MolDraw › Narzędzia chemiczne › Kalkulator właściwości koligatywnych

Kalkulator właściwości koligatywnych

W skrócie: Kalkulator właściwości koligatywnych: obniżenie temperatury krzepnięcia, podwyższenie temperatury wrzenia, ciśnienie osmotyczne i względne obniżenie prężności pary, ze współczynnikiem van ’t Hoffa i wyznaczaniem masy molowej. Jest darmowy, działa w przeglądarce i nie wymaga instalacji.

Wybierz właściwość, wybierz rozpuszczalnik, aby uzupełnić Kb lub Kf, i zostaw niewiadomą pustą. Licz z mas (aby wyznaczyć masę molową substancji rozpuszczonej) lub z molalności. Ciśnienie osmotyczne można podać w atm, bar, kPa lub mmHg. Osobna karta przelicza współczynnik van ’t Hoffa na stopień dysocjacji lub asocjacji i odwrotnie.

Krótka odpowiedź: ΔTf = i·Kf·m. Dla 0,1 m NaCl w wodzie (i = 2, Kf = 1,86) ΔTf = 0,372 K, więc roztwór zamarza w −0,372 °C. ΔTb = i·Kb·m, π = iMRT oraz (P° − P)/P° ≈ i·n₂/n₁.

Wartość, którą chcesz wyznaczyć, zostaw pustą.

Wzory na właściwości koligatywne

WłaściwośćWzórMasa molowa substancji rozpuszczonej
Podwyższenie temperatury wrzeniaΔTb = i·Kb·mM₂ = i·Kb·w₂·1000 / (ΔTb·w₁)
Obniżenie temperatury krzepnięciaΔTf = i·Kf·mM₂ = i·Kf·w₂·1000 / (ΔTf·w₁)
Ciśnienie osmotyczneπ = i·M·R·TM₂ = i·w₂·R·T / (π·V)
Względne obniżenie prężności pary(P° − P)/P° = i·n₂/(n₁ + i·n₂) ≈ i·n₂/n₁M₂ ≈ i·w₂·M₁·P° / (w₁·(P° − P))

m = molalność (mol substancji rozpuszczonej na kg rozpuszczalnika), w₂ = masa substancji rozpuszczonej w g, w₁ = masa rozpuszczalnika w g, M = stężenie molowe w mol/L, V w L, T w K, a R = 0,08206 L·atm mol⁻¹ K⁻¹ (lub 0,08314 L·bar mol⁻¹ K⁻¹). ΔT ma tę samą wartość w K i °C.

Współczynnik van ’t Hoffa i

dysocjacja (1 jednostka → n jonów): i = 1 + α(n − 1) asocjacja (n cząsteczek → 1 jednostka): i = 1 − α(1 − 1/n)
Substancja rozpuszczonaIdealne i
Glukoza, sacharoza, mocznik (nieelektrolity)1
NaCl, KCl, KNO₃, MgSO₄2
CaCl₂, Na₂SO₄, K₂SO₄, Ba(NO₃)₂3
AlCl₃, Na₃PO₄, K₃[Fe(CN)₆]4
K₄[Fe(CN)₆], Al₂(SO₄)₃5
Kwas octowy lub benzoesowy całkowicie zdimeryzowany w benzenie0.5

Rzeczywiste elektrolity dają nieco mniejsze wartości i z powodu tworzenia par jonowych (0,1 m NaCl ma i ≈ 1,87). Zadania egzaminacyjne zwykle zakładają wartość idealną, chyba że podano α.

Stałe rozpuszczalników

RozpuszczalnikNormalna t. wrz. (°C)Kb (K·kg/mol)Temperatura krzepnięcia (°C)Kf (K·kg/mol)
Woda1000.51201.86
Benzen80.12.535.55.12
Cykloheksan80.72.796.520
Kamfora204—179.837.7
Etanol78.41.22−114.11.99
Chloroform61.23.63−63.54.68
Kwas octowy117.93.0716.63.9
Naftalen2185.880.26.94

Typowe wartości podręcznikowe. Niektóre podręczniki podają Kf = 40 dla kamfory, 4,9 dla benzenu (NCERT) lub 20,2 dla cykloheksanu; wpisz wartość ze swojego kursu w pole K.

Przykłady z rozwiązaniem (w stylu egzaminacyjnym)

Temperatura krzepnięcia wody z solą

0,1 m NaCl w wodzie, i = 2, Kf = 1,86 K kg mol⁻¹.

ΔTf = 2 × 1.86 × 0.1

ΔTf = 0,372 K, więc roztwór zamarza w −0,372 °C

Temperatura wrzenia roztworu glukozy

18 g glukozy (M = 180 g/mol) w 1,0 kg wody. Kb = 0,512.

m = 0.10 mol/kg; ΔTb = 1 × 0.512 × 0.10

ΔTb = 0,0512 K, t. wrz. = 100,051 °C

Masa molowa z temperatury krzepnięcia (NCERT)

1,00 g nieelektrolitu w 50 g benzenu obniża temperaturę krzepnięcia o 0,40 K. Kf = 5,12.

M₂ = 5.12 × 1.00 × 1000 / (0.40 × 50)

M₂ = 256 g/mol

Asocjacja kwasu benzoesowego (NCERT)

2 g kwasu benzoesowego (M = 122) w 25 g benzenu daje ΔTf = 1,62 K, Kf = 4,9.

Zmierzona M = 4.9 × 2 × 1000 / (25 × 1.62) = 242. i = 122/242 = 0.504. α = (1 − 0.504)/(1 − 1/2)

α = 0,99, czyli 99% zdimeryzowane

Stopień dysocjacji

0,10 m CaCl₂ zamarza w −0,50 °C. Kf = 1,86.

i = 0.50 / (1.86 × 0.10) = 2.69. α = (i − 1)/(n − 1) = 1.69/2

α = 0,84 (84% zdysocjowane)

Masa molowa białka z π (NCERT)

1,26 g białka w 200 mL roztworu, π = 2,57 × 10⁻³ bar w 300 K.

M₂ = 1.26 × 0.08314 × 300 / (2.57 × 10⁻³ × 0.200)

M₂ ≈ 6,1 × 10⁴ g/mol

Względne obniżenie prężności pary (NCERT)

0,5 g nielotnego ciała stałego w 39,0 g benzenu (M = 78) obniża P z 0,850 do 0,845 bar.

Postać dla roztworów rozcieńczonych: (0.850 − 0.845)/0.850 = (0.5/M₂)/(39/78)

M₂ = 170 g/mol (169 g/mol z dokładnego wzoru)

Roztwory izotoniczne

Krew ma π ≈ 7,65 atm w 37 °C. Jakie stężenie molowe NaCl jest izotoniczne (i = 2)?

M = 7.65 / (2 × 0.08206 × 310.15)

M ≈ 0,150 mol/L (około 0,9% w/v)

Jednostki i częste błędy

Rysujesz substancje rozpuszczone i rozpuszczalniki? MolDraw to darmowy edytor struktur chemicznych online do cząsteczek, reakcji i schematów laboratoryjnych.

Otwórz edytor MolDraw

Najczęściej zadawane pytania

Czym są właściwości koligatywne?

To właściwości zależne od liczby cząstek substancji rozpuszczonej, a nie od ich rodzaju: obniżenie prężności pary, podwyższenie temperatury wrzenia, obniżenie temperatury krzepnięcia i ciśnienie osmotyczne.

Jak obliczyć obniżenie temperatury krzepnięcia?

ΔTf = i·Kf·m. Dla 0,1 m NaCl w wodzie i = 2 i Kf = 1,86 K kg/mol, więc ΔTf = 0,372 K, a roztwór zamarza w −0,372 °C.

Jak wyznaczyć masę molową z obniżenia temperatury krzepnięcia?

M₂ = i·Kf·w₂·1000 / (ΔTf·w₁), z masami w gramach. 1,00 g substancji w 50 g benzenu przy ΔTf = 0,40 K daje M₂ = 5.12 × 1.00 × 1000 / (0.40 × 50) = 256 g/mol.

Co to jest współczynnik van ’t Hoffa?

Liczba cząstek, którą daje w roztworze każda jednostka wzorowa. Wartości idealne: glukoza 1, NaCl 2, CaCl₂ 3. Dla częściowej dysocjacji i = 1 + α(n − 1); dla asocjacji do n-merów i = 1 − α(1 − 1/n).

Dlaczego współczynnik van ’t Hoffa kwasu octowego w benzenie wynosi około 0,5?

Kwas octowy tworzy w rozpuszczalnikach niepolarnych dimery połączone wiązaniami wodorowymi, więc dwie cząsteczki zachowują się jak jedna cząstka. Całkowita dimeryzacja daje i = 0,5 i pozorną masę molową dwukrotnie większą od rzeczywistej.

Jak obliczyć ciśnienie osmotyczne?

π = iMRT. 0,10 M glukoza w 25 °C daje π = 1 × 0.10 × 0.08206 × 298.15 = 2,45 atm. Ciśnienie osmotyczne to najlepsza metoda dla dużych cząsteczek, np. białek, bo π łatwo zmierzyć nawet przy bardzo małym stężeniu.

Która właściwość koligatywna najlepiej nadaje się do wyznaczania masy molowej polimeru?

Ciśnienie osmotyczne. Białko o masie molowej 60 000 g/mol przy stężeniu około 6 g/L obniża temperaturę krzepnięcia tylko o około 2 × 10⁻⁴ K, ale daje π około 2,5 mbar, które łatwo zmierzyć w temperaturze pokojowej.

Powiązane narzędzia chemiczne

Ostatnia aktualizacja: