Il distributore di ghiaccio rotante aggiunge sempre sale da cucina ai cubetti di ghiaccio durante la preparazione dei rotoli di ghiaccio. Sai perché è stato fatto? Indagare, l'aggiunta di sale è intesa in modo che i cubetti di ghiaccio non si sciolgano rapidamente considerando che la produzione di ghiaccio rotante richiede una temperatura fredda per un certo tempo. Questo evento può essere spiegato nel concetto della natura colligativa della soluzione.
Allora, cosa si intende per natura colligativa della soluzione? La natura colligativa di una soluzione è un componente che dipende dal numero di particelle di soluto presenti nella quantità di solvente in determinate condizioni. Questa proprietà colligativa non dipende dalle proprietà e dallo stato di ciascuna particella. Come è noto, la soluzione è composta da un soluto e un solvente, dove l'acqua è il miglior solvente e viene spesso utilizzata ed è nota come aqeous.
Quando si forma una soluzione, le proprietà chimiche del soluto non cambieranno drasticamente, ma le sue proprietà fisiche cambieranno drasticamente. I cambiamenti nelle proprietà fisiche che sono proprietà colligative includono un aumento del punto di ebollizione (ΔTb), una diminuzione della pressione del vapore (ΔP), la pressione osmotica (π) e una diminuzione del punto di congelamento (ΔTf).
Caduta della pressione del vapore
Se il soluto è non volatile (non volatile; la tensione di vapore non può essere misurata), la tensione di vapore della soluzione sarà sempre inferiore alla tensione di vapore del solvente volatile puro. Questo può essere illustrato dalla formula:
ΔP = P0 - P
ΔP = X t x P0
P = P0 x X n
Informazione :
ΔP = calo della tensione di vapore (atm)
P0 = pressione di vapore saturo del solvente puro (atm)
P = pressione di vapore saturo della soluzione (atm)
X t = mo frazione di soluto
X p = frazione molare del solvente
Aumento del punto di ebollizione
Il punto di ebollizione è la temperatura alla quale la tensione di vapore del liquido diventa uguale alla pressione atmosferica. L'aggiunta di un soluto non volatile in un solvente provoca una diminuzione della pressione del vapore.
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La soluzione formata deve essere riscaldata ad una temperatura più alta, in modo che la tensione di vapore sia uguale alla pressione atmosferica. Pertanto, il punto di ebollizione di una soluzione è superiore a quello di un solvente puro.
La differenza tra i punti di ebollizione della soluzione e il solvente puro è chiamata aumento del punto di ebollizione. Questo può essere formulato come segue:
ΔTb = punto di ebollizione della soluzione - punto di ebollizione del solvente
ΔTb = kb xm
Informazione :
ΔTb = aumento del punto di ebollizione della soluzione (0C)
Kb = aumento costante del punto di ebollizione molale (0C / molale)
m = molalità del soluto (grammi)
Caduta del punto di congelamento
Il punto di congelamento è la temperatura alla quale liquidi e solidi di una sostanza hanno la stessa tensione di vapore. L'aggiunta di un soluto a un solvente può causare un calo della pressione del vapore. La curva della temperatura della pressione del vapore per la soluzione si trova al di sotto della curva per il solvente puro. Pertanto, il punto di congelamento di una soluzione è inferiore al punto di congelamento di un solvente puro. Dove, la formula per abbassare il punto di congelamento è:
ΔTf = punto di congelamento del solvente - punto di ebollizione della soluzione
ΔTf = kf xm
Informazione :
ΔTf = diminuzione del punto di congelamento della soluzione (0C)
Kf = costante di caduta del punto di congelamento molale (0C / molale)
Pressione di osmosi
La pressione minima che impedisce l'osmosi è chiamata pressione osmotica. Quando due diverse soluzioni sono separate da una membrana semipermeabile (una membrana che può essere fatta passare solo attraverso particelle di solvente ma non particelle di soluto), si verifica il fenomeno dell'osmosi. La formula per la pressione osmotica è: π = M x R x T
Informazione :
Π = pressione osmotica (atm)
R = pressione del gas (0,0082 atm L / mol K)
T = temperatura (K)
M = molarità (molare)
