ကိုလီဂေးတစ်ဂုဏ်သတ္တိများ- ပျော်ဝင်နေသော အမှုန်များက ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်ကို မည်သို့ ပြောင်းလဲစေသနည်း

အမှုန်များကို ရေတွက်ခြင်း- မိုလယ်လီတီနှင့် မိုလ်အပိုင်းကိန်း

ကိုလီဂေးတစ်ဂုဏ်သတ္တိတစ်ခုသည် ပျော်ပစ္စည်းအမှုန်များနှင့် ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်အမှုန်များ၏ အချိုးပေါ်တွင် မူတည်သည်။ ဆူခရို့စ်မော်လီကျူး တစ်မိုလ်နှင့် ယူရီးယားမော်လီကျူး တစ်မိုလ်ကို တူညီသော ရေဒြပ်ထုတွင် ပျော်ဝင်စေလျှင် ၎င်းတို့၏ မိုလာဒြပ်ထုများသည် ခြောက်ဆနီးပါး ကွာခြားသော်လည်း ရေ၏ အေးခဲမှတ်ကို တူညီသော ပမာဏဖြင့် လျော့ချသည်။

ဤအကြောင်းကြောင့် ဤနေရာတွင် အသုံးပြုသော ပြင်းအားယူနစ်များသည် အမှုန်များကို ရေတွက်သည်။ မိုလ်အပိုင်းကိန်း x သည် အစိတ်အပိုင်းတစ်ခု၏ မိုလ်ကို စုစုပေါင်းမိုလ်ဖြင့် စားထားခြင်း ဖြစ်သည်။ မိုလယ်လီတီ m သည် ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည် တစ်ကီလိုဂရမ်လျှင် ပျော်ပစ္စည်း မိုလ် ဖြစ်သည်။ မိုလယ်လီတီသည် ဒြပ်ထုများအပေါ် အခြေခံထားသောကြောင့် ပျော်ရည်က အပူချိန်နှင့်အတူ ကျယ်ပြန့်ခြင်း သို့မဟုတ် ကျုံ့ခြင်း ဖြစ်သောအခါ မပြောင်းလဲသဖြင့် မိုလာရီတီအစား အသုံးပြုသည်။ ပျော့ပျောင်းသော ရေပျော်ရည်များအတွက် မိုလယ်လီတီနှင့် မိုလာရီတီသည် ကိန်းဂဏန်းအားဖြင့် နီးကပ်သော်လည်း ပမာဏတစ်ခုတည်း မဟုတ်ပါ။

အောက်ပါ ညီမျှခြင်းများသည် မငွေ့ပျံသော ပျော်ပစ္စည်းပါသည့် စံပြ ပျော့ပျောင်းသော ပျော်ရည်ကို ယူဆထားပြီး ဆိုလိုသည်မှာ ပျော်ရည်အပေါ်ရှိ အငွေ့ထဲသို့ အနှစ်သာရအားဖြင့် ဘာမျှ မပံ့ပိုးသော ပျော်ပစ္စည်း ဖြစ်သည်။

ရာအူးလ်၏ ဥပဒေနှင့် ရေငွေ့ဖိအား ကျဆင်းခြင်း

ရာအူးလ်၏ ဥပဒေအရ ပျော်ရည်တစ်ခုအပေါ်ရှိ ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်၏ ရေငွေ့ဖိအားသည် ၎င်း၏ မိုလ်အပိုင်းကိန်းကို သန့်စင်သော ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်၏ ရေငွေ့ဖိအားဖြင့် မြှောက်ထားခြင်းနှင့် ညီမျှသည်- P_solution = x_solvent × P°_solvent။ မိုလ်အပိုင်းကိန်းများ၏ ပေါင်းလဒ်သည် 1 ဖြစ်သောကြောင့် ရေငွေ့ဖိအား ကျဆင်းမှုမှာ ΔP = x_solute × P°_solvent ဖြစ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 1။ ရေ 250.0 g တွင် ဆူခရို့စ် C₁₂H₂₂O₁₁ 100.0 g ပါသော ပျော်ရည်၏ 25 °C ရှိ ရေငွေ့ဖိအားကို ရှာပါ။ 25 °C ရှိ သန့်စင်သောရေ၏ ရေငွေ့ဖိအားသည် 23.8 torr (OpenStax ဇယား 9.2) ဖြစ်သည်။ IUPAC စံအက်တမ်အလေးချိန်များကို အသုံးပြုလျှင် M(ဆူခရို့စ်) = 342.30 g/mol နှင့် M(H₂O) = 18.015 g/mol ဖြစ်သောကြောင့် n(ဆူခရို့စ်) = 0.2921 mol နှင့် n(H₂O) = 13.88 mol ဖြစ်သည်။ x(H₂O) = 13.88 ÷ (13.88 + 0.2921) = 0.9794။ P = 0.9794 × 23.8 torr = 23.3 torr။

ကျဆင်းမှု x(ဆူခရို့စ်) × P° = 0.02062 × 23.8 torr = 0.491 torr သည် ပျော်ရည်သည် ဒြပ်ထုအားဖြင့် သကြား 29 ရာခိုင်နှုန်းခန့် ရှိသော်လည်း သေးငယ်သည်။ ဆူခရို့စ်မော်လီကျူးများသည် လေးသောကြောင့် ၎င်းတို့ 100 g သည်ပင် ရှိနေသော မော်လီကျူးများ၏ အပိုင်းအစငယ်တစ်ခုသာ ဖြစ်သည်။

ဆူမှတ် မြင့်တက်ခြင်းနှင့် အေးခဲမှတ် ကျဆင်းခြင်း

ရေငွေ့ဖိအား ကျဆင်းခြင်းဆိုသည်မှာ ပျော်ရည်၏ ရေငွေ့ဖိအားသည် ပြင်ပဖိအားသို့ မရောက်မီ ပျော်ရည်ကို ပိုမို အပူပေးရမည်ဖြစ်ပြီး ထို့ကြောင့် ဆူမှတ် မြင့်တက်သည်။ ပျော်ပစ္စည်းသည် အစိုင်အခဲ ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည် ဖွဲ့စည်းခြင်းကိုလည်း နှောင့်ယှက်သောကြောင့် အေးခဲမှတ် ကျဆင်းသည်။ ပျော့ပျောင်းသော ပျော်ရည်များအတွက် ရွေ့လျားမှု နှစ်ခုလုံးသည် မိုလယ်လီတီနှင့် အချိုးကျသည်- ΔTb = Kb × m နှင့် ΔTf = Kf × m။

ကိန်းသေများသည် ပျော်ပစ္စည်းနှင့် မဟုတ်ဘဲ ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်နှင့် သက်ဆိုင်သည်။ OpenStax ဇယား 11.2 က ရေအတွက် Kb = 0.512 °C·kg/mol နှင့် Kf = 1.86 °C·kg/mol ကိုလည်းကောင်း၊ ဘင်ဇင်းအတွက် Kb = 2.53 နှင့် Kf = 5.12 °C·kg/mol ကိုလည်းကောင်း ပေးသည်။ ရေ၏ Kf သည် ၎င်း၏ Kb ၏ သုံးဆထက် ပိုသောကြောင့် ပေးထားသော ပျော်ပစ္စည်းတစ်ခုသည် ရေ၏ ဆူမှတ်ထက် အေးခဲမှတ်ကို ပိုမို ပြောင်းလဲစေသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 2။ ရေ 1.000 kg တွင် အီသလင်းဂလိုင်ကော C₂H₆O₂ (62.07 g/mol) 250. g ကို ပျော်ဝင်စေ၍ အအေးပေးအရည်တစ်ခု ပြုလုပ်သည်။ n = 250. g ÷ 62.07 g/mol = 4.028 mol ဖြစ်သောကြောင့် m = 4.028 mol/kg ဖြစ်သည်။ ΔTf = 1.86 × 4.028 = 7.49 °C ဖြစ်သောကြောင့် စံပြ အေးခဲမှတ်မှာ −7.49 °C ဖြစ်သည်။ ΔTb = 0.512 × 4.028 = 2.06 °C ဖြစ်သောကြောင့် စံပြ ဆူမှတ်မှာ 102.1 °C ဖြစ်သည်။ ဤပြင်းအားတွင် ပျော်ရည်သည် အလွန်ပျော့ပျောင်းခြင်း မရှိတော့သောကြောင့် ဤတန်ဖိုးများကို တိုင်းတာထားသော တန်ဖိုးများအဖြစ် မဟုတ်ဘဲ ခန့်မှန်းချက်များအဖြစ် သဘောထားပါ။

လျှပ်ကူးအရည်များနှင့် ဗန့်ဟော့ဖ်ကိန်း

အိုင်ယွန်ပျော်ပစ္စည်းတစ်ခုသည် ဖော်မြူလာယူနစ်တစ်ခုလျှင် အမှုန် တစ်ခုထက်ပို၍ ထုတ်လွှတ်သည်။ ဗန့်ဟော့ဖ်ကိန်း i သည် ပျော်ဝင်သော ပျော်ပစ္စည်း တစ်မိုလ်လျှင် ပျော်ရည်ထဲရှိ အမှုန်မိုလ်အရေအတွက် ဖြစ်ပြီး ၎င်းက ကိုလီဂေးတစ်ညီမျှခြင်းတိုင်းကို မြှောက်သည်- ΔTf = i × Kf × m။ စံပြတန်ဖိုးသည် ဖော်မြူလာထဲရှိ အိုင်ယွန်အရေအတွက် ဖြစ်သည်- NaCl အတွက် 2၊ CaCl₂ အတွက် 3 နှင့် ဂလူးကို့စ်ကဲ့သို့ လျှပ်မကူးပစ္စည်းအတွက် 1။

ဆန့်ကျင်ဘက်အားသွင်းရှိသော အိုင်ယွန်များသည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ဆွဲငင်ပြီး အချို့က အမှုန်တစ်ခုအဖြစ် ပြုမူသော အိုင်ယွန်အတွဲများ ဖွဲ့စည်းသောကြောင့် တိုင်းတာထားသော တန်ဖိုးများသည် ပိုငယ်သည်။ OpenStax ဇယား 11.3 က 0.050 m ပျော်ရည်များအတွက် တိုင်းတာထားသော ကိန်းများကို စာရင်းပြုထားသည်- NaCl အတွက် 1.9၊ MgCl₂ အတွက် 2.7၊ MgSO₄ အတွက် 1.3 နှင့် FeCl₃ အတွက် 3.4၊ စံပြတန်ဖိုး 2, 3, 2 နှင့် 4 တို့နှင့် နှိုင်းယှဉ်လျှင် ဖြစ်သည်။ ပျော့ပျောင်းသော ပျော်ရည်များတွင် ကွာဟချက်သည် ယေဘုယျအားဖြင့် ပြင်းအား မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ နှင့် အိုင်ယွန်အားသွင်းများ တိုးလာသည်နှင့်အမျှ ကြီးထွားသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 3။ ရေ 500.0 g တွင် ပျော်ဝင်စေသော CaCl₂ (110.98 g/mol) 15.0 g ၏ အေးခဲမှတ်ကို ခန့်မှန်းပါ။ n = 0.1352 mol နှင့် m = 0.1352 mol ÷ 0.5000 kg = 0.2703 mol/kg။ စံပြ i = 3 ဖြင့် ΔTf = 3 × 1.86 × 0.2703 = 1.51 °C ဖြစ်ပြီး −1.51 °C ကို ပေးသည်။ အမှန်တကယ် ကျဆင်းမှုသည် ပိုငယ်သည်။ ဆင်တူသော ဆား MgCl₂ အတွက် 0.050 m တွင် တိုင်းတာထားသော ကိန်း 2.7 ကို အသုံးပြုလျှင် ခန့်မှန်းချက်သည် 1.36 °C ဖြစ်လာသည်။ ဤပျော်ရည်သည် ငါးဆထက် ပို၍ ပြင်းသောကြောင့် ထိုကိန်းဂဏန်းသည်လည်း ခန့်မှန်းခြေသာ ဖြစ်သည်။

မိုလာဒြပ်ထုကို ရှာရန် အေးခဲမှတ်ကို အသုံးပြုခြင်း

ပျော်ပစ္စည်းနှင့် ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်၏ ဒြပ်ထုကို သိပြီး ΔTf ကို တိုင်းတာလျှင် မိုလာဒြပ်ထုသို့ နောက်ပြန်တွက်နိုင်သည်။ အသုံးများသော ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်များအတွက် Kf သည် Kb ထက် ကြီးသောကြောင့်နှင့် ဆူမှတ်သည် နေ့စဉ် လေထုဖိအားနှင့်အတူလည်း ရွေ့လျားသောကြောင့် အေးခဲမှတ်နည်းကို ဆူမှတ်နည်းထက် ပိုနှစ်သက်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 4။ မသိသော မငွေ့ပျံသည့် လျှပ်မကူးပစ္စည်း 1.50 g ကို ဘင်ဇင်း 25.0 g တွင် ပျော်ဝင်စေခြင်းက အေးခဲမှတ်ကို 1.62 °C လျော့ချသည်။ မိုလယ်လီတီ- m = ΔTf ÷ Kf = 1.62 ÷ 5.12 = 0.3164 mol/kg။ ပျော်ပစ္စည်း မိုလ်- 0.3164 mol/kg × 0.0250 kg = 7.910 × 10⁻³ mol။ မိုလာဒြပ်ထု- 1.50 g ÷ 7.910 × 10⁻³ mol = 190 g/mol၊ အရေးပါသော ဂဏန်း သုံးလုံးအထိ။

ဘင်ဇင်း၏ Kf သည် ရေ၏ သုံးဆနီးပါး ဖြစ်သောကြောင့် တူညီသော ပျော်ပစ္စည်းပမာဏက ပိုကြီးပြီး တိုင်းတာရ ပိုလွယ်သော ပြောင်းလဲမှုကို ပေးသဖြင့် ဘင်ဇင်းသည် ဤစမ်းသပ်မှုအတွက် ကောင်းသော ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည် ဖြစ်သည်။ နည်းလမ်းသည် ပျော်ပစ္စည်းသည် ခွဲထွက်ခြင်းလည်း မရှိ၊ ပေါင်းစည်းခြင်းလည်း မရှိဟု ယူဆသည်။ ဥပမာ ကာဗောက်ဆီလစ်အက်ဆစ်များသည် ဘင်ဇင်းတွင် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးဖြင့် ချိတ်ထားသော အတွဲများ ဖွဲ့စည်းပြီး မှန်ကန်သောတန်ဖိုး၏ နှစ်ဆနီးပါးရှိသော ထင်ရသည့် မိုလာဒြပ်ထုကို ပေးသည်။

အော်စမိုတစ်ဖိအားနှင့် အလွန်ကြီးမားသော မော်လီကျူးများ

တစ်ပိုင်းစိမ့်ဝင်နိုင်သော အမြှေးပါးတစ်ခုက ပျော်ရည်တစ်ခုကို သန့်စင်သော ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်မှ ခွဲထားသောအခါ ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်သည် ပျော်ရည်ထဲသို့ စီးဝင်သည်။ ဤစီးဆင်းမှုကို ရပ်တန့်ရန် ပျော်ရည်အပေါ် သက်ရောက်စေရမည့် ဖိအားသည် အော်စမိုတစ်ဖိအား Π = i × M × R × T ဖြစ်ပြီး M သည် မိုလာရီတီ၊ R = 0.08206 L·atm/(mol·K) နှင့် T သည် ကယ်လ်ဗင်ဖြင့် ဖြစ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 5။ သွေးကြောသွင်း ဆားရည်သည် 0.155 mol/L NaCl ခန့် ဖြစ်သည်။ ခန္ဓာကိုယ်အပူချိန် 37.0 °C သို့မဟုတ် 310.15 K တွင် စံပြ အော်စမိုတစ်ဖိအားမှာ Π = 2 × 0.155 × 0.08206 × 310.15 = 7.89 atm ဖြစ်သည်။ အမှန်တကယ် ကိန်းသည် 2 အောက် အနည်းငယ် ဖြစ်သောကြောင့် i = 2 ကို အသုံးပြုခြင်းက ၎င်းကို အနည်းငယ် ပိုမြင့်စေသည်။ ထိုမျှကြီးမားသော ဖိအားကြောင့် သွေးကြောထဲသို့ ပေးသော ပျော်ရည်များသည် သွေး၏ ပျော်ပစ္စည်းပြင်းအားနှင့် ကိုက်ညီရမည် ဖြစ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 6။ ရေ 50.0 mL တွင် ပရိုတင်း 0.250 g ပါသော ပျော်ရည်တစ်ခုတွင် 25.0 °C ၌ အော်စမိုတစ်ဖိအား 4.20 torr ရှိသည်။ 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 ဖြစ်သောကြောင့် 0.0500 L တွင် n = 1.129 × 10⁻⁵ mol ဖြစ်ပြီး မိုလာဒြပ်ထုမှာ 0.250 g ÷ 1.129 × 10⁻⁵ mol = 2.21 × 10⁴ g/mol ဖြစ်သည်။ တူညီသော ပျော်ရည်သည် သန့်စင်သောရေထက် 4 × 10⁻⁴ °C ခန့်သာ နိမ့်၍ အေးခဲမည်ဖြစ်ပြီး ၎င်းသည် ကောင်းစွာ တိုင်းတာရန် အလွန်သေးငယ်သည်။ ထို့ကြောင့် ပိုလီမာများနှင့် ပရိုတင်းများအတွက် အေးခဲမှတ်ကို မဟုတ်ဘဲ အော်စမိုတစ်ဖိအားကို အသုံးပြုသည်။

ကိုလီဂေးတစ် တွက်ချက်မှုများကို လွဲချော်စေသော အမှားများ

အမြန်စစ်ဆေးမှုတစ်ခုက အမှားအများစုကို ဖမ်းမိသည်- ပျော်ရည်သည် သန့်စင်သော ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်ထက် အမြဲ ပိုမြင့်၍ ဆူပြီး ပိုနိမ့်၍ အေးခဲရမည်ဖြစ်ကာ ပျော့ပျောင်းသော ရေပျော်ရည်များအတွက် ရွေ့လျားမှုများသည် များသောအားဖြင့် အများဆုံး ဒီဂရီ အနည်းငယ်သာ ဖြစ်သည်။

• ΔT = K × m တွင် မိုလာရီတီကို အသုံးပြုခြင်း။ ဤညီမျှခြင်းများသည် ပျော်ရည် လီတာကို မဟုတ်ဘဲ ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည် ကီလိုဂရမ်ကို အသုံးပြုသော မိုလယ်လီတီ လိုအပ်သည်။
• ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်၏ ဒြပ်ထုအစား ပျော်ရည်၏ ဒြပ်ထုဖြင့် စားခြင်း။
• အိုင်ယွန်ပျော်ပစ္စည်းအတွက် ဗန့်ဟော့ဖ်ကိန်းကို ချန်လှပ်ခြင်း သို့မဟုတ် ဆူခရို့စ် သို့မဟုတ် အီသလင်းဂလိုင်ကောကဲ့သို့ မော်လီကျူးပျော်ပစ္စည်းအတွက် ၎င်းကို အသုံးပြုခြင်း။
• ΔTf ကို အေးခဲမှတ်အဖြစ် ဖော်ပြခြင်း။ ၎င်းကို သန့်စင်သော ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်၏ အေးခဲမှတ်မှ နုတ်ပါ။
• Π = iMRT တွင် စင်တီဂရိတ်အပူချိန်ကို အသုံးပြုခြင်း။ ဦးစွာ ကယ်လ်ဗင်သို့ ပြောင်းပါ။
• Kf သို့မဟုတ် Kb ကို မှားယွင်းသော ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်မှ ယူခြင်း။ ၎င်းတို့သည် ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်၏ ဂုဏ်သတ္တိများ ဖြစ်သည်။