Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Diminution de la pression de vapeur en ajoutant un soluté
- Point d'ébullition dans un mélange
- Dépression du point de congélation dans un mélange
- La pression osmotique augmente pour des solutions
- Propriétés colligatives et molalité
L’antigel automobile, la dialyse rénale et l’utilisation de sel gemme pour la fabrication de la crème glacée ne semblent pas avoir rien en commun. Mais ils dépendent tous de la propriétés colligatives des solutions. Ces propriétés sont les propriétés physiques des solutions qui dépendent uniquement du rapport entre le nombre de particules de soluté et de solvant (par exemple, le sel dans l'eau) en solution et non de l'identité du soluté.
Les cellules du corps humain, les cellules végétales et les solutions telles que l’antigel et les glaces dépendent des propriétés colligatives.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Trop long; je n'ai pas lu (TL; DR)
Il existe quatre propriétés colligatives: la pression de vapeur, le point d’ébullition, le point de congélation et la pression osmotique. Ces propriétés physiques des solutions ne dépendent que du rapport entre le nombre de particules de soluté et de solvant en solution et non sur la nature du soluté.
Diminution de la pression de vapeur en ajoutant un soluté
Un solvant (tel que l'eau) a une pression de vapeur désignée par p1. C'est égal à une atmosphère de pression.
À équilibre, la phase gazeuse (telle que la vapeur d’eau) au-dessus du solvant a une pression partielle égale à p1. L'ajout d'un soluté (comme le sel de table, NaCl) diminue la pression partielle du solvant en phase gazeuse. La diminution de la pression de vapeur est provoquée par le remplacement des molécules de solvant à la surface de la solution par des molécules de soluté. Les molécules de solvant «évitent» la vaporisation. Comme il y a moins de molécules de solvant à la surface, la pression de vapeur diminue.
Point d'ébullition dans un mélange
Porter un solvant à ébullition vaporise essentiellement le solvant. Point d'ébullition, ou en augmentant la température à laquelle le solvant bout, se produit pour une raison similaire à la dépression de la vapeur. L'augmentation de la quantité de soluté à la surface empêche la vaporisation du solvant et nécessite donc plus d'énergie pour atteindre le point d'ébullition.
Cela suppose que le soluté est non volatil, c'est-à-dire que sa pression de vapeur est faible à la température ambiante. Un soluté volatil dont le point d'ébullition est inférieur au solvant peut en fait diminuer le point d'ébullition. Le benzène est un exemple de composé organique volatil (COV).
Dépression du point de congélation dans un mélange
Le point de congélation d'une solution sera inférieur à celui du solvant pur. Point de congélation est la température à laquelle un liquide devient solide à 1 atmosphère. Abaissement du point de congélation signifie que la température de congélation diminue. Cela signifie que le liquide doit être plus froid pour atteindre le point de congélation. Cela s'explique par le fait que la présence d'un soluté introduit plus de troubles dans le système que seulement les molécules de solvant présentes. Par conséquent, le mélange doit être plus froid pour surmonter les effets du système plus désordonné.
Une application pratique de cette propriété colligative est antigel automobile. Le point de congélation d’une solution à 50/50 d’éthylène glycol (CH2(OH) CH2(OH)) est de -33 degrés Celsius (-27,4 degrés Fahrenheit), comparé à 0 degrés Celsius (32 degrés Fahrenheit). De l’antigel est ajouté au radiateur de la voiture, de sorte que celle-ci doit être exposée à des températures beaucoup plus basses avant que l’eau du système de la voiture ne gèle.
La pression osmotique augmente pour des solutions
Osmose se produit lorsque les molécules de solvant traversent une membrane semi-perméable. Un côté de la membrane pourrait contenir du solvant et l’autre côté de la membrane contiendrait du soluté. Le solvant se déplace d'une zone de concentration élevée à une zone de concentration inférieure ou d'un potentiel chimique élevé à un potentiel chimique inférieur jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint. Ce flux se produit naturellement, il faut donc appliquer une certaine pression sur le soluté pour arrêter le flux.
le pression osmotique est la pression qui arrêterait ce flux. La pression osmotique augmente généralement pour les solutions. Plus il y a de molécules de soluté, plus les molécules de solvant sont pressées ensemble. La présence de molécules de soluté sur un côté de la membrane signifie que moins de molécules de solvant peuvent pénétrer dans le côté solution. La pression osmotique est directement liée à la concentration de soluté: plus de soluté se traduit par une pression osmotique plus élevée.
Propriétés colligatives et molalité
Les propriétés colligatives dépendent toutes de la molalité (m) d'une solution. La molalité est définie comme moles de soluté / kg de solvant. Le plus ou moins d'un soluté qui est présent en proportion avec le solvant affectera les calculs des quatre propriétés colligatives décrites ci-dessus.