ສົມບັດຄໍລິເກທິບ: ອະນຸພາກທີ່ລະລາຍຢູ່ປ່ຽນແປງຕົວລະລາຍແນວໃດ

ການນັບອະນຸພາກ: ໂມແລລິຕີ ແລະ ເສດສ່ວນໂມນ

ສົມບັດຄໍລິເກທິບຂຶ້ນກັບອັດຕາສ່ວນຂອງອະນຸພາກສານລະລາຍຕໍ່ອະນຸພາກຕົວລະລາຍ. ໂມເລກຸນຊູໂຄສໜຶ່ງໂມນ ແລະ ໂມເລກຸນຢູເຣຍໜຶ່ງໂມນທີ່ລະລາຍໃນນ້ຳທີ່ມີມວນເທົ່າກັນເຮັດໃຫ້ຈຸດເຢືອກແຂງຂອງມັນຫຼຸດລົງເທົ່າກັນ, ເຖິງແມ່ນມວນໂມລາຂອງມັນຈະຕ່າງກັນເກືອບຫົກເທົ່າ.

ດ້ວຍເຫດນີ້, ຫົວໜ່ວຍຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທີ່ໃຊ້ຢູ່ນີ້ຈຶ່ງນັບອະນຸພາກ. ເສດສ່ວນໂມນ, x, ແມ່ນໂມນຂອງອົງປະກອບໜຶ່ງຫານດ້ວຍໂມນທັງໝົດ. ໂມແລລິຕີ, m, ແມ່ນໂມນຂອງສານລະລາຍຕໍ່ກິໂລກຣາມຂອງຕົວລະລາຍ. ໂມແລລິຕີຖືກໃຊ້ແທນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນໂມລາ ເພາະມັນອີງໃສ່ມວນ, ສະນັ້ນມັນຈຶ່ງບໍ່ປ່ຽນເມື່ອສາລະລາຍຂະຫຍາຍ ຫຼື ຫົດຕົວຕາມອຸນຫະພູມ. ສຳລັບສາລະລາຍນ້ຳທີ່ເຈືອຈາງ, ໂມແລລິຕີ ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນໂມລາມີຄ່າຕົວເລກໃກ້ຄຽງກັນ, ແຕ່ບໍ່ແມ່ນປະລິມານດຽວກັນ.

ສົມຜົນຂ້າງລຸ່ມສົມມຸດວ່າເປັນສາລະລາຍເຈືອຈາງອຸດົມຄະຕິທີ່ມີສານລະລາຍທີ່ບໍ່ລະເຫີຍ, ໝາຍຄວາມວ່າສານລະລາຍແທບບໍ່ມີສ່ວນໃນໄອທີ່ຢູ່ເໜືອສາລະລາຍເລີຍ.

ກົດຂອງຣາອູລ ແລະ ການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມດັນໄອ

ກົດຂອງຣາອູລກ່າວວ່າຄວາມດັນໄອຂອງຕົວລະລາຍເໜືອສາລະລາຍເທົ່າກັບເສດສ່ວນໂມນຂອງມັນຄູນດ້ວຍຄວາມດັນໄອຂອງຕົວລະລາຍບໍລິສຸດ: P_solution = x_solvent × P°_solvent. ເນື່ອງຈາກເສດສ່ວນໂມນລວມກັນໄດ້ 1, ການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມດັນໄອຈຶ່ງແມ່ນ ΔP = x_solute × P°_solvent.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 1. ຫາຄວາມດັນໄອທີ່ 25 °C ຂອງສາລະລາຍທີ່ມີຊູໂຄສ, C₁₂H₂₂O₁₁, 100.0 g ໃນນ້ຳ 250.0 g. ຄວາມດັນໄອຂອງນ້ຳບໍລິສຸດທີ່ 25 °C ແມ່ນ 23.8 torr (ຕາຕະລາງ 9.2 ຂອງ OpenStax). ໂດຍໃຊ້ນ້ຳໜັກອະຕອມມາດຕະຖານຂອງ IUPAC, M(ຊູໂຄສ) = 342.30 g/mol ແລະ M(H₂O) = 18.015 g/mol, ສະນັ້ນ n(ຊູໂຄສ) = 0.2921 mol ແລະ n(H₂O) = 13.88 mol. x(H₂O) = 13.88 ÷ (13.88 + 0.2921) = 0.9794. P = 0.9794 × 23.8 torr = 23.3 torr.

ການຫຼຸດລົງ, x(ຊູໂຄສ) × P° = 0.02062 × 23.8 torr = 0.491 torr, ມີຄ່ານ້ອຍ ເຖິງແມ່ນສາລະລາຍຈະມີນ້ຳຕານປະມານ 29 ເປີເຊັນໂດຍມວນ. ໂມເລກຸນຊູໂຄສໜັກ, ສະນັ້ນ 100 g ຂອງມັນກໍຍັງເປັນພຽງສ່ວນນ້ອຍຂອງໂມເລກຸນທັງໝົດທີ່ມີຢູ່.

ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຈຸດເດືອດ ແລະ ການຫຼຸດລົງຂອງຈຸດເຢືອກແຂງ

ການທີ່ຄວາມດັນໄອຫຼຸດລົງໝາຍຄວາມວ່າສາລະລາຍຕ້ອງຖືກໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຫຼາຍຂຶ້ນກ່ອນທີ່ຄວາມດັນໄອຂອງມັນຈະເຖິງຄວາມດັນພາຍນອກ, ສະນັ້ນຈຸດເດືອດຈຶ່ງເພີ່ມຂຶ້ນ. ສານລະລາຍຍັງລົບກວນການກໍ່ຕົວຂອງຕົວລະລາຍທີ່ເປັນຂອງແຂງ, ສະນັ້ນຈຸດເຢືອກແຂງຈຶ່ງຫຼຸດລົງ. ສຳລັບສາລະລາຍເຈືອຈາງ ການເລື່ອນທັງສອງເປັນສັດສ່ວນກັບໂມແລລິຕີ: ΔTb = Kb × m ແລະ ΔTf = Kf × m.

ຄ່າຄົງທີ່ເປັນຂອງຕົວລະລາຍ, ບໍ່ແມ່ນຂອງສານລະລາຍ. ຕາຕະລາງ 11.2 ຂອງ OpenStax ໃຫ້ Kb = 0.512 °C·kg/mol ແລະ Kf = 1.86 °C·kg/mol ສຳລັບນ້ຳ, ແລະ Kb = 2.53 ແລະ Kf = 5.12 °C·kg/mol ສຳລັບເບນຊີນ. Kf ຂອງນ້ຳໃຫຍ່ກວ່າ Kb ຂອງມັນຫຼາຍກວ່າສາມເທົ່າ, ສະນັ້ນສານລະລາຍໃດໜຶ່ງຈຶ່ງປ່ຽນຈຸດເຢືອກແຂງຂອງນ້ຳຫຼາຍກວ່າຈຸດເດືອດຂອງມັນຫຼາຍ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 2. ນ້ຳຢາຫຼໍ່ເຢັນຖືກກຽມໂດຍລະລາຍເອທິລີນໄກລຄອນ, C₂H₆O₂ (62.07 g/mol), 250. g ໃນນ້ຳ 1.000 kg. n = 250. g ÷ 62.07 g/mol = 4.028 mol, ສະນັ້ນ m = 4.028 mol/kg. ΔTf = 1.86 × 4.028 = 7.49 °C, ສະນັ້ນຈຸດເຢືອກແຂງອຸດົມຄະຕິແມ່ນ −7.49 °C. ΔTb = 0.512 × 4.028 = 2.06 °C, ສະນັ້ນຈຸດເດືອດອຸດົມຄະຕິແມ່ນ 102.1 °C. ທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນນີ້ ສາລະລາຍບໍ່ໄດ້ເຈືອຈາງຫຼາຍແລ້ວ, ສະນັ້ນໃຫ້ຖືຄ່າເຫຼົ່ານີ້ເປັນການປະມານ, ບໍ່ແມ່ນຄ່າທີ່ວັດໄດ້.

ອີເລັກໂຕຣໄລຕ໌ ແລະ ປັດໄຈແວນທ໌ ຮອຟ

ສານລະລາຍທີ່ເປັນໄອອອນປ່ອຍອະນຸພາກຫຼາຍກວ່າໜຶ່ງຕໍ່ໜ່ວຍສູດ. ປັດໄຈແວນທ໌ ຮອຟ, i, ແມ່ນຈຳນວນໂມນຂອງອະນຸພາກໃນສາລະລາຍຕໍ່ໂມນຂອງສານລະລາຍທີ່ລະລາຍ, ແລະ ມັນຄູນເຂົ້າໃນແຕ່ລະສົມຜົນຄໍລິເກທິບ: ΔTf = i × Kf × m. ຄ່າອຸດົມຄະຕິແມ່ນຈຳນວນໄອອອນໃນສູດ: 2 ສຳລັບ NaCl, 3 ສຳລັບ CaCl₂ ແລະ 1 ສຳລັບສານທີ່ບໍ່ແມ່ນອີເລັກໂຕຣໄລຕ໌ ເຊັ່ນ ກລູໂຄສ.

ຄ່າທີ່ວັດໄດ້ນ້ອຍກວ່າ, ເພາະໄອອອນທີ່ມີປະຈຸກົງກັນຂ້າມດຶງດູດກັນ ແລະ ບາງສ່ວນສ້າງເປັນຄູ່ໄອອອນທີ່ປະພຶດເປັນອະນຸພາກດຽວ. ຕາຕະລາງ 11.3 ຂອງ OpenStax ລະບຸປັດໄຈທີ່ວັດໄດ້ສຳລັບສາລະລາຍ 0.050 m: 1.9 ສຳລັບ NaCl, 2.7 ສຳລັບ MgCl₂, 1.3 ສຳລັບ MgSO₄ ແລະ 3.4 ສຳລັບ FeCl₃, ທຽບກັບຄ່າອຸດົມຄະຕິ 2, 3, 2 ແລະ 4. ໃນສາລະລາຍເຈືອຈາງ, ຊ່ອງຫ່າງນີ້ໂດຍທົ່ວໄປຈະກວ້າງຂຶ້ນເມື່ອຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເພີ່ມຂຶ້ນ ແລະ ເມື່ອປະຈຸຂອງໄອອອນເພີ່ມຂຶ້ນ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 3. ປະມານຈຸດເຢືອກແຂງຂອງ CaCl₂ (110.98 g/mol) 15.0 g ທີ່ລະລາຍໃນນ້ຳ 500.0 g. n = 0.1352 mol ແລະ m = 0.1352 mol ÷ 0.5000 kg = 0.2703 mol/kg. ດ້ວຍ i ອຸດົມຄະຕິ = 3, ΔTf = 3 × 1.86 × 0.2703 = 1.51 °C, ໃຫ້ −1.51 °C. ການຫຼຸດລົງຕົວຈິງນ້ອຍກວ່ານີ້. ຖ້າທ່ານໃຊ້ 2.7, ເຊິ່ງເປັນປັດໄຈທີ່ວັດໄດ້ຂອງເກືອທີ່ຄ້າຍກັນ MgCl₂ ທີ່ 0.050 m, ຄ່າປະມານຈະເປັນ 1.36 °C. ຕົວເລກນັ້ນກໍຍັງເປັນພຽງຄ່າໂດຍປະມານ, ເພາະສາລະລາຍນີ້ເຂັ້ມຂຸ້ນກວ່າຫຼາຍກວ່າຫ້າເທົ່າ.

ການໃຊ້ຈຸດເຢືອກແຂງເພື່ອຫາມວນໂມລາ

ຖ້າທ່ານຮູ້ມວນຂອງສານລະລາຍ ແລະ ຕົວລະລາຍ ແລະ ວັດ ΔTf, ທ່ານສາມາດຄິດຍ້ອນກັບໄປຫາມວນໂມລາໄດ້. ວິທີຈຸດເຢືອກແຂງເປັນທີ່ນິຍົມກວ່າວິທີຈຸດເດືອດ ເພາະ Kf ໃຫຍ່ກວ່າ Kb ສຳລັບຕົວລະລາຍທົ່ວໄປ, ແລະ ເພາະຈຸດເດືອດຍັງເລື່ອນໄປຕາມຄວາມດັນບັນຍາກາດຂອງແຕ່ລະມື້.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 4. ການລະລາຍສານທີ່ບໍ່ແມ່ນອີເລັກໂຕຣໄລຕ໌ ແລະ ບໍ່ລະເຫີຍທີ່ບໍ່ຮູ້ຊະນິດ 1.50 g ໃນເບນຊີນ 25.0 g ເຮັດໃຫ້ຈຸດເຢືອກແຂງຫຼຸດລົງ 1.62 °C. ໂມແລລິຕີ: m = ΔTf ÷ Kf = 1.62 ÷ 5.12 = 0.3164 mol/kg. ໂມນຂອງສານລະລາຍ: 0.3164 mol/kg × 0.0250 kg = 7.910 × 10⁻³ mol. ມວນໂມລາ: 1.50 g ÷ 7.910 × 10⁻³ mol = 190 g/mol, ເປັນເລກສຳຄັນສາມຕົວ.

ເບນຊີນເປັນຕົວລະລາຍທີ່ດີສຳລັບການທົດລອງນີ້ ເພາະ Kf ຂອງມັນເກືອບສາມເທົ່າຂອງນ້ຳ, ສະນັ້ນສານລະລາຍປະລິມານເທົ່າກັນຈຶ່ງໃຫ້ການປ່ຽນແປງທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ ແລະ ວັດໄດ້ງ່າຍກວ່າ. ວິທີນີ້ສົມມຸດວ່າສານລະລາຍບໍ່ແຕກຕົວ ແລະ ບໍ່ຈັບຕົວກັນ. ຕົວຢ່າງ, ກົດຄາບອກຊີລິກສ້າງຄູ່ທີ່ຍຶດກັນດ້ວຍພັນທະໄຮໂດຣເຈນໃນເບນຊີນ ແລະ ໃຫ້ມວນໂມລາປາກົດທີ່ໃກ້ກັບສອງເທົ່າຂອງຄ່າຈິງ.

ຄວາມດັນອອສໂມຕິກ ແລະ ໂມເລກຸນທີ່ໃຫຍ່ຫຼາຍ

ເມື່ອເຍື່ອເລືອກຜ່ານແຍກສາລະລາຍອອກຈາກຕົວລະລາຍບໍລິສຸດ, ຕົວລະລາຍຈະໄຫຼເຂົ້າໄປໃນສາລະລາຍ. ຄວາມດັນທີ່ຕ້ອງໃສ່ໃຫ້ສາລະລາຍເພື່ອຢຸດການໄຫຼນີ້ແມ່ນຄວາມດັນອອສໂມຕິກ, Π = i × M × R × T, ເຊິ່ງ M ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນໂມລາ, R = 0.08206 L·atm/(mol·K), ແລະ T ເປັນເຄວິນ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 5. ນ້ຳເກືອສຳລັບໃຫ້ທາງເສັ້ນເລືອດມີ NaCl ປະມານ 0.155 mol/L. ທີ່ອຸນຫະພູມຮ່າງກາຍ, 37.0 °C ຫຼື 310.15 K, ຄວາມດັນອອສໂມຕິກອຸດົມຄະຕິແມ່ນ Π = 2 × 0.155 × 0.08206 × 310.15 = 7.89 atm. ການໃຊ້ i = 2 ໃຫ້ຄ່າສູງເກີນເລັກນ້ອຍ, ເພາະປັດໄຈຕົວຈິງຕ່ຳກວ່າ 2 ເລັກນ້ອຍ. ຄວາມດັນທີ່ໃຫຍ່ຂະໜາດນັ້ນຄືເຫດຜົນທີ່ສາລະລາຍທີ່ໃຫ້ເຂົ້າເສັ້ນເລືອດຕ້ອງມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານລະລາຍກົງກັບເລືອດ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 6. ສາລະລາຍທີ່ມີໂປຣຕີນ 0.250 g ໃນນ້ຳ 50.0 mL ມີຄວາມດັນອອສໂມຕິກ 4.20 torr ທີ່ 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, ສະນັ້ນ n = 1.129 × 10⁻⁵ mol ໃນ 0.0500 L, ແລະ ມວນໂມລາແມ່ນ 0.250 g ÷ 1.129 × 10⁻⁵ mol = 2.21 × 10⁴ g/mol. ສາລະລາຍດຽວກັນນີ້ຈະເຢືອກແຂງຕ່ຳກວ່ານ້ຳບໍລິສຸດພຽງປະມານ 4 × 10⁻⁴ °C, ເຊິ່ງນ້ອຍເກີນກວ່າຈະວັດໄດ້ດີ. ນັ້ນຄືເຫດຜົນທີ່ໃຊ້ຄວາມດັນອອສໂມຕິກ, ບໍ່ແມ່ນຈຸດເຢືອກແຂງ, ສຳລັບໂພລີເມີ ແລະ ໂປຣຕີນ.

ຂໍ້ຜິດພາດທີ່ເຮັດໃຫ້ການຄິດໄລ່ຄໍລິເກທິບຄາດເຄື່ອນ

ການກວດຢ່າງໄວຈັບຂໍ້ຜິດພາດໄດ້ເກືອບທັງໝົດ: ສາລະລາຍຄວນເດືອດທີ່ອຸນຫະພູມສູງກວ່າ ແລະ ເຢືອກແຂງທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າຕົວລະລາຍບໍລິສຸດສະເໝີ, ແລະ ການເລື່ອນສຳລັບສາລະລາຍນ້ຳທີ່ເຈືອຈາງໂດຍປົກກະຕິມີພຽງບໍ່ເທົ່າໃດອົງສາເປັນຢ່າງຫຼາຍ.

• ໃຊ້ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນໂມລາໃນ ΔT = K × m. ສົມຜົນເຫຼົ່ານີ້ຕ້ອງໃຊ້ໂມແລລິຕີ, ເຊິ່ງໃຊ້ກິໂລກຣາມຂອງຕົວລະລາຍ, ບໍ່ແມ່ນລິດຂອງສາລະລາຍ.
• ຫານດ້ວຍມວນຂອງສາລະລາຍແທນທີ່ຈະເປັນມວນຂອງຕົວລະລາຍ.
• ລືມປັດໄຈແວນທ໌ ຮອຟສຳລັບສານລະລາຍທີ່ເປັນໄອອອນ, ຫຼື ໃຊ້ມັນກັບສານລະລາຍທີ່ເປັນໂມເລກຸນ ເຊັ່ນ ຊູໂຄສ ຫຼື ເອທິລີນໄກລຄອນ.
• ລາຍງານ ΔTf ເປັນຈຸດເຢືອກແຂງ. ໃຫ້ລົບມັນອອກຈາກຈຸດເຢືອກແຂງຂອງຕົວລະລາຍບໍລິສຸດ.
• ໃຊ້ອຸນຫະພູມເປັນອົງສາເຊວຊຽດໃນ Π = iMRT. ໃຫ້ປ່ຽນເປັນເຄວິນກ່ອນ.
• ເອົາ Kf ຫຼື Kb ຂອງຕົວລະລາຍຜິດຊະນິດ. ພວກມັນເປັນສົມບັດຂອງຕົວລະລາຍ.