Belangrijk verschil - Colligatieve eigenschappen van elektrolyten versus niet-elektrolyten
Colligatieve eigenschappen zijn fysieke eigenschappen van een oplossing die afhangt van de hoeveelheid van een opgeloste stof, maar niet van de aard van de opgeloste stof. Dit betekent dat vergelijkbare hoeveelheden van totaal verschillende opgeloste stoffen deze fysieke eigenschappen in vergelijkbare hoeveelheden kunnen veranderen. Daarom hangen de colligatieve eigenschappen af van de verhouding tussen de hoeveelheid opgeloste stof en de hoeveelheid oplosmiddel. De drie belangrijkste colligatieve eigenschappen zijn dampdrukverlaging, kookpuntverhoging en vriespuntverlaging. Voor een gegeven massaverhouding opgeloste stof en oplosmiddel zijn alle colligatieve eigenschappen omgekeerd evenredig met de molecuulmassa van de opgeloste stof. Elektrolyten zijn stoffen die oplossingen kunnen vormen die door deze oplossing elektriciteit kunnen geleiden. Dergelijke oplossingen staan bekend als elektrolytische oplossingen. Niet-elektrolyten zijn stoffen die geen elektrolytische oplossingen kunnen vormen. Beide typen (elektrolyten en niet-elektrolyten) hebben colligatieve eigenschappen. Het belangrijkste verschil tussen colligatieve eigenschappen van elektrolyten en niet-elektrolyten is dat het effect van elektrolyten op colligatieve eigenschappen erg hoog is in vergelijking met dat van niet-elektrolyten.
Wat zijn colligatieve eigenschappen van elektrolyten?
Colligatieve eigenschappen van elektrolyten zijn de fysieke eigenschappen van elektrolytische oplossingen die afhankelijk zijn van de hoeveelheid opgeloste stoffen, ongeacht de aard van de opgeloste stoffen. De opgeloste stoffen die aanwezig zijn in elektrolytische oplossingen zijn atomen, moleculen of ionen die ofwel verloren ofwel gewonnen elektronen hebben om elektrisch geleidend te worden.
Wanneer een elektrolyt wordt opgelost in een oplosmiddel zoals water, scheidt het elektrolyt zich in ionen (of een andere geleidende stof). Daarom levert het oplossen van één mol elektrolyt altijd twee of meer mol geleidende stoffen op. Daarom veranderen de colligatieve eigenschappen van de elektrolyten aanzienlijk wanneer een elektrolyt wordt opgelost in een oplosmiddel.
De algemene vergelijking die wordt gebruikt bij het beschrijven van veranderingen in het vriespunt en het kookpunt is bijvoorbeeld als volgt:
ΔTb=Kbm en ΔTf=Kf m
ΔTb is kookpuntverhoging, en ΔTf is vriespuntverlaging. Kb en Kf zijn respectievelijk kookpunt-elevatieconstante en vriespunt-verlagingsconstante. m is de molariteit van de oplossing. Voor elektrolytische oplossingen worden de bovenstaande vergelijkingen als volgt gewijzigd,
ΔTb=iKbm en ΔTf=iKf m
"i" is een ionenvermenigvuldiger die bekend staat als de Van't Hoff-factor. Deze factor is gelijk aan het aantal mol ionen gegeven door een elektrolyt. Daarom kan de Van't Hoff-factor worden bepaald door het aantal ionen te vinden dat vrijkomt door een elektrolyt wanneer het wordt opgelost in een oplosmiddel. De waarde van de Van't Hoff-factor voor NaCl is bijvoorbeeld 2 en in CaCl2 is het 3.
Figuur 01: Een grafiek die het chemisch potentieel tegen temperatuur weergeeft en vriespuntdepressie en kookpuntverhoging beschrijft
De waarden die voor deze colligatieve eigenschappen worden gegeven, verschillen echter van de theoretisch voorspelde waarden. Dat komt omdat er interacties tussen opgeloste stoffen en oplosmiddelen kunnen zijn die het effect van ionen op die eigenschappen verminderen.
Bovenstaande vergelijkingen zijn verder aangepast om te worden gebruikt voor zwakke elektrolyten. De zwakke elektrolyten dissociëren gedeeltelijk in ionen, waardoor sommige ionen de colligatieve eigenschappen niet beïnvloeden. De dissociatiegraad (α) van een zwak elektrolyt kan als volgt worden berekend, α={(i-1)/(n-1)} x 100
Hier is n het maximale aantal gevormde ionen per molecuul van de zwakke elektrolyt.
Wat zijn colligatieve eigenschappen van niet-elektrolyten?
Colligatieve eigenschappen van niet-elektrolyten zijn de fysieke eigenschappen van niet-elektrolytische oplossingen die afhankelijk zijn van de hoeveelheid opgeloste stoffen, ongeacht de aard van de opgeloste stoffen. Niet-elektrolyten zijn stoffen die geen geleidende oplossingen creëren wanneer ze in een oplosmiddel worden opgelost. Suiker is bijvoorbeeld een niet-elektrolyt omdat wanneer suiker wordt opgelost in water, het in moleculaire vorm bestaat (niet dissociëert in ionen). Deze suikermoleculen zijn niet in staat om elektrische stromen door de oplossing te geleiden.
Het aantal opgeloste stoffen dat aanwezig is in een niet-elektrolytische oplossing is kleiner in vergelijking met een elektrolytische oplossing. Daarom is het effect van niet-elektrolyten op colligatieve eigenschappen ook erg laag. Zo is de mate van dampdrukverlaging door toevoeging van NaCl hoger in vergelijking met de toevoeging van suiker aan een vergelijkbare oplossing.
Wat is het verschil tussen colligatieve eigenschappen van elektrolyten en niet-elektrolyten?
Colligatieve eigenschappen van elektrolyten versus niet-elektrolyten |
|
| Colligatieve eigenschappen van elektrolyten zijn de fysieke eigenschappen van elektrolytische oplossingen die afhankelijk zijn van de hoeveelheid opgeloste stoffen, ongeacht de aard van de opgeloste stoffen. | Colligatieve eigenschappen van niet-elektrolyten zijn de fysieke eigenschappen van niet-elektrolytische oplossingen die afhankelijk zijn van de hoeveelheid opgeloste stoffen, ongeacht de aard van de opgeloste stoffen. |
| Opgeloste stoffen | |
| Elektrolyten leveren meer opgeloste stoffen aan de oplossing via dissociatie; daarom zijn de colligatieve eigenschappen aanzienlijk veranderd. | Niet-elektrolyten leveren een lage opgeloste stof aan de oplossing omdat er geen dissociatie is; daarom zijn de colligatieve eigenschappen niet aanzienlijk veranderd. |
| Effect op colligatieve eigenschappen | |
| Het effect van elektrolyten op colligatieve eigenschappen is erg hoog in vergelijking met niet-elektrolyten. | Het effect van niet-elektrolyten op colligatieve eigenschappen is erg laag in vergelijking met elektrolyten. |
Samenvatting – Colligatieve eigenschappen van elektrolyten versus niet-elektrolyten
Colligatieve eigenschappen zijn fysieke eigenschappen van oplossingen die niet afhankelijk zijn van de aard van een opgeloste stof, maar van de hoeveelheid opgeloste stoffen. Het verschil tussen colligatieve eigenschappen van elektrolyten en niet-elektrolyten is dat het effect van elektrolyten op colligatieve eigenschappen erg hoog is in vergelijking met niet-elektrolyten.
