Kap. 11. Lösningars egenskaper, forts
Kolligativa egenskaper:
Egenskaper som bara beror av antalet
partiklar av det lösta ämnet (ej av typen
av partiklar).
11.5 Kokpunktshöjning
Icke-flyktigt löst ämne sänker lösningens ångtryck ⇒
Högre T behövs för att ångtrycket ska nå 1 atm ⇒
Kokpunktstemperaturen höjs då ett ickeflyktigt ämne tillsätts till en lösning
Det kan visas att kokpunktshöjningen ∆Tb
ges av:
∆Tb = Kb· cm
cm = molaliteten för det lösta ämnet i lösningen
Kb = molal kokpunktshöjningskonstant,
karaktäristisk för lösningsmedlet
På liknande sätt orsakar tillsatts av ett ickeflyktigt ämne till en lösning en
fryspunktssänkning ∆Tf som ges av:
∆Tf = Kf · cm
cm = molaliteten för det lösta ämnet i lösningen
Kf = molal fryspunktsnedsättningskonstant,
karaktäristisk för lösningsmedlet
Ex:
Saltning av vägar vintertid NaCl/H2O
Antifrysmedel (glykol) i kylare
Laboratorieanvändningsområde:
Bestämma molmassan för det lösta ämnet
Ex:
Man löste 18,52 g svavel i 525,0 g koldisulfid. Lösningens
kokpunkt blev 46,63°C. Kokpunkten för ren CS2 är
46,30°C.
Beräkna molmassan för svavelmolekylen och ange
molekylformeln.
∆Tb = Kb· cm
Kb = 2,34°C⋅kg/mol för CS2
∆Tb = 46,63 − 46,30 = 0,33°C
Molmassan för Sn = MSn
(18,52 / M Sn )
⇒
0,5250
2,34 ⋅ 18,52
=
= 250,1 g/mol = 250 g/mol
0,33 ⋅ 0,5250
0,33 = 2,34 ⋅
M Sn
M S = 32,07 g/mol ⇒ n =
250,1
= 7,80 ≈ 8
32,07
⇒ S8-molekyler
11.6 Osmos
Ytterligare ett exempel på en kolligativ egenskap
Betrakta två behållare med lösningsmedel, vilka
sitter ihop via ett semipermeabelt membran, som
tillåter passage av lösningsmedlet (vanligen H2O)
men inte av det lösta ämnet. Tillsätt ett ickeflyktigt ämne till den ena behållaren.
(Se Fig. 11.18)
H2O strömmar över till behållaren med det
tillsatta ämnet tills trycket från vätskepelaren
balanserar processen: Osmos.
Man kan visa att vid jämvikt gäller:
Π = cM·R·T
Π = osmotiska trycket (i enheten atm eller Pa)
cM = molära koncentrationen av det lösta ämnet
(i mol/l eller mol/m3)
R = allmänna gaskonstanten = 0,08206 l·atm/(K·mol)
8,3145 J/(K·mol)
Osmos är en vanlig process t.ex. i djur- och växtceller.
Labanvändningsområde:
Bestämma molmassa för makromolekyler (t.ex.
proteiner)
Ex:
Man löser 0,582 g dextran i 106 ml vatten vid 21°C.
Lösningens osmotiska tryck är 1,47 mm Hg. Beräkna
molmassan för dextranet.
π = cM R T
π = 1,47 torr =
1,47
× 1,013 ⋅ 105 Pa = 196 Pa
760
0,582
mol
5490,6
cM = M − 6 3 =
mol/m3
106 ⋅ 10 m
M
Alltså
5490,6
⋅ 8,3145 ⋅ 294 ⇒
M
M = 68473 g/mol ≈ 6,85·104 g/mol
196 =
Man måste även ta hänsyn till att exempelvis
salter dissocierar:
CaCl2(s) → Ca2+(aq) + 2 Cl-(aq)
3 partiklar
Van’t Hoff-faktorn:
i =
antal mol partiklar i lösningen
antal mol av det lösta ämnet
12.73
0,0140 g av komplexet Cr(NH3)5Cl3 (M = 243,5) löses i
25,0 ml vatten (25°C). Osmotiska trycket för lösningen
bestäms till 119 mm Hg. Hur många joner erhålls per
formelenhet när föreningen löses?
π = cM R T
cM
π=
antal joner per
formelenhet
0,0140
243,5
3
=
×
i
=
2
,
300
×
i
mol/m
25,0 ⋅ 10− 6
119
× 1,013 ⋅ 105 Pa = 15861,4 Pa
760
T = 298 K
15861,4 = 2,300 ⋅ i ⋅ 8,3145 ⋅ 298 ⇒
i = 2,78 ≈ 3
Troligen
Cr(NH3)5Cl3(s) → [Cr(NH3)5Cl]2+ (aq) + 2 Cl-(aq)
11.8 Kolloider
Kolloidal lösning (eller ”kolloid”):
En suspension (uppslamning) av relativt
stora partiklar (1 – 1000 nm) dispergerade
(jämnt fördelade) i ett kontinuerligt medium.
Ex: Lera uppslammat i vatten.
Kan förefalla stabila men kommer till slut att
separera i två olika faser (termodynamiskt instabila)
Olika typer:
- Aerosoler: vätskedroppar eller fasta partiklar
dispergerade i en gas.
- Emulsion: vätskedroppar disp. i vätska
- Skum:
gasbubblor disp. i vätska
- Sol:
fasta partiklar disp. i vätska
- Gel:
vätskefas disp. i fast fas (kallas
också fast-fas emulsion)
Kolloidala partiklar kan stabiliseras kinetiskt
genom t.ex. elektriskt laddade ytlager ⇒
repulsion.
Addera salt ⇒ laddningarna neutraliseras ⇒
partiklarna koagulerar ⇒ kolloiden förstörs.
