Peamine erinevus – elektrolüütide ja mitteelektrolüütide kolligatiivsed omadused
Kolligatiivsed omadused on lahuse füüsikalised omadused, mis sõltuvad lahustunud aine kogusest, kuid mitte lahustunud aine olemusest. See tähendab, et sarnased kogused täiesti erinevaid lahustunud aineid võivad neid füüsikalisi omadusi sarnastes kogustes muuta. Seega sõltuvad kolligatiivsed omadused lahustunud aine koguse ja lahusti koguse suhtest. Kolm peamist kolligatiivset omadust on aururõhu alandamine, keemispunkti tõus ja külmumistemperatuuri langus. Antud lahustunud aine ja lahusti massisuhte korral on kõik kolligatiivsed omadused pöördvõrdelised lahustunud aine molaarmassiga. Elektrolüüdid on ained, mis võivad moodustada lahuseid, mis on võimelised läbi selle lahuse elektrit juhtima. Selliseid lahuseid nimetatakse elektrolüütilisteks lahusteks. Mitteelektrolüüdid on ained, mis ei ole võimelised moodustama elektrolüütilisi lahuseid. Mõlemal tüübil (elektrolüüdid ja mitteelektrolüüdid) on kolligatiivsed omadused. Peamine erinevus elektrolüütide ja mitteelektrolüütide kolligatiivsete omaduste vahel on see, et elektrolüütide mõju kolligatiivsetele omadustele on mitteelektrolüütide omaga võrreldes väga kõrge.
Mis on elektrolüütide kolligatiivsed omadused?
Elektrolüütide kolligatiivsed omadused on elektrolüütiliste lahuste füüsikalised omadused, mis sõltuvad lahustunud ainete hulgast, sõltumata lahustunud ainete olemusest. Elektrolüütilistes lahustes esinevad lahustunud ained on aatomid, molekulid või ioonid, mis on kas kaotanud või omandanud elektrone, et muutuda elektrit juhtivaks.
Kui elektrolüüt lahustatakse lahustis, näiteks vees, eraldub elektrolüüt ioonideks (või muudeks juhtivateks osadeks). Seetõttu annab ühe mooli elektrolüüdi lahustamisel alati kaks või enam mooli juhtivat ainet. Seega muutuvad elektrolüütide kolligatiivsed omadused märkimisväärselt, kui elektrolüüt lahustatakse lahustis.
Näiteks külmumispunkti ja keemistemperatuuri muutuste kirjeldamiseks kasutatav üldvõrrand on järgmine:
ΔTb=Kbm ja ΔTf=Kf m
ΔTb on keemistemperatuuri tõus ja ΔTf on külmumispunkti langus. Kb ja Kf on vastav alt keemispunkti kõrguse konstant ja külmumispunkti languse konstant. m on lahuse molaarsus. Elektrolüütiliste lahuste puhul muudetakse ül altoodud võrrandeid järgmiselt:
ΔTb=iKbm ja ΔTf=iKf m
“i” on ioonikordistaja, mida tuntakse Van’t Hoffi faktorina. See tegur on võrdne elektrolüüdi poolt antud ioonide moolide arvuga. Seetõttu saab Van’t Hoffi faktorit määrata, leides elektrolüüdis lahustis lahustatud ioonide arvu. Näiteks NaCl Van’t Hoffi teguri väärtus on 2 ja CaCl2 on see 3.
Joonis 01: Graafik, mis näitab keemilist potentsiaali temperatuuri suhtes, kirjeldades külmumistemperatuuri langust ja keemistemperatuuri tõusu
Nendele kolligatiivsetele omadustele antud väärtused erinevad aga teoreetiliselt prognoositud väärtustest. Selle põhjuseks on asjaolu, et lahustunud aine ja lahusti koostoimed vähendavad ioonide mõju nendele omadustele.
Eespool toodud võrrandeid on veelgi muudetud, et kasutada neid nõrkade elektrolüütide jaoks. Nõrgad elektrolüüdid dissotsieeruvad osaliselt ioonideks, mistõttu mõned ioonid ei mõjuta kolligatiivseid omadusi. Nõrga elektrolüüdi dissotsiatsiooniastme (α) saab arvutada järgmiselt:
α={(i-1)/(n-1)} x 100
Siin on n nõrga elektrolüüdi molekuli kohta moodustunud ioonide maksimaalne arv.
Mis on mitteelektrolüütide kolligatiivsed omadused?
Mitteelektrolüütide kolligatiivsed omadused on mitteelektrolüütiliste lahuste füüsikalised omadused, mis sõltuvad lahustunud ainete hulgast, sõltumata lahustunud ainete olemusest. Mitteelektrolüüdid on ained, mis ei tekita lahustis lahustatuna juhtivaid lahuseid. Näiteks suhkur on mitteelektrolüüt, sest kui suhkur lahustatakse vees, eksisteerib see molekulaarses vormis (ei dissotsieeru ioonideks). Need suhkrumolekulid ei ole võimelised läbi lahuse elektrivoolu juhtima.
Mitteelektrolüütilises lahuses on lahustunud ainete arv väiksem kui elektrolüütilises lahuses. Seetõttu on ka mitteelektrolüütide mõju kolligatiivsetele omadustele väga madal. Näiteks on aururõhu alandamise aste NaCl lisamisel kõrgem võrreldes suhkru lisamisega sarnasele lahusele.
Mis vahe on elektrolüütide ja mitteelektrolüütide kolligatiivsetel omadustel?
Elektrolüütide ja mitteelektrolüütide kolligatiivsed omadused |
|
| Elektrolüütide kolligatiivsed omadused on elektrolüütiliste lahuste füüsikalised omadused, mis sõltuvad lahustunud ainete hulgast, olenemata lahustunud ainete olemusest. | Mitteelektrolüütide kolligatiivsed omadused on mitteelektrolüütiliste lahuste füüsikalised omadused, mis sõltuvad lahustunud ainete hulgast, olenemata lahustunud ainete olemusest. |
| Lahendused | |
| Elektrolüüdid annavad lahusesse dissotsiatsiooni kaudu rohkem lahustunud aineid; seega on kolligatiivsed omadused oluliselt muutunud. | Mitteelektrolüüdid annavad lahusele vähe lahustunud ainet, kuna dissotsiatsiooni ei toimu; seega ei muutu kolligatiivsed omadused oluliselt. |
| Mõju kolligatiivsetele omadustele | |
| Elektrolüütide mõju kolligatiivsetele omadustele on võrreldes mitteelektrolüütidega väga kõrge. | Mitteelektrolüütide mõju kolligatiivsetele omadustele on elektrolüütidega võrreldes väga madal. |
Kokkuvõte – elektrolüütide ja mitteelektrolüütide kolligatiivsed omadused
Kolligatiivsed omadused on lahuste füüsikalised omadused, mis ei sõltu lahustunud aine olemusest, vaid lahustunud ainete kogusest. Elektrolüütide ja mitteelektrolüütide kolligatiivsete omaduste erinevus seisneb selles, et elektrolüütide mõju kolligatiivsetele omadustele on võrreldes mitteelektrolüütidega väga kõrge.
