Koligativní vlastnosti roztoků
Koligativní vlastnosti roztoků jsou takové vlastnosti, které nezávisí na rozpuštěné látce, ale pouze na její koncentraci nebo přesněji na látkové koncentraci částic v roztoku. Jde tedy o takové vlastnosti, které nezávisí např. na velikosti molekuly rozpuštěné látky, jejím náboji nebo jejím tvaru. Koligativní vlastnost Φ závisí na koncentraci částic c v ideálním případě lineárně, tedy platí obecná formule:
- ,
kde k je vhodná konstanta úměrnosti závisející výhradně na vlastnostech rozpouštědla a nezávisející na vlastnostech rozpuštěné látky.
Koncentrace částic se nemusí rovnat koncentraci rozpuštěné látky. Rovnost platí pouze v případě, že rozpouštěná látka v rozpouštědle nedisociuje. Pokud dochází k disociaci, koncentrace částic je příslušným násobkem koncentrace rozpuštěné látky. Například chlorid sodný při dostatečně nízké koncentraci plně disociuje, a proto je koncentrace částic rovna dvojnásobku koncentrace chloridu sodného.
Základními koligativními vlastnostmi jsou:
- snížení tenze par nad roztokem
- zvýšení bodu varu roztoku (ebulioskopie)
- snížení bodu tuhnutí roztoku (kryoskopie)
- osmotický tlak
Snížení tenze par nad roztokem[edit | edit source]
Snížení tenze par nad roztokem popisuje 1. Raoultův zákon. Slovně jej lze formulovat:
- Relativní snížení tlaku nasycené páry nad roztokem oproti čistému rozpouštědlu je rovno molárnímu zlomku rozpuštěné látky v roztoku.
Matematicky lze pak toto tvrzení formulovat:
- ,
kde Δp je změna tlaku nasycené páry nad roztokem, p0 je tlak nasycené páry nad čistým rozpouštědlem, c je koncentrace rozpuštěné látky a cr je koncentrace (tedy také počet molů na litr) rozpouštědla.
Zvýšení bodu varu roztoku (ebulioskopie)[edit | edit source]
Zvýšení bodu varu roztoku (ebulioskopie) popisuje 2. Raoultův zákon. Slovní formulace je následující:
- Zvýšení bodu varu roztoku ve srovnání s čistým rozpouštědlem je přímo úměrné koncentraci rozpuštěné látky.
Matematicky je toto tvrzení formulováno následovně:
- ,
kde ΔT je změna teploty varu, c koncentrace rozpuštěné látky a konstanta úměrnosti Ke se nazývá ebulioskopická konstanta. Ebulioskopická konstanta je přímo úměrná molární hmotnosti rozpouštědla, druhé mocnině teploty varu čistého rozpouštědla a nepřímo úměrná molárnímu skupenskému teplu varu rozpouštědla, nejedná se tedy o empiricky stanovenou konstantu a nezávisí na charakteru rozpuštěné látky.
Snížení bodu tuhnutí roztoku (kryoskopie)[edit | edit source]
Snížení bodu tuhnutí roztoku (kryoskopie) popisuje 3. Raoultův zákon. Slovní formulace je následující:
- Snížení bodu tuhnutí roztoku ve srovnání s čistým rozpouštědlem je přímo úměrné koncentraci rozpuštěné látky.
Matematicky je toto tvrzení formulováno následovně:
- ,
kde ΔT je změna teploty tuhnutí, c koncentrace rozpuštěné látky a konstanta úměrnosti Kk se nazývá kryoskopická konstanta. Kryoskopická konstanta je přímo úměrná molární hmotnosti rozpouštědla, druhé mocnině teploty varu čistého rozpouštědla a nepřímo úměrná molárnímu skupenskému teplu varu rozpouštědla, nejedná se o empiricky stanovenou konstantu a nezávisí na charakteru rozpuštěné látky.
Osmotický tlak[edit | edit source]
Osmotický tlak se od předešlých koligativních vlastností liší, projevuje se teprve v případě specifického uspořádání. Tím specifickým uspořádáním je myšlena přítomnost membrány propustné pouze pro rozpouštědlo (tzv. semipermeabilní membrána), která od sebe odděluje dvě prostředí o různé koncentraci rozpuštěných látek. Rozpouštědlo pak bude mít tendenci přecházet z prostředí s nižší koncentrací rozpuštěné látky do prostředí s vyšší koncentrací rozpuštěné látky.
Představme si, že semipermeabilní membrána od sebe odděluje prostředí s koncentrací rozpuštěné látky c od prostředí obsahující čisté rozpouštědlo. Rozpouštědlo bude mít tendenci přecházet do roztoku obsahujícím rozpuštěnou látku. Proti této tendenci můžeme zasáhnout tak, že zvýšíme tlak pouze v prostředí, do kterého přechází rozpouštědlo. Jako osmotický tlak Π pak definujeme takovou hodnotu přetlaku v prostředí, která bude právě postačovat k tomu, aby se zastavil přechod rozpouštědla přes semipermeabilní membránu. Hodnota osmotického tlaku je přímo úměrná teplotě a koncentraci rozpuštěné látky:
- ,
kde konstanta úměrnosti R je univerzální plynová konstanta 8,314 J·K-1·mol-1.
Odkazy[edit | edit source]
Literatura[edit | edit source]
- HRAZDIRA, Ivo a Vojtěch MORNSTEIN. Lékařská biofyzika a přístrojová technika. 1. vydání. Brno : Neptun, 2001. 396 s. ISBN 80-902896-1-4.
- MALIJEVSKÁ, Ivona, Anatol MALIJEVSKÝ a Josef NOVÁK. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 1. vydání. Praha : Vydavatelství VŠCHT, 2004. 264 s. ISBN 80-7080-535-8.
- NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA, et al. Lékařská biofyzika. 1. vydání. Manus, 2001 (1. dotisk). 357 s. ISBN 80-902318-5-3.
Související články[edit | edit source]
Externí odkazy[edit | edit source]
- článek Colligative properties na anglické Wikipedii
- článek Osmotic pressure na anglické Wikipedii
- článek Raoult's law na anglické Wikipedii