លក្ខណៈកូលីហ្គាទីវ៖ របៀបដែលភាគល្អិតរលាយផ្លាស់ប្តូរសារធាតុរំលាយ

ការរាប់ភាគល្អិត៖ ម៉ូឡាលីតេ និងប្រភាគម៉ូល

លក្ខណៈកូលីហ្គាទីវអាស្រ័យលើផលធៀបនៃភាគល្អិតសារធាតុរលាយទៅនឹងភាគល្អិតសារធាតុរំលាយ។ ម៉ូលេគុលស៊ុក្រូសមួយម៉ូល និងម៉ូលេគុលអ៊ុយរ៉េមួយម៉ូលដែលរំលាយក្នុងទឹកម៉ាសដូចគ្នា បន្ថយចំណុចករបស់វាក្នុងបរិមាណដូចគ្នា ទោះបីជាម៉ាសម៉ូលរបស់វាខុសគ្នាស្ទើរតែប្រាំមួយដងក៏ដោយ។

ដោយសារហេតុនេះ ឯកតាកំហាប់ដែលប្រើនៅទីនេះរាប់ភាគល្អិត។ ប្រភាគម៉ូល x គឺជាចំនួនម៉ូលនៃសមាសភាគមួយចែកនឹងចំនួនម៉ូលសរុប។ ម៉ូឡាលីតេ m គឺជាចំនួនម៉ូលសារធាតុរលាយក្នុងមួយគីឡូក្រាមនៃសារធាតុរំលាយ។ ម៉ូឡាលីតេត្រូវបានប្រើជំនួសម៉ូលារីតេ ព្រោះវាផ្អែកលើម៉ាស ដូច្នេះវាមិនផ្លាស់ប្តូរនៅពេលសូលុយស្យុងរីក ឬរួមតាមសីតុណ្ហភាពទេ។ សម្រាប់សូលុយស្យុងទឹករំលាយ ម៉ូឡាលីតេ និងម៉ូលារីតេមានតម្លៃជិតគ្នា ប៉ុន្តែវាមិនមែនជាបរិមាណដូចគ្នាទេ។

សមីការខាងក្រោមសន្មតថាជាសូលុយស្យុងរំលាយឧត្តមគតិដែលមានសារធាតុរលាយមិនងាយហើរ ពោលគឺសារធាតុដែលស្ទើរតែមិនចូលរួមក្នុងចំហាយខាងលើសូលុយស្យុងសោះ។

ច្បាប់រ៉ាអ៊ូល និងការធ្លាក់សម្ពាធចំហាយ

ច្បាប់រ៉ាអ៊ូលចែងថា សម្ពាធចំហាយនៃសារធាតុរំលាយខាងលើសូលុយស្យុង ស្មើនឹងប្រភាគម៉ូលរបស់វាគុណនឹងសម្ពាធចំហាយនៃសារធាតុរំលាយសុទ្ធ៖ P_solution = x_solvent × P°_solvent។ ដោយសារប្រភាគម៉ូលបូកបាន 1 ការធ្លាក់សម្ពាធចំហាយគឺ ΔP = x_solute × P°_solvent។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 1។ រកសម្ពាធចំហាយនៅ 25 °C នៃសូលុយស្យុងស៊ុក្រូស C₁₂H₂₂O₁₁ 100.0 g ក្នុងទឹក 250.0 g។ សម្ពាធចំហាយនៃទឹកសុទ្ធនៅ 25 °C គឺ 23.8 torr (តារាង 9.2 នៃ OpenStax)។ ដោយប្រើម៉ាសអាតូមស្តង់ដារ IUPAC, M(ស៊ុក្រូស) = 342.30 g/mol និង M(H₂O) = 18.015 g/mol ដូច្នេះ n(ស៊ុក្រូស) = 0.2921 mol និង n(H₂O) = 13.88 mol។ x(H₂O) = 13.88 ÷ (13.88 + 0.2921) = 0.9794។ P = 0.9794 × 23.8 torr = 23.3 torr។

ការធ្លាក់ x(ស៊ុក្រូស) × P° = 0.02062 × 23.8 torr = 0.491 torr គឺតូច ទោះបីជាសូលុយស្យុងមានស្ករប្រហែល 29 ភាគរយតាមម៉ាសក៏ដោយ។ ម៉ូលេគុលស៊ុក្រូសធ្ងន់ ដូច្នេះស៊ុក្រូស 100 g នៅតែជាប្រភាគតូចមួយនៃម៉ូលេគុលដែលមាន។

ការកើនចំណុចពុះ និងការធ្លាក់ចំណុចកក

ការបន្ថយសម្ពាធចំហាយមានន័យថា សូលុយស្យុងត្រូវតែកម្តៅបន្ថែមទៀត មុនពេលសម្ពាធចំហាយរបស់វាដល់សម្ពាធខាងក្រៅ ដូច្នេះចំណុចពុះកើនឡើង។ សារធាតុរលាយក៏រំខានដល់ការបង្កើតសារធាតុរំលាយរឹងដែរ ដូច្នេះចំណុចកកធ្លាក់ចុះ។ សម្រាប់សូលុយស្យុងរំលាយ ការរំកិលទាំងពីរសមាមាត្រនឹងម៉ូឡាលីតេ៖ ΔTb = Kb × m និង ΔTf = Kf × m។

ថេរទាំងនេះជារបស់សារធាតុរំលាយ មិនមែនរបស់សារធាតុរលាយទេ។ តារាង 11.2 នៃ OpenStax ផ្តល់ Kb = 0.512 °C·kg/mol និង Kf = 1.86 °C·kg/mol សម្រាប់ទឹក និង Kb = 2.53 និង Kf = 5.12 °C·kg/mol សម្រាប់បង់ហ្សែន។ Kf របស់ទឹកធំជាង Kb របស់វាជាងបីដង ដូច្នេះសារធាតុរលាយណាមួយផ្លាស់ប្តូរចំណុចកករបស់ទឹកច្រើនជាងចំណុចពុះរបស់វាឆ្ងាយ។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 2។ សារធាតុត្រជាក់ម៉ាស៊ីនត្រូវបានធ្វើឡើងដោយរំលាយអេទីឡែនគ្លីកូល C₂H₆O₂ (62.07 g/mol) 250. g ក្នុងទឹក 1.000 kg។ n = 250. g ÷ 62.07 g/mol = 4.028 mol ដូច្នេះ m = 4.028 mol/kg។ ΔTf = 1.86 × 4.028 = 7.49 °C ដូច្នេះចំណុចកកឧត្តមគតិគឺ −7.49 °C។ ΔTb = 0.512 × 4.028 = 2.06 °C ដូច្នេះចំណុចពុះឧត្តមគតិគឺ 102.1 °C។ នៅកំហាប់នេះ សូលុយស្យុងលែងរំលាយខ្លាំងទៀតហើយ ដូច្នេះចាត់ទុកលេខទាំងនេះជាការប៉ាន់ស្មាន មិនមែនជាតម្លៃដែលបានវាស់ទេ។

អេឡិចត្រូលីត និងកត្តាវ៉ាន់ហូហ្វ

សារធាតុរលាយអ៊ីយ៉ុងបញ្ចេញភាគល្អិតច្រើនជាងមួយក្នុងមួយអង្គភាពរូបមន្ត។ កត្តាវ៉ាន់ហូហ្វ i គឺជាចំនួនម៉ូលនៃភាគល្អិតក្នុងសូលុយស្យុង ក្នុងមួយម៉ូលនៃសារធាតុរលាយដែលបានរំលាយ ហើយវាគុណសមីការកូលីហ្គាទីវនីមួយៗ៖ ΔTf = i × Kf × m។ តម្លៃឧត្តមគតិគឺចំនួនអ៊ីយ៉ុងក្នុងរូបមន្ត៖ 2 សម្រាប់ NaCl, 3 សម្រាប់ CaCl₂ និង 1 សម្រាប់អអេឡិចត្រូលីត ដូចជាគ្លុយកូស។

តម្លៃដែលបានវាស់តូចជាង ព្រោះអ៊ីយ៉ុងដែលមានបន្ទុកផ្ទុយគ្នាទាញគ្នាទៅវិញទៅមក ហើយខ្លះបង្កើតជាគូអ៊ីយ៉ុងដែលដើរតួជាភាគល្អិតតែមួយ។ តារាង 11.3 នៃ OpenStax រាយបញ្ជីកត្តាដែលបានវាស់សម្រាប់សូលុយស្យុង 0.050 m៖ 1.9 សម្រាប់ NaCl, 2.7 សម្រាប់ MgCl₂, 1.3 សម្រាប់ MgSO₄ និង 3.4 សម្រាប់ FeCl₃ ធៀបនឹងតម្លៃឧត្តមគតិ 2, 3, 2 និង 4។ ក្នុងសូលុយស្យុងរំលាយ គម្លាតនេះជាទូទៅកើនឡើងនៅពេលកំហាប់កើនឡើង និងនៅពេលបន្ទុកអ៊ីយ៉ុងកើនឡើង។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 3។ ប៉ាន់ស្មានចំណុចកកនៃ CaCl₂ 15.0 g (110.98 g/mol) ដែលរំលាយក្នុងទឹក 500.0 g។ n = 0.1352 mol និង m = 0.1352 mol ÷ 0.5000 kg = 0.2703 mol/kg។ ជាមួយ i ឧត្តមគតិ = 3, ΔTf = 3 × 1.86 × 0.2703 = 1.51 °C ដែលផ្តល់ −1.51 °C។ ការធ្លាក់ពិតតូចជាងនេះ។ ប្រសិនបើអ្នកប្រើ 2.7 ដែលជាកត្តាដែលបានវាស់សម្រាប់អំបិលស្រដៀងគ្នា MgCl₂ នៅ 0.050 m ការប៉ាន់ស្មានក្លាយជា 1.36 °C។ តួលេខនោះនៅតែគ្រាន់តែប្រហាក់ប្រហែល ព្រោះសូលុយស្យុងនេះមានកំហាប់ខ្ពស់ជាងប្រាំដង។

ការប្រើចំណុចកកដើម្បីរកម៉ាសម៉ូល

ប្រសិនបើអ្នកដឹងម៉ាសនៃសារធាតុរលាយ និងសារធាតុរំលាយ ហើយវាស់ ΔTf អ្នកអាចគណនាថយក្រោយទៅរកម៉ាសម៉ូលបាន។ វិធីចំណុចកកត្រូវបានគេពេញចិត្តជាងវិធីចំណុចពុះ ព្រោះ Kf ធំជាង Kb សម្រាប់សារធាតុរំលាយទូទៅ និងព្រោះចំណុចពុះក៏រំកិលតាមសម្ពាធបរិយាកាសប្រចាំថ្ងៃដែរ។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 4។ ការរំលាយអអេឡិចត្រូលីតមិនងាយហើរមិនស្គាល់ 1.50 g ក្នុងបង់ហ្សែន 25.0 g បន្ថយចំណុចកក 1.62 °C។ ម៉ូឡាលីតេ៖ m = ΔTf ÷ Kf = 1.62 ÷ 5.12 = 0.3164 mol/kg។ ចំនួនម៉ូលសារធាតុរលាយ៖ 0.3164 mol/kg × 0.0250 kg = 7.910 × 10⁻³ mol។ ម៉ាសម៉ូល៖ 1.50 g ÷ 7.910 × 10⁻³ mol = 190 g/mol ជាបីខ្ទង់សំខាន់។

បង់ហ្សែនជាសារធាតុរំលាយល្អសម្រាប់ពិសោធន៍នេះ ព្រោះ Kf របស់វាធំស្ទើរតែបីដងនៃរបស់ទឹក ដូច្នេះសារធាតុរលាយបរិមាណដូចគ្នាផ្តល់ការផ្លាស់ប្តូរធំជាង និងងាយវាស់ជាង។ វិធីនេះសន្មតថាសារធាតុរលាយមិនបំបែក ហើយក៏មិនផ្សំគ្នាដែរ។ ឧទាហរណ៍ អាស៊ីតកាបុកស៊ីលិកបង្កើតជាគូដោយចំណងអ៊ីដ្រូសែនក្នុងបង់ហ្សែន ហើយផ្តល់ម៉ាសម៉ូលប្រហាក់ប្រហែលជិតពីរដងនៃតម្លៃពិត។

សម្ពាធអូស្មូស និងម៉ូលេគុលធំខ្លាំង

នៅពេលភ្នាសពាក់កណ្តាលជ្រាបបំបែកសូលុយស្យុងពីសារធាតុរំលាយសុទ្ធ សារធាតុរំលាយហូរចូលទៅក្នុងសូលុយស្យុង។ សម្ពាធដែលត្រូវអនុវត្តលើសូលុយស្យុងដើម្បីបញ្ឈប់លំហូរនេះ គឺជាសម្ពាធអូស្មូស Π = i × M × R × T ដែល M ជាម៉ូលារីតេ R = 0.08206 L·atm/(mol·K) ហើយ T គិតជាកែលវិន។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 5។ ទឹកអំបិលចាក់តាមសរសៃឈាមមាន NaCl ប្រហែល 0.155 mol/L។ នៅសីតុណ្ហភាពរាងកាយ 37.0 °C ឬ 310.15 K សម្ពាធអូស្មូសឧត្តមគតិគឺ Π = 2 × 0.155 × 0.08206 × 310.15 = 7.89 atm។ ការប្រើ i = 2 ធ្វើឱ្យវាធំជាងការពិតបន្តិច ព្រោះកត្តាពិតទាបជាង 2 បន្តិច។ សម្ពាធធំបែបនេះជាមូលហេតុដែលសូលុយស្យុងដែលចាក់ចូលសរសៃឈាមត្រូវតែមានកំហាប់សារធាតុរលាយស្មើនឹងឈាម។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 6។ សូលុយស្យុងប្រូតេអ៊ីន 0.250 g ក្នុងទឹក 50.0 mL មានសម្ពាធអូស្មូស 4.20 torr នៅ 25.0 °C។ Π = 4.20 ÷ 760 = 5.526 × 10⁻³ atm។ M = Π ÷ (R × T) = 5.526 × 10⁻³ ÷ (0.08206 × 298.15) = 2.259 × 10⁻⁴ mol/L ដូច្នេះ n = 1.129 × 10⁻⁵ mol ក្នុង 0.0500 L ហើយម៉ាសម៉ូលគឺ 0.250 g ÷ 1.129 × 10⁻⁵ mol = 2.21 × 10⁴ g/mol។ សូលុយស្យុងដដែលនឹងកកទាបជាងទឹកសុទ្ធត្រឹមតែប្រហែល 4 × 10⁻⁴ °C ប៉ុណ្ណោះ ដែលតូចពេកមិនអាចវាស់បានល្អ។ នោះហើយជាមូលហេតុដែលសម្ពាធអូស្មូស មិនមែនចំណុចកក ត្រូវបានប្រើសម្រាប់ប៉ូលីម៊ែរ និងប្រូតេអ៊ីន។

កំហុសដែលធ្វើឱ្យការគណនាកូលីហ្គាទីវខុស

ការពិនិត្យរហ័សចាប់កំហុសភាគច្រើន៖ សូលុយស្យុងគួរតែពុះខ្ពស់ជាង និងកកទាបជាងសារធាតុរំលាយសុទ្ធជានិច្ច ហើយការរំកិលសម្រាប់សូលុយស្យុងទឹករំលាយជាធម្មតាច្រើនបំផុតត្រឹមតែពីរបីដឺក្រេ។

• ប្រើម៉ូលារីតេក្នុង ΔT = K × m។ សមីការទាំងនេះត្រូវការម៉ូឡាលីតេ ដែលប្រើគីឡូក្រាមនៃសារធាតុរំលាយ មិនមែនលីត្រនៃសូលុយស្យុងទេ។
• ចែកនឹងម៉ាសនៃសូលុយស្យុង ជំនួសឱ្យម៉ាសនៃសារធាតុរំលាយ។
• ទុកកត្តាវ៉ាន់ហូហ្វចោលសម្រាប់សារធាតុរលាយអ៊ីយ៉ុង ឬប្រើវាសម្រាប់សារធាតុរលាយម៉ូលេគុល ដូចជាស៊ុក្រូស ឬអេទីឡែនគ្លីកូល។
• រាយការណ៍ ΔTf ថាជាចំណុចកក។ ដកវាចេញពីចំណុចកកនៃសារធាតុរំលាយសុទ្ធ។
• ប្រើសីតុណ្ហភាពសេលស៊ីយ៉ុសក្នុង Π = iMRT។ បម្លែងទៅកែលវិនជាមុនសិន។
• យក Kf ឬ Kb ពីសារធាតុរំលាយខុស។ វាជាលក្ខណៈរបស់សារធាតុរំលាយ។