Koligativni efekti i Raoultov zakon

2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12

Čista voda pod pritiskom od 1 atm ima tačku topljenja od 0^oC i tačku ključanja od 100^{o C.}

Čista voda

Međutim, kada u vodu dodamo neisparljivu otopljenu tvar, ona mijenja fizička svojstva vode. Sada se voda smrzava ispod 0^oC i ključa iznad 100^oC. Ove promjene fizičkih svojstava vode zbog dodavanja otopljene tvari nazivaju se koligativni efekti.

Dodavanje neisparljive otopljene tvari u vodu

Za svako fizičko svojstvo koje je modificirano imamo koligativno svojstvo koje proučava ovaj efekat:

KOLIGATIVNI EFEKAT	KOLIGATIVNA IMOVINA
Pad pritiska pare	Tonoskopija
Povećanje tačke ključanja	Ebulioskopija
Smanjenje tačke smrzavanja	Krioskopija
Povećani osmotski pritisak	osmoskopija

Koligativni efekti zavise samo od broja otopljenih čestica otopljene tvari. Što je veći broj otopljenih čestica otopljene tvari, veći su koligativni efekti.

RAOULTOV ZAKON

Godine 1878. francuski hemičar François-Marie Raoult (1830-1901) izjavio je da je koligativni efekatmolekularna nehlapljiva otopljena tvar u otapalu je direktno proporcionalna molarnosti otopine, to je:

Koligativni efekat=K. W

gdje:

K=konstanta proporcionalnosti

Dakle, za koligativne efekte ćemo imati:

Tonoskopija

Gdje: K_T=Molarna tonoskopska konstanta (M _{rastvarač/1000)}

Ebulioskopija

Gdje: K_e=Molarna konstanta ebulioskopije (M _{rastvarač/1000)}

Krioskopija

Gdje: K_c=Molarna krioskopska konstanta (M _{rastvarač/1000)}

Frakcijska destilacija

Frakciona destilacija se koristi kada je razlika između tačaka ključanja tečnosti u smeši manja od 80oC. Potrebni su sofisticiraniji aparati i malo više vremena.

Glavna razlika u aparatu za frakcionu destilaciju je prisustvo kolone za frakcionisanje. Cilj ove kolone je da stvori nekoliko regiona ravnoteže tečnost-para, obogaćujući frakciju najisparljivije komponente smeše u parnoj fazi.

Kada se dve tečnosti koje se beskonačno mešaju spoje, pritisak pare svake se smanjuje za pritisak pare druge; svaka komponenta u rastvoru doprinosi proporcionalno svommolni udio u smjesi. Ukupni pritisak pare jednak je zbiru pritisaka pare koje vrši svaka komponenta u smeši.

Fazni dijagram

Fazni sastav pare nije nužno isti kao i tečne faze; veći udio isparljivije komponente u pari nego u tekućini. Slika sa strane predstavlja fazni dijagram za mješavinu između tekućine b (npr.=92, 5^oC) i tekućine a (npr.=65^{oC). Prema dijagramu, rješenje čiji je sastav X}a_=Xb_{=0,5 ključa na 72,5}o C (tačka ^c). Sa slike vidimo da tačka u ravnoteži tečnost-para (tačka d) odražava sastav od X a=0, 8, tj. para predstavlja dio više nego u tekućini. Ovo je princip frakcijske destilacije: nekoliko "destilacija" se provodi u frakcionoj koloni, a para se obogaćuje najisparljivijom komponentom.