Àwọn Ànímọ́ Kọ́lígétífù: Bí Àwọn Pátíkù Tí A Tú Ṣe Ń Yí Ohun Tí Ń Tu Nǹkan Padà

Kíka àwọn pátíkù: mọ́lálítì àti ìdá mọ́ọ̀lù

Ànímọ́ kọ́lígétífù sinmi lórí ìbátan àwọn pátíkù ohun tí a tú dà sí àwọn pátíkù ohun tí ń tu nǹkan. Mọ́ọ̀lù kan àwọn mọ́lẹ́kùùlù súkírọ́ọ̀sì àti mọ́ọ̀lù kan àwọn mọ́lẹ́kùùlù yúríà tí a tú sínú ìwúwo omi kan náà ń dín ibi dídì rẹ̀ kù ní iye kan náà, bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn ìwúwo mọ́ọ̀lù wọn yàtọ̀ ní ìlọ́po tó fẹ́rẹ̀ẹ́ tó mẹ́fà.

Nítorí èyí, àwọn ẹ̀ka ìpọ̀ tí a lò níbí ń ka àwọn pátíkù. Ìdá mọ́ọ̀lù, x, ni mọ́ọ̀lù èròjà kan tí a pín sí àpapọ̀ mọ́ọ̀lù. Mọ́lálítì, m, ni mọ́ọ̀lù ohun tí a tú dà fún kìlógíráàmù ohun tí ń tu nǹkan kan. A ń lo mọ́lálítì dípò ìpọ̀ mọ́ọ̀lù nítorí ó dá lórí àwọn ìwúwo, nítorí náà kì í yípadà nígbà tí ojútùú bá gbòòrò tàbí dín kù pẹ̀lú ìwọ̀n ooru. Fún àwọn ojútùú inú omi tó rọ̀, mọ́lálítì àti ìpọ̀ mọ́ọ̀lù sún mọ́ ara wọn ní nọ́ńbà, ṣùgbọ́n wọn kì í ṣe iye kan náà.

Àwọn ìdọ́gba nísàlẹ̀ gbà pé ojútùú rọ̀ pípé ni pẹ̀lú ohun tí a tú dà tí kì í di èéfín, èyí tó túmọ̀ sí ọ̀kan tí kò fi nǹkankan kún èéfín lókè ojútùú náà ní pàtàkì.

Òfin Raoult àti ìsọ̀kalẹ̀ ìfúnpá èéfín

Òfin Raoult sọ pé ìfúnpá èéfín ohun tí ń tu nǹkan lókè ojútùú dọ́gba pẹ̀lú ìdá mọ́ọ̀lù rẹ̀ ní ìlọ́po ìfúnpá èéfín ohun tí ń tu nǹkan mímọ́: P_solution = x_solvent × P°_solvent. Nítorí àwọn ìdá mọ́ọ̀lù ń papọ̀ jẹ́ 1, ìsọ̀kalẹ̀ ìfúnpá èéfín jẹ́ ΔP = x_solute × P°_solvent.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 1. Rí ìfúnpá èéfín ní 25 °C ti ojútùú 100.0 g súkírọ́ọ̀sì, C₁₂H₂₂O₁₁, nínú 250.0 g omi. Ìfúnpá èéfín omi mímọ́ ní 25 °C jẹ́ 23.8 torr (Tábìlì OpenStax 9.2). Nípa lílo àwọn ìwúwo átọ̀mù ìwọ̀n IUPAC, M(súkírọ́ọ̀sì) = 342.30 g/mol àti M(H₂O) = 18.015 g/mol, nítorí náà n(súkírọ́ọ̀sì) = 0.2921 mol àti n(H₂O) = 13.88 mol. x(H₂O) = 13.88 ÷ (13.88 + 0.2921) = 0.9794. P = 0.9794 × 23.8 torr = 23.3 torr.

Ìdínkù náà, x(súkírọ́ọ̀sì) × P° = 0.02062 × 23.8 torr = 0.491 torr, kéré bó tilẹ̀ jẹ́ pé ojútùú náà jẹ́ nǹkan bí 29 ìdá-ọgọ́rùn-ún ṣúgà nípa ìwúwo. Àwọn mọ́lẹ́kùùlù súkírọ́ọ̀sì wúwo, nítorí náà 100 g wọn ṣì jẹ́ ìdá kékeré nínú àwọn mọ́lẹ́kùùlù tó wà.

Ìgbéga ibi hó àti ìsọ̀kalẹ̀ ibi dídì

Dídín ìfúnpá èéfín kù túmọ̀ sí pé a gbọ́dọ̀ mú ojútùú náà gbóná sí i kí ìfúnpá èéfín rẹ̀ tó dé ìfúnpá òde, nítorí náà ibi hó ń gòkè. Ohun tí a tú dà tún ń da ìṣẹ̀dá ohun tí ń tu nǹkan líle rú, nítorí náà ibi dídì ń sọ̀kalẹ̀. Fún àwọn ojútùú tó rọ̀, àwọn ìyípadà méjèèjì jẹ́ oníwọ̀n déédé pẹ̀lú mọ́lálítì: ΔTb = Kb × m àti ΔTf = Kf × m.

Àwọn alábàádọ́gba jẹ́ ti ohun tí ń tu nǹkan, kì í ṣe ti ohun tí a tú dà. Tábìlì OpenStax 11.2 fún ni Kb = 0.512 °C·kg/mol àti Kf = 1.86 °C·kg/mol fún omi, àti Kb = 2.53 àti Kf = 5.12 °C·kg/mol fún bẹ́nsíìnì. Kf omi ju ìlọ́po mẹ́ta Kb rẹ̀ lọ, nítorí náà ohun tí a tú dà kan ń yí ibi dídì omi padà ju ibi hó rẹ̀ lọ púpọ̀.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 2. A ṣe omi ìtutù nípa títú 250. g ẹtílíìnì glíkọ́ọ̀lì, C₂H₆O₂ (62.07 g/mol), nínú 1.000 kg omi. n = 250. g ÷ 62.07 g/mol = 4.028 mol, nítorí náà m = 4.028 mol/kg. ΔTf = 1.86 × 4.028 = 7.49 °C, nítorí náà ibi dídì pípé jẹ́ −7.49 °C. ΔTb = 0.512 × 4.028 = 2.06 °C, nítorí náà ibi hó pípé jẹ́ 102.1 °C. Ní ìpọ̀ yìí ojútùú náà kò rọ̀ gan-an mọ́, nítorí náà ka àwọn wọ̀nyí sí ìdíyelé, kì í ṣe àwọn iye tí a wọ̀n.

Àwọn elẹ́ktróláìtì àti kókó van't Hoff

Ohun tí a tú dà tó jẹ́ íọ̀nù ń tú ju pátíkù kan lọ jáde fún ẹ̀ka fọ́múlà kọ̀ọ̀kan. Kókó van't Hoff, i, ni iye mọ́ọ̀lù pátíkù nínú ojútùú fún mọ́ọ̀lù ohun tí a tú dà kọ̀ọ̀kan, ó sì ń sọ ìdọ́gba kọ́lígétífù kọ̀ọ̀kan di púpọ̀: ΔTf = i × Kf × m. Iye pípé ni iye àwọn íọ̀nù nínú fọ́múlà: 2 fún NaCl, 3 fún CaCl₂ àti 1 fún aláìjẹ́-elẹ́ktróláìtì bíi glúkóòsì.

Àwọn iye tí a wọ̀n kéré jù, nítorí àwọn íọ̀nù tí ẹrù iná wọn jẹ́ òdìkejì ń fa ara wọn, àwọn kan sì ń ṣẹ̀dá ìpéjú íọ̀nù tí ó ń hùwà bí pátíkù kan. Tábìlì OpenStax 11.3 ṣe àtòkọ àwọn kókó tí a wọ̀n fún àwọn ojútùú 0.050 m: 1.9 fún NaCl, 2.7 fún MgCl₂, 1.3 fún MgSO₄ àti 3.4 fún FeCl₃, lòdì sí àwọn iye pípé 2, 3, 2 àti 4. Nínú àwọn ojútùú tó rọ̀, àlàfo náà sábà máa ń pọ̀ sí i bí ìpọ̀ ṣe ń gòkè àti bí ẹrù iná íọ̀nù ṣe ń pọ̀ sí i.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 3. Ṣe ìdíyelé ibi dídì 15.0 g CaCl₂ (110.98 g/mol) tí a tú sínú 500.0 g omi. n = 0.1352 mol àti m = 0.1352 mol ÷ 0.5000 kg = 0.2703 mol/kg. Pẹ̀lú i = 3 pípé, ΔTf = 3 × 1.86 × 0.2703 = 1.51 °C, tó ń fún ni −1.51 °C. Ìsọ̀kalẹ̀ gidi kéré jù. Tí o bá lo 2.7, kókó tí a wọ̀n fún iyọ̀ tó jọ ọ́, MgCl₂, ní 0.050 m, ìdíyelé náà di 1.36 °C. Nọ́ńbà yẹn ṣì jẹ́ àròpọ̀ nìkan, nítorí ojútùú yìí ní ìpọ̀ tó ju ìlọ́po márùn-ún lọ.

Lílo ibi dídì láti rí ìwúwo mọ́ọ̀lù

Tí o bá mọ ìwúwo ohun tí a tú dà àti ohun tí ń tu nǹkan tí o sì wọn ΔTf, o lè ṣiṣẹ́ padà sẹ́yìn dé ìwúwo mọ́ọ̀lù. A fẹ́ ọ̀nà ibi dídì ju ọ̀nà ibi hó lọ nítorí Kf tóbi ju Kb lọ fún àwọn ohun tí ń tu nǹkan tó wọ́pọ̀, àti nítorí ibi hó tún ń yípadà pẹ̀lú ìfúnpá afẹ́fẹ́ ọjọ́ náà.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 4. Títú 1.50 g aláìjẹ́-elẹ́ktróláìtì àìmọ̀ tí kì í di èéfín nínú 25.0 g bẹ́nsíìnì ń dín ibi dídì kù ní 1.62 °C. Mọ́lálítì: m = ΔTf ÷ Kf = 1.62 ÷ 5.12 = 0.3164 mol/kg. Mọ́ọ̀lù ohun tí a tú dà: 0.3164 mol/kg × 0.0250 kg = 7.910 × 10⁻³ mol. Ìwúwo mọ́ọ̀lù: 1.50 g ÷ 7.910 × 10⁻³ mol = 190 g/mol, sí díjítì pàtàkì mẹ́ta.

Bẹ́nsíìnì jẹ́ ohun tí ń tu nǹkan tó dára fún ìdánwò yìí nítorí Kf rẹ̀ fẹ́rẹ̀ẹ́ tó ìlọ́po mẹ́ta ti omi, nítorí náà iye ohun tí a tú dà kan náà ń fún ni àyípadà tó tóbi jù tí ó rọrùn láti wọ̀n. Ọ̀nà náà gbà pé ohun tí a tú dà kì í yapa, bẹ́ẹ̀ ni kì í darapọ̀. Àwọn ásídì kábóksílíìkì, fún àpẹẹrẹ, ń ṣẹ̀dá ìpéjú oní-ìsopọ̀-hídírójìn nínú bẹ́nsíìnì, wọ́n sì ń fún ni ìwúwo mọ́ọ̀lù tó hàn tó sún mọ́ ìlọ́po méjì iye tòótọ́.

Ìfúnpá ósímósísì àti àwọn mọ́lẹ́kùùlù ńlá gan-an

Nígbà tí awọ aláàbọ̀-ìlàkọjá bá ya ojútùú kan sọ́tọ̀ kúrò lára ohun tí ń tu nǹkan mímọ́, ohun tí ń tu nǹkan ń ṣàn wọ inú ojútùú náà. Ìfúnpá tí a gbọ́dọ̀ fi sórí ojútùú náà láti dá ìṣàn yìí dúró ni ìfúnpá ósímósísì, Π = i × M × R × T, níbi tí M jẹ́ ìpọ̀ mọ́ọ̀lù, R = 0.08206 L·atm/(mol·K), T sì wà ní kelvin.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 5. Omi iyọ̀ fún abẹ́rẹ́ sínú iṣan jẹ́ nǹkan bí NaCl 0.155 mol/L. Ní ìwọ̀n ooru ara, 37.0 °C tàbí 310.15 K, ìfúnpá ósímósísì pípé jẹ́ Π = 2 × 0.155 × 0.08206 × 310.15 = 7.89 atm. Lílo i = 2 ń sọ ọ́ di púpọ̀ díẹ̀ ju bó ṣe jẹ́, nítorí kókó gidi kéré díẹ̀ sí 2. Ìfúnpá tó tóbi tó bẹ́ẹ̀ ni ìdí tí àwọn ojútùú tí a fún sínú iṣan fi gbọ́dọ̀ bá ìpọ̀ ohun tí a tú dà nínú ẹ̀jẹ̀ mu.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 6. Ojútùú 0.250 g prótéènì kan nínú 50.0 mL omi ní ìfúnpá ósímósísì 4.20 torr ní 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, nítorí náà n = 1.129 × 10⁻⁵ mol nínú 0.0500 L, ìwúwo mọ́ọ̀lù sì jẹ́ 0.250 g ÷ 1.129 × 10⁻⁵ mol = 2.21 × 10⁴ g/mol. Ojútùú kan náà yóò dì ní nǹkan bí 4 × 10⁻⁴ °C péré nísàlẹ̀ omi mímọ́, èyí tó kéré jù láti wọ̀n dáadáa. Ìdí nìyí tí a fi ń lo ìfúnpá ósímósísì, kì í ṣe ibi dídì, fún àwọn pọ́límà àti prótéènì.

Àwọn àṣìṣe tó ń ba ìṣirò kọ́lígétífù jẹ́

Àyẹ̀wò kíákíá ń mú ọ̀pọ̀ àṣìṣe: ojútùú gbọ́dọ̀ hó ga jù kí ó sì dì rẹlẹ̀ ju ohun tí ń tu nǹkan mímọ́ lọ nígbà gbogbo, àwọn ìyípadà fún àwọn ojútùú inú omi tó rọ̀ sì sábà máa ń jẹ́ ìwọ̀n díẹ̀ ní ọ̀pọ̀ jù.

• Lílo ìpọ̀ mọ́ọ̀lù nínú ΔT = K × m. Àwọn ìdọ́gba wọ̀nyí nílò mọ́lálítì, tó ń lo kìlógíráàmù ohun tí ń tu nǹkan, kì í ṣe lítà ojútùú.
• Pípín pẹ̀lú ìwúwo ojútùú dípò ìwúwo ohun tí ń tu nǹkan.
• Fífi kókó van't Hoff sílẹ̀ fún ohun tí a tú dà tó jẹ́ íọ̀nù, tàbí lílò ó fún ohun tí a tú dà onímọ́lẹ́kùùlù bíi súkírọ́ọ̀sì tàbí ẹtílíìnì glíkọ́ọ̀lì.
• Ríròyìn ΔTf bí ibi dídì. Yọ ọ́ kúrò nínú ibi dídì ohun tí ń tu nǹkan mímọ́.
• Lílo ìwọ̀n ooru Celsius nínú Π = iMRT. Yí i padà sí kelvin ní àkọ́kọ́.
• Gbígba Kf tàbí Kb láti ohun tí ń tu nǹkan tí kò tọ́. Ànímọ́ ohun tí ń tu nǹkan ni wọ́n.