MolDraw › Химические инструменты › Калькулятор коллигативных свойств

Калькулятор коллигативных свойств

Кратко: калькулятор коллигативных свойств: понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения, осмотическое давление и относительное понижение давления пара с изотоническим коэффициентом Вант-Гоффа и определением молярной массы. Он бесплатный, работает в браузере и не требует загрузки.

Выберите свойство, выберите растворитель, чтобы подставить Kb или Kf, и оставьте неизвестную величину пустой. Считайте по массам (чтобы найти молярную массу растворённого вещества) или по моляльности. Осмотическое давление принимается в atm, bar, kPa или mmHg. Отдельная вкладка пересчитывает коэффициент Вант-Гоффа в степень диссоциации или ассоциации и обратно.

Быстрый ответ: ΔTf = i·Kf·m. Для 0,1 m NaCl в воде (i = 2, Kf = 1,86) ΔTf = 0,372 K, поэтому раствор замерзает при −0,372 °C. ΔTb = i·Kb·m, π = iMRT и (P° − P)/P° ≈ i·n₂/n₁.

Оставьте искомую величину пустой.

Формулы коллигативных свойств

СвойствоФормулаМолярная масса растворённого вещества
Повышение температуры кипенияΔTb = i·Kb·mM₂ = i·Kb·w₂·1000 / (ΔTb·w₁)
Понижение температуры замерзанияΔTf = i·Kf·mM₂ = i·Kf·w₂·1000 / (ΔTf·w₁)
Осмотическое давлениеπ = i·M·R·TM₂ = i·w₂·R·T / (π·V)
Относительное понижение давления пара(P° − P)/P° = i·n₂/(n₁ + i·n₂) ≈ i·n₂/n₁M₂ ≈ i·w₂·M₁·P° / (w₁·(P° − P))

m = моляльность (моль растворённого вещества на kg растворителя), w₂ = масса растворённого вещества в g, w₁ = масса растворителя в g, M = молярность в mol/L, V в L, T в K и R = 0.08206 L·atm mol⁻¹ K⁻¹ (или 0.08314 L·bar mol⁻¹ K⁻¹). ΔT имеет одинаковую величину в K и °C.

Коэффициент Вант-Гоффа i

диссоциация (1 единица → n ионов): i = 1 + α(n − 1) ассоциация (n молекул → 1 единица): i = 1 − α(1 − 1/n)
Растворённое веществоИдеальное i
Глюкоза, сахароза, мочевина (неэлектролиты)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
Уксусная или бензойная кислота, полностью димеризованная в бензоле0.5

Реальные электролиты дают немного меньшие значения i из-за образования ионных пар (у 0,1 m NaCl i ≈ 1,87). В экзаменационных задачах обычно принимают идеальное значение, если α не дана.

Константы растворителей

РастворительНорм. т. кип. (°C)Kb (K·kg/mol)Т. замерзания (°C)Kf (K·kg/mol)
Вода1000.51201.86
Бензол80.12.535.55.12
Циклогексан80.72.796.520
Камфора204—179.837.7
Этанол78.41.22−114.11.99
Хлороформ61.23.63−63.54.68
Уксусная кислота117.93.0716.63.9
Нафталин2185.880.26.94

Типичные значения из учебников. В некоторых книгах берут Kf = 40 для камфоры, 4,9 для бензола (NCERT) или 20,2 для циклогексана; введите значение из вашего курса в поле K.

Решённые задачи (в стиле JEE / NEET)

Температура замерзания солёной воды

0,1 m NaCl в воде, i = 2, Kf = 1,86 K kg mol⁻¹.

ΔTf = 2 × 1.86 × 0.1

ΔTf = 0,372 K, поэтому раствор замерзает при −0,372 °C

Температура кипения раствора глюкозы

18 g глюкозы (M = 180 g/mol) в 1,0 kg воды. Kb = 0,512.

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

ΔTb = 0,0512 K, т. кип. = 100,051 °C

Молярная масса по температуре замерзания (NCERT)

1,00 g неэлектролита в 50 g бензола понижает температуру замерзания на 0,40 K. Kf = 5,12.

M₂ = 5.12 × 1.00 × 1000 / (0.40 × 50)

M₂ = 256 g/mol

Ассоциация бензойной кислоты (NCERT)

2 g бензойной кислоты (M = 122) в 25 g бензола дают ΔTf = 1,62 K, Kf = 4,9.

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

α = 0,99, т. е. димеризовано 99 %

Степень диссоциации

0,10 m CaCl₂ замерзает при −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 (диссоциировано 84 %)

Молярная масса белка по π (NCERT)

1,26 g белка в 200 mL раствора, π = 2,57 × 10⁻³ bar при 300 K.

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

M₂ ≈ 6,1 × 10⁴ g/mol

Относительное понижение давления пара (NCERT)

0,5 g нелетучего твёрдого вещества в 39,0 g бензола (M = 78) понижают P с 0,850 до 0,845 bar.

Приближённая форма: (0.850 − 0.845)/0.850 = (0.5/M₂)/(39/78)

M₂ = 170 g/mol (169 g/mol по точной формуле)

Изотонические растворы

У крови π ≈ 7,65 atm при 37 °C. Какая молярность NaCl изотонична (i = 2)?

M = 7.65 / (2 × 0.08206 × 310.15)

M ≈ 0,150 mol/L (около 0,9 % масс./об.)

Единицы и типичные ошибки

Нужно нарисовать растворённые вещества и растворители? MolDraw — бесплатный онлайн-редактор химических структур для молекул, реакций и схем лабораторных установок.

Открыть редактор MolDraw

Часто задаваемые вопросы

Что такое коллигативные свойства?

Свойства, которые зависят от числа частиц растворённого вещества, а не от их природы: понижение давления пара, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания и осмотическое давление.

Как рассчитать понижение температуры замерзания?

ΔTf = i·Kf·m. Для 0,1 m NaCl в воде i = 2 и Kf = 1,86 K kg/mol, поэтому ΔTf = 0,372 K, и раствор замерзает при −0,372 °C.

Как найти молярную массу по понижению температуры замерзания?

M₂ = i·Kf·w₂·1000 / (ΔTf·w₁), массы в граммах. 1,00 g вещества в 50 g бензола при ΔTf = 0,40 K даёт M₂ = 5,12 × 1,00 × 1000 / (0,40 × 50) = 256 g/mol.

Что такое изотонический коэффициент Вант-Гоффа?

Число частиц, которое даёт в растворе каждая формульная единица. Идеальные значения: глюкоза 1, NaCl 2, CaCl₂ 3. При частичной диссоциации i = 1 + α(n − 1); при ассоциации в n-меры i = 1 − α(1 − 1/n).

Почему коэффициент Вант-Гоффа уксусной кислоты в бензоле около 0,5?

В неполярных растворителях уксусная кислота образует димеры за счёт водородных связей, поэтому две молекулы ведут себя как одна частица. Полная димеризация даёт i = 0,5 и кажущуюся молярную массу, вдвое большую истинной.

Как рассчитать осмотическое давление?

π = iMRT. 0,10 M раствор глюкозы при 25 °C даёт π = 1 × 0,10 × 0,08206 × 298,15 = 2,45 atm. Осмотическое давление — лучший метод для крупных молекул, например белков, потому что π легко измерить даже при очень низкой концентрации.

Какое коллигативное свойство лучше всего подходит для определения молярной массы полимера?

Осмотическое давление. Белок с молярной массой 60 000 g/mol при концентрации около 6 g/L понижает температуру замерзания всего примерно на 2 × 10⁻⁴ K, но даёт π около 2,5 mbar, что легко измерить при комнатной температуре.

Другие химические инструменты

Последнее обновление: