Фактор Ван 'т-Гоффа

Мера эффекта растворенного вещества

Фактор Ван'т-Гоффа i (назван в честь голландского химика Якобуса Хенрикуса ван'т-Гоффа ) является мерой влияния растворенного вещества на коллигативные свойства , такие как осмотическое давление , относительное понижение давления паров , повышение температуры кипения и точки замерзания. депрессия . Коэффициент Ван-т-Гоффа представляет собой соотношение между фактической концентрацией частиц, образующихся при растворении вещества, и концентрацией вещества , рассчитанной по его массе. Для большинства неэлектролитов, растворенных в воде, фактор Ван-т-Гоффа практически равен 1.

Для большинства ионных соединений, растворенных в воде, фактор Вант-Гоффа равен числу дискретных ионов в формульной единице вещества. Это справедливо только для идеальных растворов , поскольку иногда в растворе происходит спаривание ионов . В данный момент небольшой процент ионов спарены и считаются одной частицей. Ионное спаривание в той или иной степени происходит во всех растворах электролитов. Это приводит к тому, что измеренный коэффициент Ван 'т-Гоффа оказывается меньше, чем прогнозируемый в идеальном решении. Отклонение фактора Ван-т-Гоффа имеет тенденцию быть наибольшим там, где ионы имеют несколько зарядов.

Фактор связывает осмолярность с молярностью и осмоляльность с моляльностью .

Диссоциированные растворенные вещества

Степень диссоциации — это доля исходных молекул растворенного вещества, которые диссоциировали . Обычно это обозначается греческим символом . Между этим параметром и фактором Ван 'т-Гоффа существует простая связь. Если часть растворенного вещества диссоциирует на ионы, то ${\displaystyle \alpha }$ ${\displaystyle \alpha }$ ${\displaystyle n}$

${\displaystyle i=1+\alpha (n-1).}$

Например, при диссоциации KCl ⇌ K ⁺ + Cl ⁻ образуются ионы, так что . ${\displaystyle n=2}$ ${\displaystyle i=1+\alpha }$

Для диссоциации в отсутствие ассоциации фактор Ван'т-Гоффа равен: . ${\displaystyle i>1}$

Связанные растворенные вещества

Аналогично, если часть молей растворенного вещества связывается с образованием одного моля n -мера ( димера , тримера и т. д.), то ${\displaystyle \alpha }$ ${\displaystyle n}$

${\displaystyle i=1-\left(1-{\frac {1}{n}}\right)\alpha .}$

Для димеризации уксусной кислоты в бензоле :

2 СН ₃ СООН ⇌ (СН ₃ СООН) ₂

2 моля уксусной кислоты связываются с образованием 1 моля димера, так что

${\displaystyle i=1-\left(1-{\frac {1}{2}}\right)\alpha =1-{\frac {\alpha }{2}}.}$

Для ассоциации в отсутствие диссоциации фактор Ван'т-Гоффа равен: . ${\displaystyle i<1}$

Физический смысл i

Димеризация карбоновой кислоты за счет образования водородных связей (показана пунктирными линиями)

• Когда частицы растворенного вещества связываются в растворе, i меньше 1. Например, карбоновые кислоты , такие как уксусная кислота (этаноловая кислота) или бензойная кислота, образуют димеры в бензоле, так что количество частиц растворенного вещества составляет половину количества молекул кислоты.
• Когда частицы растворенного вещества диссоциируют в растворе, i больше 1 (например, хлорид натрия в воде, хлорид калия в воде, хлорид магния в воде).
• Когда частицы растворенного вещества не диссоциируют и не связываются в растворе, i равен 1 (например, глюкоза в воде).

Значение i представляет собой фактическое количество частиц в растворе после диссоциации, деленное на количество формульных единиц, первоначально растворенных в растворе, и означает количество частиц на формульную единицу растворенного вещества, когда раствор разбавлен.

Связь с осмотическим коэффициентом

Эту величину можно связать с осмотическим коэффициентом g соотношением: . ${\displaystyle i=ng}$

Смотрите также

• Коллигативные свойства
• Термодинамическая активность
• Закон Рауля
• Закон разбавления
• Уравнение Ван 'т-Гоффа
• Диссоциация (химия)
• Осмос
• Осмотический коэффициент

Рекомендации

• Тро, Нивалдо Дж. (2020). Химия: молекулярный подход (Пятое изд.). Хобокен, Нью-Джерси. стр. 613–614. ISBN 978-0-13-498889-4. ОСЛК  1048659501.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)