Propriétés Collatives (avec Formules)

Lepropriété colligative est une propriété quelconque d'une substance qui dépend ou varie selon le nombre de particules présentes (sous forme de molécules ou d'atomes), sans dépendre de la nature de ces particules.

En d'autres termes, ils peuvent également être expliqués comme des propriétés de solutions qui dépendent de la relation entre le nombre de particules de soluté et le nombre de particules de solvant. Ce concept a été introduit en 1891 par le chimiste allemand Wilhelm Ostwald, qui a classé les propriétés du soluté en trois catégories.

Ces catégories ont proclamé que les propriétés colligatives dépendaient uniquement de la concentration et de la température du soluté et non de la nature de ses particules.

De plus, les propriétés additives telles que la masse dépendaient de la composition du soluté et les propriétés constitutionnelles dépendaient davantage de la structure moléculaire du soluté.

Index

• 1 propriétés colligatives
  • 1.1 Diminution de la pression de vapeur
  • 1.2 Augmentation de la température d'ébullition
  • 1.3 Réduction de la température de congélation
  • 1.4 pression osmotique
• 2 références

Propriétés collatives

Les propriétés colligatives sont étudiées principalement pour les solutions diluées (en raison de leur comportement presque idéal) et sont les suivantes:

Diminution de la pression de vapeur

On peut dire que la pression de vapeur d'un liquide est la pression d'équilibre des molécules de vapeur avec lesquelles ce liquide est en contact.

En outre, la loi de Raoult explique la relation entre ces pressions et indique que la pression partielle d’un composant est égale au produit de la fraction molaire du composant par la pression de vapeur du composant à l’état pur:

P_Un = X_Un . Pº_Un

Dans cette expression:

P_Un = Pression de vapeur partielle du composant A dans le mélange.

X_Un = Fraction molaire du composant A.

Pº_UnTension de vapeur du composant pur A.

Dans le cas de la réduction de la pression de vapeur d'un solvant, cela se produit lorsqu'un soluté non volatil est ajouté pour former une solution. Comme on le sait et par définition, une substance non volatile n'a pas tendance à s'évaporer.

Pour cette raison, plus ce soluté est ajouté au solvant volatil, plus la pression de vapeur est faible et moins le solvant peut s'échapper à l'état gazeux.

Ainsi, lorsque le solvant s'évapore naturellement ou forcément, une quantité de solvant sans évaporation restera éventuellement avec le soluté non volatil.

Ce concept peut être mieux expliqué par le concept d’entropie: lorsque les molécules passent de la phase liquide à la phase gazeuse, l’entropie du système augmente.

Cela signifie que l'entropie de cette phase gazeuse sera toujours supérieure à celle de l'état liquide, car les molécules de gaz occupent un volume plus important.

Alors, si l'entropie de l'état liquide est augmentée par dilution, même si elle est liée à un soluté, la différence entre les deux systèmes diminue. Par conséquent, la diminution de l'entropie diminue également la pression de vapeur.

Élévation de la température d'ébullition

Le point d'ébullition est la température à laquelle il existe un équilibre entre les phases liquide et gazeuse. A ce stade, le nombre de molécules de gaz passant à l'état liquide (condensation) est égal au nombre de molécules de liquide s'évaporant en gaz.

L'agrégation d'un soluté entraîne la dilution de la concentration en molécules liquides, entraînant une diminution du taux d'évaporation. Cela génère une modification du point d'ébullition pour compenser la variation de la concentration du solvant.

En d'autres termes plus simples, la température d'ébullition dans une solution est supérieure à celle du solvant à l'état pur. Ceci est exprimé par une expression mathématique présentée ci-dessous:

ΔT_b = i. K_b . m

Dans ladite expression:

ΔT_b = T_b (solution) - T_b (solvant) = variation de la température d'ébullition.

i = Facteur van't Hoff.

K_b = Constante d'ébullition du solvant (0,512 ºC / molaire pour l'eau).

m = Molality (mol / kg).

Réduction de la température de congélation

La température de congélation d'un solvant pur diminue lorsque vous ajoutez une quantité de soluté, car elle est affectée par le même phénomène qui diminue la pression de vapeur.

Cela se produit car, en diminuant la pression de vapeur du solvant en diluant un soluté, il faudra une température plus basse pour la faire geler.

La nature du processus de congélation peut également être prise en compte pour expliquer ce phénomène: pour qu'un liquide gèle, il doit atteindre un état ordonné dans lequel il finit par former des cristaux.

S'il y a des impuretés à l'intérieur du liquide sous forme de solutés, le liquide sera moins ordonné. Pour cette raison, la solution aura plus de difficultés à geler qu'un solvant sans impuretés.

Cette réduction est exprimée comme suit:

ΔT_f = -i. K_f . m

Dans l'expression précédente:

ΔT_f = T_f (solution) - T_f (solvant) = Variation de la température de congélation.

i = Facteur van't Hoff.

K_f = Constante de congélation du solvant (1,86 ºC kg / mol pour l'eau).

m = Molality (mol / kg).

Pression osmotique

Le processus connu sous le nom d'osmose est la tendance d'un solvant à traverser une membrane semi-perméable d'une solution à une autre (ou d'un solvant pur à une solution).

Cette membrane représente une barrière à travers laquelle certaines substances peuvent passer et d'autres pas, comme dans le cas des membranes semi-perméables des parois cellulaires des cellules animales et végétales.

La pression osmotique est alors définie comme la pression minimale qui doit être appliquée à une solution pour arrêter le passage de son solvant pur à travers une membrane semi-perméable.

Il est également connu comme la mesure de la tendance d'une solution à recevoir le solvant pur par l'effet de l'osmose. Cette propriété est colligative car elle dépend de la concentration de soluté dans la solution, exprimée sous la forme d’une expression mathématique:

Π V = n. R. T ou aussi π = M. R. T

Dans ces expressions:

n = nombre de moles de particules dans la solution.

R = constante de gaz universelle (8.314472 J.^-1 . mol^-1).

T = température en Kelvin.

M = Molarité.

Références

1. Wikipedia. (s.f.) Propriétés Colligatives. Récupéré de en.wikipedia.org
2. BC. (s.f.) Propriétés Colligatives. Récupéré de opentextbc.ca
3. Bosma, W. B. (s.f.). Propriétés Colligatives. Récupéré de chemistryexplained.com
4. Sparknotes. (s.f.) Propriétés Colligatives. Récupéré de sparknotes.com
5. Université, F. S. (s.f.). Propriétés Colligatives. Récupéré de chem.fsu.edu