대조적 특성

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화학에서, 화학적 특성은 용액의 용매 입자 수 대비 용매 입자 수 비율에 따라 달라지는 용액의 특성이며, 존재하는 화학 종의 성질에 따라 달라지지 않는다.^[1] 숫자 비율은 용액의 농도에 대한 다양한 단위(예: 어금니, 어금니, 정규성(화학) 등)와 관련될 수 있다. 용액 속성이 용해 입자의 성질에 독립적이라는 가정은 이상적인 용액에 대해서만 정확하며, 희석된 실제 용액에 가깝다. 즉, 대조적 특성은 솔루션이 이상적이라는 가정으로 합리적으로 근사하게 추정할 수 있는 솔루션 속성 집합이다.

휘발성 액체 용매에서 비휘발성 용액이 분해되어 발생하는 특성만 고려한다.^[2] 그것들은 본질적으로 용해제의 존재에 의해 변화되는 용매 특성이다. 용액 입자는 액체 단계에서 일부 용제 분자를 교체하여 용액의 농도를 낮추고 엔트로피를 증가시켜, 충돌 성질이 용액의 성질에 독립한다. collagative라는 단어는 함께 묶인 라틴어의 colligatus에서 유래되었다.^[3] 이것은 모든 대조적 성질이 공통적인 특징을 가지고 있다는 것을 나타내며, 즉 용매 분자의 수에 비례하는 용매 분자의 수에만 관계되며 용매 분자의 본질에는 관계되지 않는다는 것을 나타낸다.^[4]

대조적 특성에는 다음이 포함된다.

• 증기압의 상대적 하강(라울트의 법칙)
• 비등점 고도
• 동결점 우울증
• 삼투압

주어진 솔루트-솔루트 질량 비율의 경우 모든 충돌 특성은 솔루트 어금니 질량에 반비례한다.

물이나 다른 용매에 있는 요소나 포도당과 같은 비이온 용액의 희석 용액에 대한 응고 성질의 측정은 다른 방법으로 연구될 수 없는 작은 분자와 중합체의 경우 모두 상대 어금니 질량을 결정하게 할 수 있다. 또는 이온화 솔루트에 대한 측정은 일어나는 분리의 비율을 추정하게 할 수 있다.

응고 성질은 대부분 희석 용액에 대해 연구되며, 이 용액의 행동은 이상적인 용액과 비슷할 수 있다. 실제로 위에 열거된 모든 성질은 묽은 한계에서만 응고되는데, 고농도에서는 동결점 우울증, 비등점 상승, 증기압고나 우울증, 삼투압 모두 용매와 용액의 화학적 성질에 따라 달라진다.

증기압력의 상대적 하강

액체의 증기압은 액체와 평형을 이루고 있는 증기의 압력이다. 용매의 증기압은 비휘발성 용액이 용매 안에 용해되어 용액을 형성할 때 낮아진다.

이상적인 해결을 위해 평형증기압은 라울트의 법칙에 의해 다음과 같이 주어진다.

여기서 p $⋆{\$는 순수 성분(i= A, B, ...)의 증기압이고 ${\displaystyle {x\mathrm{}}_{}}$ i ${\$은 용액 내 성분의 몰 분율이다.

용제(A)와 비휘발성 용액(B)이 있는 용액의 경우, p ${\displaystyle {B\mathrm{}}_{}^{}}$ ${\displaystyle {\star }_{}^{}}$= 0 ${\displaystyle p_{\rm{B}^{\$b}^{\$rm$}=$0$$}$ 및${\displaystyle }p{\displaystyle }$ = ${\displaystyle {}_{}^{}}$ ${\displaystyle {A\mathrm{}}_{}^{}}$ ${\displaystyle {\star }_{}^{}}$ ${\displaystyle {}_{}^{}{}_{}}$ ⋆ ⋆ { ${{\x_{\rm}^{\x_{\rm {A}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}.$

The vapor pressure lowering relative to pure solvent is ${\displaystyle \Delta p=p_{\rm {A}}^{\star }-p=p_{\rm {A}}^{\star }(1-x_{\rm {A}})=p_{\rm {A}}^{\star }x_{\rm {B}}}$, which is proportional to the mole fraction of solute.

용액이 용액에서 분리되면 용액 몰의 수는 각 공식 단위에 대한 실제 용액 입자 수를 나타내는 밴 't Hoff factor $i{\displaystyle }$ ${\displaystyle$ i$}$에 의해 증가한다$.$ 만약 이온화가 완료되도록, 나는)⋆)B{\displaystyle\Delta p=p_{\rm{A}}^{\star}x_{\rm{B}동업-3, Δ p정도 예를 들어, 이 강력한 전해질 MgCl2 한 Mg2+이온과 두 Cl− 이온에,}},)B{\displaystyle x_{\rm{B}}}용질의 두더지와 나는 초기 두더지, 두더지일 때도 계산한다 dissociates. 의 분해 전 용매의 초기 몰과 동일한 용매. 측정된 대조적 성질을 보면 이온 연관성으로 인해 나는 다소 3보다 적다.

비등점 및 동결점

용액을 형성하기 위해 용액을 첨가하면 액체 단계에서 용제가 안정되고 용제 화학 전위가 낮아져 용제 분자가 기체나 고체 단계로 이동하는 경향이 적다. 그 결과 주어진 압력에서 용제 비등점보다 약간 높은 액체 용액은 안정적이게 되며, 이는 비등점이 증가함을 의미한다. 마찬가지로 용매 동결점보다 약간 낮은 액체 용액은 안정적이게 되어 동결점이 줄어든다는 것을 의미한다. 비등점 고도와 동결점 우울증 모두 희석용액에서 증기압이 낮아지는 것에 비례한다.

이러한 성질은 용액이 액체 단계에 본질적으로 국한된 시스템에서 대조적이다. 비등점 고도(증기 압력 강하와 같은)는 비휘발성 용액의 경우 가스 단계의 용액 유무가 무시할 수 있는 경우 응고된다. 동결점 우울증은 고체 용매에서 눈에 띄게 용해되는 용액이 거의 없기 때문에 대부분의 용액에 대해 대조적이다.

비등점 고도(전구경)

주어진 외압에서 액체의 비등점은 액체의 증기압이 외압과 같은 온도(${\displaystyle {T\mathrm{}}_{}}$ b ${\$이다. 정상 비등점은 1 atm에 해당하는 압력에서의 비등점이다.

순수 용매의 비등점은 비휘발성 용액을 첨가하여 증가하며, 표고는 전구경사로 측정할 수 있다. 라는 것이 밝혀졌다.

${\displaystyle \Delta T_{\rm {b}}=T_{\rm {b,{\text{solution}}-T_{\rm {b,{\text{pure servention}}}=i\cdot K_{b}\cdot m}$ ^[5]

여기서 i는 위와 같은 밴 't Hoff 계수, K는_b 용매의 복강경 상수(물의 경우 0.512 °C kg/mol과 동일), m은 용액의 어금성이다.

끓는점은 액체와 가스 단계 사이에 평형이 존재하는 온도다. 끓는점에서, 액체로 응축되는 가스 분자의 수는 가스로 증발하는 액체 분자의 수와 같다. 용액을 첨가하면 액체 분자의 농도가 희석되고 증발 속도가 감소한다. 이를 보완하고 평형을 다시 얻기 위해 끓는점은 더 높은 온도에서 발생한다.

만약 용액이 이상적인 용액이라고 가정한다면, K는_b 액체-증기 평형의 열역학적 조건으로부터 평가될 수 있다. 비등점에서 용액 단계에서 용제의 화학적 전위_A μ는 용액 위 순수 증기 단계의 화학적 전위와 같다.

${\displaystyle \mu _{A}(T_{b})=\mu _{A}^{\star }}(T_{b})+RT\ln x_{A}\ =\mu _{A}^{\star }(g,1\,\mathrm {atm}),}$

여기서 별표는 순수 단계를 나타낸다. This leads to the result ${\displaystyle K_{b}=RMT_{b}^{2}/\Delta H_{\mathrm {vap} }}$, where R is the molar gas constant, M is the solvent molar mass and ΔH_vap is the solvent molar enthalpy of vaporization.^[6]

동결점 우울증(결정내시경)

순수 용매의 동결점(${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {f\mathrm{}}_{}}$ ${\$은 고체 용매에서 용해되지 않는 용액을 첨가하여 낮추고, 이 차이를 측정하는 것을 극저온증이라고 한다. 라는 것이 밝혀졌다.

${\displaystyle \Delta T_{\rm$$T_{\rm {f,{\text{solution}}}}-T_{\rm {f,{\text{pure solvent}}}}=-i\cdot K_{f}\cdot m}$ ^[5] (which can also be written as ${\displaystyle \Delta T_{\rm {f}}=$$T_{\rm {f,{\text{pure servention}}-T_{\rm {f,{\text{solution}}}=i\cdot K_{f}\cdot$ m$}$)

여기서 K는_f 극저온 상수(물의 동결점에 대해 1.86 °C kg/mol과 같음), 나는 밴 't Hoff 계수', m은 어금니(몰/kg 단위)이다. 이것은 도로 염분에 의해 얼음이 녹는 것을 예측한다.

액체 용액에서는 용액이 첨가되어 용제가 희석되므로, 얼릴 수 있는 분자가 더 적다. 평형 재확립은 동결속도가 액화속도와 같아지는 낮은 온도에서 이루어진다. 낮은 빙점에서 액체의 증기압은 해당 고체의 증기압과 같으며, 두 단계의 화학전위도 같다. 화학적 전위의 동일성은 $K{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle f_{}}$= ${\displaystyle R}$ M ${\displaystyle {}_{}^{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{}}_{}^{}}$ ${\displaystyle 2_{}^{}}$/ ${\displaystyle \Delta {\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {f\mathrm{}}_{}}$ u ${\displaystyle u_{}}$ H ${\displaystyle K_{f}=RMT_{f}^{2}/\Delta _{\mathrm {fus}{}H$ 여기서 ΔH는_fus 용제 몰 엔탈피 용액이다.^[6]

삼투압

용액의 삼투압은 두 용액이 반투과성 막에 걸쳐 평형을 이룰 때 용액과 순수한 액체 용매 사이의 압력차인데 용매 분자는 통과할 수 있지만 용매 입자는 통과할 수 없다. 두 단계가 동일한 초기 압력에 있는 경우, 막에 걸쳐 용매의 순전이가 삼투압이라고 알려진 용액으로 발생한다. 공정은 정지하고 평형은 압력차가 삼투압과 같을 때 달성된다.

묽은 용액의 삼투압에 관한 두 가지 법칙이 독일의 식물학자 W. F. P. 페퍼와 네덜란드의 화학자 J. H. Van't Hoff에 의해 발견되었다.

1. 일정한 온도에서 희석 용액의 삼투압은 그 농도에 정비례한다.
2. 용액의 삼투압은 절대 온도에 정비례한다.

이것들은 보일의 법칙과 찰스의 가스 법칙과 유사하다. 마찬가지로, 결합된 이상 기체 법칙, PV=nRT{PV=nRT\displaystyle}, 이상적인 해결책 Π V=nRT나는,Π{\displaystyle \Pi}은 삼투압;V는 책인데 용질의 두더지의 n이 숫자였을 것이다;R은 몰 기체 상수 8.314 JK−1 mol−1,{\displaystyle \Pi V=nRTi}T는 절대적인 성격으로 아날로그 가지고 있지 않다.ature; 그리고 나는 Van't Hoff 인자야.

삼투압은 이후 어금니 농도 $c{\displaystyle }$= ${\displaystyle n}$/ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle c=n/V}$에 비례한다$.$

${\displaystyle \Pi ={\frac{nRTi}{V}=cRTi}$

삼투압은 용액 입자 ci의 농도에 비례하므로, 응고 특성이다.

다른 충돌 특성들과 마찬가지로, 이 방정식은 평형상태에서 두 단계의 용제 화학전위성의 동일성의 결과물이다. 이 경우 위상은 압력 P에서의 순수 용매와 총 압력에서의 용액이다(P + $\pi {\displaystyle \mathrm{}}$ ${\displaystyle \Pi$}).$$^[7]

역사

콜라주(라틴어: co, ligare)라는 단어는 빌헬름 오스왈드에 의해 1891년에 소개되었다. Ostwald는 세 가지 범주로 용액 속성을 분류했다.^[8][9]

1. 응고 성질은 용해 농도와 온도에만 의존하며 용해 입자의 성질에 독립적이다.
2. 질량과 같은 첨가물 성질은 구성 입자의 성질의 합이므로 용액의 구성(또는 분자 공식)에 따라 달라진다.
3. 주어진 용액의 분자 구조에 더욱 의존하는 체질적 특성

참조