl2 je 3.
Obrázek 01: Graf ukazující chemický potenciál vůči teplotě popisující pokles bodu tuhnutí a zvýšení bodu varu
Udané hodnoty těchto koligativních vlastností se však liší od teoreticky předpokládaných hodnot. Je to proto, že mohou existovat interakce rozpuštěné látky a rozpouštědla, které snižují účinek iontů na tyto vlastnosti.
Výše uvedené rovnice jsou dále upraveny pro použití pro slabé elektrolyty. Slabé elektrolyty se částečně disociují na ionty, takže některé ionty neovlivňují koligativní vlastnosti. Stupeň disociace (α) slabého elektrolytu lze vypočítat následovně, α={(i-1)/(n-1)} x 100
Zde je n maximální počet iontů vytvořených na molekulu slabého elektrolytu.
Jaké jsou koligativní vlastnosti neelektrolytů?
Koligativní vlastnosti neelektrolytů jsou fyzikální vlastnosti neelektrolytických roztoků, které závisí na množství rozpuštěných látek bez ohledu na povahu rozpuštěných látek. Neelektrolyty jsou látky, které po rozpuštění v rozpouštědle nevytvářejí vodivé roztoky. Například cukr je neelektrolyt, protože když se cukr rozpustí ve vodě, existuje v molekulární formě (nedisociuje se na ionty). Tyto molekuly cukru nejsou schopny vést elektrický proud roztokem.
Počet rozpuštěných látek přítomných v neelektrolytickém roztoku je menší ve srovnání s elektrolytickým roztokem. Proto je vliv neelektrolytů na koligativní vlastnosti také velmi nízký. Například stupeň snížení tlaku par přidáním NaCl je vyšší ve srovnání s přidáním cukru do podobného roztoku.
Jaký je rozdíl mezi koligativními vlastnostmi elektrolytů a neelektrolytů?
Koligativní vlastnosti elektrolytů vs. neelektrolyty |
|
| Kligativní vlastnosti elektrolytů jsou fyzikální vlastnosti elektrolytických roztoků, které závisí na množství rozpuštěných látek bez ohledu na povahu rozpuštěných látek. | Koligativní vlastnosti neelektrolytů jsou fyzikální vlastnosti neelektrolytických roztoků, které závisí na množství rozpuštěných látek bez ohledu na povahu rozpuštěných látek. |
| Solutes | |
| Elektrolyty poskytují více rozpuštěných látek do roztoku prostřednictvím disociace; koligativní vlastnosti se tedy značně změnily. | Žádné elektrolyty neposkytují roztoku málo rozpuštěných látek, protože nedochází k disociaci; koligativní vlastnosti se tedy výrazně nezměnily. |
| Vliv na koligativní vlastnosti | |
| Vliv elektrolytů na koligativní vlastnosti je ve srovnání s neelektrolyty velmi vysoký. | Vliv neelektrolytů na koligativní vlastnosti je ve srovnání s elektrolyty velmi nízký. |
Shrnutí – Koligativní vlastnosti elektrolytů vs. neelektrolyty
Koligativní vlastnosti jsou fyzikální vlastnosti roztoků, které nezávisí na povaze rozpuštěné látky, ale na množství rozpuštěných látek. Rozdíl mezi koligativními vlastnostmi elektrolytů a neelektrolytů je ten, že vliv elektrolytů na koligativní vlastnosti je ve srovnání s neelektrolyty velmi vysoký.
