ઉકેલો ઠંડું. શુદ્ધ દ્રાવક કરતાં નીચા તાપમાને ઉકેલો સ્થિર થાય છે.

કરતાં વધુ પર સોલ્યુશન્સ ઉકળે છે ઉચ્ચ તાપમાનકેવી રીતે શુદ્ધ દ્રાવક;

Raoult ના કાયદામાંથી કોરોલેરી

રાઉલ્ટના કાયદાનું સખતપણે પાલન કરતા ઉકેલો આદર્શ છે. બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના વાસ્તવિક ઉકેલો માટે, રાઉલ્ટનો નિયમ વધુ સચોટ રીતે જોવામાં આવે છે, આ સોલ્યુશન વધુ પાતળું છે. જેમ જેમ દ્રાવ્ય સાંદ્રતા વધે છે તેમ, મોટાભાગના ઉકેલો રાઓલ્ટના કાયદામાંથી વિચલનો દર્શાવે છે.

દ્રાવણની ઉપરના દ્રાવકના સંતૃપ્ત વરાળના દબાણમાં સંબંધિત ઘટાડો દ્રાવકના છછુંદર અપૂર્ણાંક જેટલો છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ (એસિડ, બેઝ, ક્ષાર) ના સોલ્યુશન્સ રાઉલ્ટના કાયદાનું પાલન કરતા નથી. તદુપરાંત, એવા કિસ્સાઓમાં પણ કે જ્યાં તેઓ પાતળું હોય. આ ઘટનાનું કારણ પછીથી ચર્ચા કરવામાં આવશે.

રાઉલ્ટના કાયદામાંથી બે મહત્વપૂર્ણ પરિણામો આવે છે:

ચાલો તેમને વધુ વિગતમાં જોઈએ.

ઉકળતા છે શારીરિક પ્રક્રિયાવાયુયુક્ત અવસ્થા અથવા વરાળમાં પ્રવાહીનું સંક્રમણ, જેમાં પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં ગેસ પરપોટા રચાય છે.

પ્રવાહી ઉકળે છે જ્યારે તેનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ બાહ્ય દબાણ જેટલું થાય છે. જો બાહ્ય દબાણ (ઉદાહરણ તરીકે, વાતાવરણીય) બદલાતું નથી, અને પ્રવાહી પોતે એક વ્યક્તિગત અને રાસાયણિક રીતે શુદ્ધ પદાર્થ છે, તો તે પ્રવાહી તબક્કા સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જાય ત્યાં સુધી ખુલ્લા ગરમ વાસણમાં સતત તાપમાને ઉકળે છે.

તેથી, 101.325 kPa ના વાતાવરણીય દબાણ પર, શુદ્ધ (નિસ્યંદિત) પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ 100 o C અથવા 373.16 K છે.

જો અમુક બિન-અસ્થિર પદાર્થ H 2 O માં ઓગળી જાય, તો તેનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ ઘટશે. પરિણામી સોલ્યુશનને ઉકળવા માટે, તેને 373.16 K કરતા વધુ તાપમાને ગરમ કરવું જરૂરી છે, કારણ કે આવી પરિસ્થિતિઓમાં જ દ્રાવકનું સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ ફરીથી વાતાવરણીય દબાણ જેટલું બની જશે.

ઠંડું અથવા સ્ફટિકીકરણ એક ભૌતિક ઘટના છે જે પ્રવાહીના ઘન માં રૂપાંતર સાથે છે. તદુપરાંત, પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં સ્ફટિકીય રચનાઓ રચાય છે.

જ્યારે પ્રવાહીની ઉપર સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ તેના નક્કર સ્ફટિકોની ઉપરના સંતૃપ્ત વરાળના દબાણ જેટલું બને છે ત્યારે ઠંડું કરવાની પ્રક્રિયા શરૂ થાય છે.

જો બાહ્ય (વાતાવરણીય) દબાણ સતત રહે છે અને પ્રવાહીમાં વિદેશી અશુદ્ધિઓ શામેલ નથી, તો પછી સ્ફટિકીકરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઠંડુ પ્રવાહીનું તાપમાન સ્થિર રહેશે જ્યાં સુધી પ્રવાહી તબક્કો સંપૂર્ણપણે ઘન બની ન જાય.

101.325 kPa જેટલું વાતાવરણીય દબાણ પર, નિસ્યંદિત પાણી 0 o C (273.16 K) પર થીજી જાય છે. આ કિસ્સામાં બરફ અને પ્રવાહી ઉપર પાણીનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ 613.3 Pa છે.

જલીય દ્રાવણ માટે, 0 o C પર દ્રાવકનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ 613.3 Pa કરતાં ઓછું હશે અને બરફની ઉપર તે યથાવત રહેશે. આવા સોલ્યુશનમાં નાખવામાં આવેલ બરફ તેની ઉપરની વધારાની વરાળના ઘનીકરણને કારણે ઝડપથી ઓગળી જશે.

માત્ર તાપમાન ઘટાડીને પ્રવાહી અને નક્કર તબક્કાઓ ઉપરના સંતૃપ્ત વરાળના દબાણને ફરીથી સમાન કરી શકાય છે અને સ્ફટિકીકરણ પ્રક્રિયા શરૂ કરી શકાય છે.

તે પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું કે શુદ્ધ દ્રાવકની તુલનામાં ઉત્કલન બિંદુ (Dt bp) માં વધારો અને દ્રાવણના ઠંડું બિંદુ (Dt sub) માં ઘટાડો એ ઓગળેલા પદાર્થની મોલ સાંદ્રતાના સીધા પ્રમાણસર છે. ગાણિતિક રીતે, આ નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે:

ટી કીપ. ઉકેલ - ઉકાળો. p-body = Dt ગાંસડી. = એમ

ટી ડેપ્યુટી આર-ટેલ – ટી ડેપ્યુટી solution = Dt નાયબ = કિમી

જ્યાં m એ ઓગળેલા પદાર્થની મોલ સાંદ્રતા છે; E અને K, અનુક્રમે, ebullioscopic (લેટિન ebbulio - બોઇલ અવે) અને ક્રાયોસ્કોપિક (ગ્રીક "krios" - ઠંડા) સ્થિરાંકો છે, જેનાં મૂલ્યો માત્ર દ્રાવકની પ્રકૃતિ પર આધારિત છે (કોષ્ટક 7).

કોષ્ટક 7.કેટલાક દ્રાવકના ઇબુલિયોસ્કોપિક E અને ક્રાયોસ્કોપિક K સ્થિરાંકો (deg/mol)

ચોખા. 7.12. દ્રાવણની ઉપરના પાણીના બાષ્પનું દબાણ ઘટાડવું

ઘન રેખાઓ શુદ્ધ પાણી માટે તબક્કાના ક્ષેત્રોની સીમાઓને વ્યક્ત કરે છે. યાદ કરો કે રેખા 1 પ્રવાહી-બાષ્પ સંતુલન દર્શાવે છે. પાણીમાં બિન-અસ્થિર દ્રાવક ઉમેર્યા પછી, દ્રાવણની ઉપર વરાળનું દબાણ (ડેશ રેખા 2 ) કોઈપણ તાપમાને ઘટે છે.

જ્યારે તેની ઉપરના વરાળના દબાણને નક્કર તબક્કાની ઉપરના વરાળના દબાણ સાથે (પાણીના કિસ્સામાં, બરફની ઉપર) સાથે સરખાવવામાં આવે ત્યારે કોઈપણ પ્રવાહી જામી જશે (ઘન બનશે). તેથી, ઉકેલનું ઠંડું તાપમાન ટી ડેપ્યુટી ઠંડું તાપમાન કરતાં ઓછું હશે ડેપ્યુટી વિશે ટી શુદ્ધ દ્રાવક - પાણી.

એફ.એમ. રાઉલ (1883) એ પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કર્યું કે ઠંડું તાપમાનમાં ઘટાડો (અન્યથા - ઠંડું ડિપ્રેશન)

ડીટી ડેપ્યુટી = ડેપ્યુટી વિશે ટી - ટી ડેપ્યુટી ,

આપેલ દ્રાવક માટે સમાન દાળના જથ્થામાં લેવામાં આવેલા વિવિધ દ્રાવકોને કારણે થાય છે. તેથી, 0.1m માટે જલીય ઉકેલોકેટલાક પદાર્થો માટે નીચેના નક્કરતા તાપમાન જોવા મળે છે:

પદાર્થ ટી ડેપ્યુટી , ઓ સી

હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ H 2 O 2 - 0.186

મિથાઈલ આલ્કોહોલ CH 3 OH - 0.181

ઇથિલ આલ્કોહોલ C 2 H 5 OH - 0.183

સુક્રોઝ C 12 H 22 O 11 - 0.186

ડેક્સ્ટ્રોઝ C6H12O6 - 0.188

વિવિધ દ્રાવ્ય સાંદ્રતા પર ડીટી ડેપ્યુટી તેમની મોલ એકાગ્રતાના પ્રમાણસર m :

ડીટી ડેપ્યુટી = K cr m (7.1)

પ્રમાણસરતા પરિબળ K ક્ર સમીકરણમાં (7.1), કહેવાય છે ક્રાયોસ્કોપિક સ્થિરાંક, થીજબિંદુમાં દાળના ઘટાડાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. આ મૂલ્ય 1 કિલોગ્રામ દ્રાવકમાં ઓગળેલા પદાર્થના 1 મોલ ધરાવતાં સોલ્યુશનના ફ્રીઝિંગ પોઈન્ટમાં થયેલા ઘટાડા સાથે સંખ્યાત્મક રીતે સમાન છે, જો કે સોલ્યુશનમાં આદર્શના ગુણધર્મો હોય. ક્રાયોસ્કોપિક કોન્સ્ટન્ટ એ દ્રાવકની લાક્ષણિકતા છે; તેનું મૂલ્ય દ્રાવકની પ્રકૃતિ પર આધારિત નથી.

મોલલ એકાગ્રતા દ્રાવ્યના સમૂહના સંદર્ભમાં વ્યક્ત કરી શકાય છે ( b)અને દ્રાવક ( અ)ગ્રામમાં (જુઓ કલમ 7.3):

જ્યાં એમ - ઓગળેલા પદાર્થનો દાઢ સમૂહ (g/mol). આ અભિવ્યક્તિને સમીકરણ (7.1) માં બદલીને, આપણે મેળવીએ છીએ

આ સમીકરણમાંથી એક ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ સંજોગો અનુસરે છે, એટલે કે: પાતળું દ્રાવણની ચોક્કસ રચનાને જાણીને અને શુદ્ધ દ્રાવક અને દ્રાવણના ઠંડું તાપમાનને માપવા, તમે ઓગળેલા પદાર્થના દાળના સમૂહની ગણતરી કરી શકો છો:

સમીકરણ (7.2) આધાર છે ક્રાયોસ્કોપિક(અથવા ક્રાયોમેટ્રિક)પદ્ધતિતેમના ઉકેલોના ઠંડું બિંદુને ઘટાડીને પદાર્થોના દાઢનું નિર્ધારણ, ફાર્મસી સહિત, પ્રયોગશાળા પ્રેક્ટિસમાં ક્રાયોમેટ્રિક પદ્ધતિનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

તેનો સિદ્ધાંત નીચે મુજબ છે. પ્રથમ, ચોક્કસ નમૂનાનું ગલન (અથવા ઠંડું) તાપમાન માપવામાં આવે છે એપસંદ કરેલ દ્રાવક. પછી દ્રાવકમાં પરીક્ષણ પદાર્થનો ચોક્કસ વજનનો ભાગ ઉમેરવામાં આવે છે. bઅને પરિણામી મિશ્રણનો ગલનબિંદુ માપવામાં આવે છે (અથવા જો દ્રાવક તરીકે પસંદ કરેલ પદાર્થનું ગલનબિંદુ ઓછું હોય તો ઠંડું બિંદુ). સોલ્યુશન પાતળું થાય તે માટે દ્રાવકનું વજન દ્રાવકના વજન કરતા ઘણું ઓછું હોવું જોઈએ. પ્રાપ્ત મૂલ્ય ડીટી ડેપ્યુટી સમીકરણ (7.2) માં અવેજી કરવામાં આવે છે અને તેની મદદથી અભ્યાસ હેઠળના પદાર્થના દાઢ સમૂહની ગણતરી કરવામાં આવે છે. સૌથી સરળ કિસ્સામાં, નિસ્યંદિત પાણીનો દ્રાવક તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે. જો કે, ક્રાયોસ્કોપિક કોન્સ્ટન્ટના નાના મૂલ્ય અને નીચા ફ્રીઝિંગ પોઈન્ટને કારણે, જેમાં ક્રાયોસ્ટેટ્સ અથવા વિશિષ્ટ ઠંડક મિશ્રણનો ઉપયોગ જરૂરી છે, પાણીનો ઉપયોગ માત્ર પદાર્થોના દાઢ સમૂહના અંદાજિત અંદાજ માટે થાય છે. એક નિયમ તરીકે, ખાસ કરીને જ્યારે મોટા દાઢ સમૂહ સાથે જટિલ કાર્બનિક પદાર્થોનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, ત્યારે અન્ય પદાર્થો દ્રાવક તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, તેના મોટા ક્રાયોસ્કોપિક સ્થિરાંક સાથે કપૂરનું વિશેષ મહત્વ છે. ક્રાયોમેટ્રિક નિર્ધારણ માટેની મુખ્ય સ્થિતિ એ પસંદ કરેલ દ્રાવકમાં પરીક્ષણ પદાર્થની સંપૂર્ણ દ્રાવ્યતા છે. નીચે કેટલાક પદાર્થોના ક્રાયોસ્કોપિક સ્થિરાંકો છે (સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર):

પદાર્થ T pl o C ક્રાયોસ્કોપિક

સતત K ક્ર

બેન્ઝીન 5.5 5.12

એસિટિક એસિડ 16.8 3.90

સાયક્લોહેક્સેન 6.5 20

કપૂર 178.5 39.7

ક્રાયોસ્કોપિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ પદાર્થોની શુદ્ધતા નક્કી કરવા માટે પણ થાય છે. આ એ હકીકત પર આધારિત છે કે થોડી અશુદ્ધિની હાજરી પણ અભ્યાસ હેઠળના પદાર્થના નમૂનાના ગલનબિંદુને ઘટાડે છે. તેથી, રસાયણશાસ્ત્રમાં (તેમજ ફાર્મસીમાં), પદાર્થની શુદ્ધતા માટેનો એક માપદંડ એ મહત્તમ ગલન તાપમાનની સિદ્ધિ છે જે વધારાની શુદ્ધિકરણ કામગીરી પછી વધુ વધતું નથી.

ક્રાયોસ્કોપિક અસરનો બીજો મહત્વનો ઉપયોગ ઠંડક મિશ્રણની તૈયારી છે. પાણી (અથવા બરફ) અને કેટલાક અકાર્બનિક ક્ષારના ચોક્કસ ગુણોત્તર સાથે, તમે મેળવી શકો છો નીચા તાપમાન, ખૂબ લાંબા સમય સુધી જાળવી રાખ્યું. ઉદાહરણ તરીકે, 100 ગ્રામ બરફ અને 143 ગ્રામ CaCl 2 6H 2 Oનું મિશ્રણ તમને -55 o C તાપમાન મેળવવાની મંજૂરી આપે છે.

ઠંડા આબોહવાવાળા વિસ્તારોમાં, શિયાળામાં ઠંડું ન થાય તે માટે કારના રેડિએટર્સમાં વપરાતા પાણીમાં આલ્કોહોલ, ગ્લિસરીન અથવા ઇથિલિન ગ્લાયકોલ જેવા એન્ટિફ્રીઝ પદાર્થો ઉમેરવામાં આવે છે. રસ્તાઓ અને ફૂટપાથ પર થીજી ગયેલો બરફ જ્યારે છાંટવામાં આવે ત્યારે સરળતાથી પીગળી જાય છે ટેબલ મીઠુંઅથવા રાખ, જે ક્રાયોસ્કોપિક અસર પર પણ આધારિત છે. તમારે ફક્ત યાદ રાખવાની જરૂર છે કે આ હેતુઓ માટે મીઠાના વધુ પડતા ઉપયોગથી નજીકના જળાશયો અને તેમના કાંઠા પરની જમીનના ખારાશનું કારણ બની શકે છે અને પરિણામે, પર્યાવરણીય વિક્ષેપ.

ફ્રીઝિંગ એ એક તબક્કો સંક્રમણ છે જેમાં પ્રવાહી ઘન માં ફેરવાય છે. પ્રવાહીનું ઠંડું બિંદુ એ તાપમાન છે કે જેના પર પ્રવાહીની ઉપર સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ તેમાંથી પડતા ઘન તબક્કાના સ્ફટિકોની ઉપરના સંતૃપ્ત વરાળના દબાણ જેટલું હોય છે.

આ તાપમાન અને અનુરૂપ સંતૃપ્ત વરાળના દબાણ પર, સ્ફટિકીકરણ દર ગલન દર જેટલો હોય છે અને આ બંને તબક્કાઓ લાંબા સમય સુધી સાથે રહી શકે છે.

તેમજ એમ.વી. લોમોનોસોવે જોયું કે શુદ્ધ દ્રાવક કરતા ઓછા તાપમાને પાતળું દ્રાવણ સ્થિર થાય છે. આમ, દરિયાનું પાણી 273 K પર નહીં, પરંતુ થોડા ઓછા તાપમાને થીજી જાય છે. અસંખ્ય પ્રયોગો દર્શાવે છે કે દ્રાવણના ઠંડું તાપમાનમાં આવા ફેરફારને સામાન્ય નિયમ તરીકે ગણી શકાય.

રાઓલ્ટ દ્વારા ઠંડું અને ઉકાળવાની પ્રક્રિયાઓનો વિગતવાર અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો અને તેને કાયદાના રૂપમાં રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો, જેને પાછળથી રાઉલ્ટનો બીજો કાયદો કહેવામાં આવ્યો હતો.

ચાલો આ કાયદાની સૌથી સરળ વ્યુત્પત્તિને ધ્યાનમાં લઈએ. આકૃતિ 2 શુદ્ધ દ્રાવક અને દ્રાવણની ઉપરના તાપમાન પર સંતૃપ્ત વરાળના દબાણની અવલંબનને વ્યક્ત કરતી આકૃતિ બતાવે છે.

વળાંક 0A એ તાપમાન પર શુદ્ધ પાણીના સંતૃપ્ત વરાળના દબાણની અવલંબન છે.

વળાંક BC, DE - ઓગળેલા પદાર્થની વિવિધ સાંદ્રતાવાળા ઉકેલો પર પાણીના સંતૃપ્ત વરાળના દબાણની અવલંબન

0D - બરફ પર પાણીના સંતૃપ્ત વરાળના દબાણની તાપમાન નિર્ભરતાને વ્યક્ત કરે છે.

ફિગ. 2 થી તે સ્પષ્ટ છે કે દ્રાવણની ઉપર 273 K પર વરાળનું દબાણ ઉપરના પાણી કરતાં ઓછું છે, પરંતુ તે સમાન તાપમાને બરફની ઉપરના વરાળના દબાણ જેટલું નથી. માત્ર 273 K (T'z) થી નીચેના તાપમાને જ દ્રાવણની ઉપરનું વરાળનું દબાણ એટલું ઘટે છે કે તે બરફની ઉપરના વરાળના દબાણ જેટલું બની જાય છે. આ બિંદુ B ને અનુરૂપ છે. ઉચ્ચ દ્રાવણની સાંદ્રતા પર, તાપમાન પરના દ્રાવણની ઉપરના જળ વરાળના દબાણની અવલંબનને વ્યક્ત કરતા વળાંકો BC વળાંકની નીચે સ્થિત છે, પરંતુ તેની સમાંતર છે.

ચાલો પરિચય આપીએ આગામી નોટેશન:

Р 0 А - 273 K પર શુદ્ધ દ્રાવક ઉપર વરાળનું દબાણ

P A - તેના ઠંડું તાપમાન T'z પર ઉકેલની ઉપર વરાળનું દબાણ

થી જમણો ત્રિકોણઅમે FOC નક્કી કરીએ છીએ

આકૃતિ 2 થી તે સ્પષ્ટ છે કે , દ્રાવણના ઠંડું તાપમાનમાં ઘટાડો ક્યાં છે.

ઉપરોક્ત સમીકરણમાં આ મૂલ્યોને બદલીને, આપણને મળે છે

(3)

રાઉલ્ટના પ્રથમ કાયદાથી અત્યંત મંદ ઉકેલો માટે અમારી પાસે છે

અને (4)

જ્યાં n A, n B, m A અગાઉ સોંપેલ હોદ્દો જાળવી રાખે છે (ઉપર જુઓ). જો આપણે દ્રાવકના દાઢ સમૂહને M 0 A દ્વારા દર્શાવીએ, તો

આ અભિવ્યક્તિને સમીકરણ (4) માં બદલીને આપણે મેળવીએ છીએ

પછી આ અભિવ્યક્તિની જમણી બાજુને 1000 વડે ગુણાકાર અને ભાગાકાર કરો

(5)

ચાલો સમીકરણ (5) માં તમામ સ્થિર જથ્થાઓને એક સ્થિર K માં જોડીએ ( ), આપણને નીચેની અભિવ્યક્તિ મળે છે

(6)

અભિવ્યક્તિ સોલ્યુશન સેન્ટ.

આ અભિવ્યક્તિને સમીકરણ (6) માં બદલીને, આપણે અંતિમ સમીકરણ મેળવીએ છીએ.

(7)

આ રાઉલ્ટના બીજા કાયદાની ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ છે: ઠંડું બિંદુમાં ઘટાડો અથવા સોલ્યુશનના ઉત્કલન બિંદુમાં વધારો તેની મોલ સાંદ્રતાના સીધા પ્રમાણસર છે.

સમીકરણ (7) માં ગુણાંક K ને ક્રાયોસ્કોપિક સ્થિરાંક કહેવામાં આવે છે, તે દ્રાવણના ઠંડું તાપમાનમાં દાઢમાં ઘટાડો દર્શાવે છે, છે વ્યક્તિગત લાક્ષણિકતાઓદ્રાવક (K H2O = 1.86º) અને E (Kº kg mol -1) જેટલું જ પરિમાણ ધરાવે છે

ઉકેલોના ઠંડું બિંદુમાં ઘટાડો માપવા પર આધારિત સંશોધન પદ્ધતિને ક્રાયોસ્કોપિક કહેવામાં આવે છે. તે, ઇબુલિયોસ્કોપિકની જેમ, તમને ઓગળેલા પદાર્થના દાળના સમૂહની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે.

આકૃતિ 3 ઉકેલોના ઠંડું બિંદુને માપવા માટે રચાયેલ ઉપકરણ બતાવે છે.

ઓસ્મોસીસ અને ઓસ્મોટિક પ્રેશર.

ઉકેલોની એક ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ જૈવિક રીતે મહત્વપૂર્ણ મિલકત અભિસરણ છે.

પ્રકૃતિમાં, સોલ્યુશન્સ ઘણીવાર દ્રાવકમાંથી પટલ દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે જે ફક્ત દ્રાવક કણો માટે જ અભેદ્ય હોય છે. આ કિસ્સામાં, દ્રાવક દ્રાવકમાં પ્રસરી શકતું નથી, અને દ્રાવકમાં માત્ર દ્રાવકનું સંક્રમણ જોવામાં આવશે, એટલે કે. દ્રાવક બંને દિશામાં આગળ વધશે, પરંતુ હજુ પણ તેમાંથી થોડો વધુ દ્રાવણમાં જશે વિપરીત દિશા.

ઇસોથર્મલ ડિસ્ટિલેશનના આધારે અભિસરણની પદ્ધતિની કલ્પના કરવી સરળ છે. માઇક્રોપોર્સ ધરાવતી અર્ધ-પારગમ્ય પટલને દ્રાવક અને દ્રાવણને C માં સાંદ્રતા સાથે અલગ કરવા દો (ફિગ. 4)

દ્રાવક દ્વારા એક બાજુ અને બીજી બાજુ દ્રાવણ દ્વારા મર્યાદિત છિદ્રમાં, બાષ્પીભવન થાય છે. રાઉલ્ટના નિયમ અનુસાર સંતૃપ્ત વરાળની સ્થિતિસ્થાપકતામાં વધારો થવાને કારણે, વરાળના તબક્કામાંથી વરાળનું દબાણ દ્રાવક બાજુથી કેન્દ્રિત છે, દ્રાવણમાં પસાર થાય છે.

ઓસ્મોસિસના પરિણામે, સોલ્યુશનનું પ્રમાણ વધે છે અને તેની સાંદ્રતા ધીમે ધીમે ઘટે છે; દ્રાવક પટલ દ્વારા દ્રાવણમાં પ્રવેશવાથી પ્રવાહી સ્તંભ h વધે છે અને તેથી, હાઇડ્રોસ્ટેટિક દબાણ વધે છે (ફિગ. 5 જુઓ). તે જ સમયે, પટલ દ્વારા વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધતા દ્રાવક પરમાણુઓની સંખ્યામાં વધારો થશે, એટલે કે. ઉકેલથી દ્રાવક સુધી. ધીમે ધીમે, દ્રાવણનું હાઇડ્રોસ્ટેટિક દબાણ અને મંદન મૂલ્યો સુધી પહોંચશે જ્યાં બંને દિશામાં આગળ વધતા દ્રાવક પરમાણુઓની સંખ્યા સમાન થશે અને ઓસ્મોટિક સંતુલન થશે. ઓસ્મોસિસના પરિણામે વિકસિત વધારાનું હાઇડ્રોસ્ટેટિક દબાણ, ઊંચાઈ h ના ઉકેલના સ્તંભ દ્વારા માપવામાં આવે છે, જેના પર ઓસ્મોટિક સંતુલન સ્થાપિત થાય છે, તેને ઓસ્મોટિક દબાણ કહેવામાં આવે છે.

ચોખા 5

કોલોડિયન, સેલોફેન, આયર્ન-સિનોક્સાઇડ કોપર વગેરેના બનેલા પટલ ઘણા ઉકેલો માટે અર્ધ-પારગમ્ય હોય છે.

ઓસ્મોટિક દબાણના કાયદા.

ઓસ્મોટિક દબાણના નિયમોના અભ્યાસથી ગેસના કાયદાઓ સાથે તેમની સંપૂર્ણ સામ્યતા જોવા મળે છે. નોન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના પાતળું ઉકેલો માટે, તેઓ નીચે પ્રમાણે ઘડી શકાય છે:

સતત તાપમાને, ઓસ્મોટિક દબાણ દ્રાવ્યની દાઢ સાંદ્રતા (બોયલ-મેરિયોટના નિયમ સાથે સામ્યતા) માટે સીધા પ્રમાણસર હોય છે:

સતત દાઢ એકાગ્રતા પર, ઓસ્મોટિક દબાણ એ સંપૂર્ણ તાપમાન (ગે-લુસાકના કાયદા સાથે સામ્યતા) માટે સીધા પ્રમાણસર છે:

આ બે કાયદાઓમાંથી તે અનુસરે છે કે સમાન દાઢ સાંદ્રતા અને તાપમાને, વિવિધ નોનઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલો સમાન ઓસ્મોટિક દબાણ બનાવે છે, એટલે કે. નોનઈલેક્ટ્રોલાઈટ્સના સમકક્ષ સોલ્યુશન આઇસોટોનિક છે (એવોગાડ્રોના નિયમ સાથે સામ્યતા).

વેન્ટ હોફે ઉકેલોમાં ઓસ્મોટિક દબાણ માટે એકીકૃત કાયદાની દરખાસ્ત કરી હતી (મેન્ડેલીવ-ક્લેપરનના એકીકૃત ગેસ કાયદાની જેમ): બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના મંદ ઉકેલોનું ઓસ્મોટિક દબાણ દાળની સાંદ્રતા, પ્રમાણસરતા ગુણાંક અને સંપૂર્ણ તાપમાનના સીધા પ્રમાણસર છે:

c=n/V થી, જ્યાં n એ બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટના મોલ્સની સંખ્યા છે, અને V એ દ્રાવણનું પ્રમાણ છે, પછી અથવા

બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલોને પાતળું કરો.

ઉકેલોના કોલિગેટિવ ગુણધર્મો

સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ

"વ્યક્તિગત પ્રવાહી-વરાળ" સંતુલન સંતુલન સ્થિરાંક દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે

K p =p અમારા વિશે. જોડી /a o f (1)

તેથી, વ્યક્તિગત પ્રવાહી a o x = 1 ની પ્રવૃત્તિ હોવાથી, સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ બરાબર છે

p o જોડી = K p (2)

અને માત્ર તાપમાન પર આધાર રાખે છે.

કારણ કે દ્રાવકની પ્રવૃત્તિ એ o x તેના દાઢ અપૂર્ણાંક N 1 અથવા (1 - N 2) ના ઉત્પાદનની સમાન હોવાથી, જ્યાં N 2 એ ઓગળેલા પદાર્થનો દાઢ અપૂર્ણાંક છે, સંતુલન સ્થિરાંક સમાન છે:

K p =p 1 o =(p 1 /a o x N 1)=(p 1 /1-N 2) (3)

અહીંથી આપણને મળે છે રાઉલ્ટનો કાયદો (1886):

p 1 = p 1 o (1-N 2) = p 1 o N 1 (4)

(p 1 o -p 1)/p 1 o)=N 2 (5)

દ્રાવણનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ શુદ્ધ દ્રાવકની ઉપરના તેના દબાણને દ્રાવકના છછુંદર અપૂર્ણાંક દ્વારા ગુણાકાર જેટલું હોય છે.

શુદ્ધ દ્રાવણ પર દ્રાવકના સંતૃપ્ત વરાળના દબાણમાં સંબંધિત ઘટાડો દ્રાવકના છછુંદર અપૂર્ણાંક જેટલો છે.

આમ, વરાળનું દબાણ પહેલેથી જ દ્રાવ્ય સામગ્રી પર આધારિત છે. રાઉલ્ટના કાયદાનો ઉપયોગ દ્રાવ્યના દાઢ સમૂહને નિર્ધારિત કરવા માટે થઈ શકે છે:

Dp/p 1 ° =N 2 =n 2 /n 1 +n 2 ≈m 2 M 1 /m 1 M 2 (6)

ઉકેલો ઉત્કલન બિંદુ

જ્યારે સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ બાહ્ય દબાણ જેટલું બને છે ત્યારે પ્રવાહી ઉકળે છે. રાઓલ્ટના નિયમ મુજબ, દ્રાવણની ઉપરનું વરાળનું દબાણ શુદ્ધ દ્રાવકની ઉપરના વરાળના દબાણ કરતાં ઓછું હોય છે, તેથી દ્રાવણનો ઉત્કલન બિંદુ શુદ્ધ દ્રાવકના ઉત્કલન બિંદુ કરતાં વધારે હોય છે.

પ્રયોગોએ બતાવ્યું છે કે બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના પાતળું ઉકેલો માટે:

જ્યાં ડીટી એ શુદ્ધ દ્રાવકની તુલનામાં દ્રાવણના ઉત્કલન બિંદુમાં વધારો છે, b એ મોલેલિટી છે ([E] = K. Kg/mol) E એ એબુલિયોસ્કોપિક સ્થિરાંક છે (એબ્યુલિયો (lat.) - બોઇલ), ફક્ત તેના આધારે દ્રાવકના ગુણધર્મો પર (તેના ઉકળતા તાપમાન T o અને બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમી L 1):

E=RT o 2 /1000L 1 (8)

શુદ્ધ દ્રાવકનું ઉત્કલન બિંદુ નિશ્ચિત બાહ્ય દબાણ પર ચોક્કસ મૂલ્ય ધરાવે છે. દ્રાવણનો ઉત્કલનબિંદુ સ્થિર નથી - તે ઉકળે તેમ તે વધે છે, કારણ કે દ્રાવકના બાષ્પીભવનને કારણે દ્રાવણની સાંદ્રતા વધે છે. તે જ સમયે, સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ હંમેશાં ઘટે છે. તેથી, સોલ્યુશનના ઉત્કલન બિંદુને તેમાં પ્રથમ વરાળના પરપોટાના દેખાવને અનુરૂપ તાપમાન ગણવામાં આવે છે.

ઉકેલો ઠંડું બિંદુ

સોલ્યુશનની ઉપર, દ્રાવકનું વરાળનું દબાણ શુદ્ધ દ્રાવકની ઉપરના વરાળના દબાણ કરતાં ઓછું હોય છે. ઘન અને પ્રવાહી તબક્કાઓ ઉપર વરાળનું દબાણ પણ ઓછું હશે. શુદ્ધ દ્રાવકની તુલનામાં આ માત્ર દ્રાવણના નીચા ઠંડું બિંદુ પર જ થઈ શકે છે. શુદ્ધ દ્રાવકના ઠંડું બિંદુને સંબંધિત બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સના ઠંડું બિંદુમાં ઘટાડો એ દ્રાવણની મોલેલિટીના પ્રમાણસર છે:

જ્યાં K એ ક્રાયોસ્કોપિક સ્થિરાંક છે (ગ્રીક "ક્રિઓસ" - કોલ્ડમાંથી), ફક્ત દ્રાવકના ગુણધર્મો પર આધાર રાખીને:

K=RT o 2 /1000L 1, (10)

જ્યાં T o, L * 1 એ શુદ્ધ દ્રાવકના ફ્યુઝનની સ્થિર બિંદુ અને વિશિષ્ટ ગરમી છે.

દ્રાવકના ઘનકરણ સાથે ઓગળેલા પદાર્થની સાંદ્રતા વધતી હોવાથી, દ્રાવણનું ઠંડું બિંદુ સ્થિર નથી અને પ્રક્રિયા દરમિયાન ઘટે છે. તેથી, પ્રથમ સ્ફટિકની રચનાનું તાપમાન સોલ્યુશનના ઠંડું તાપમાન તરીકે લેવામાં આવે છે.

કોષ્ટક 2 કેટલાક દ્રાવકો માટે E અને K ના મૂલ્યો દર્શાવે છે.

કોષ્ટક 2.

દ્રાવક સ્ફટિકો દ્રાવણ સાથે સંતુલન ત્યારે જ હશે જ્યારે સ્ફટિકોની ઉપર અને દ્રાવણની ઉપર સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ સમાન હોય. દ્રાવકની ઉપરના દ્રાવકનું બાષ્પનું દબાણ શુદ્ધ દ્રાવકની ઉપરના દબાણ કરતાં હંમેશા ઓછું હોવાથી, આ સ્થિતિને અનુરૂપ તાપમાન હંમેશા શુદ્ધ દ્રાવકના ઠંડું બિંદુ કરતાં ઓછું રહેશે. આ કિસ્સામાં, દ્રાવણ ΔT ના ઠંડું તાપમાનમાં ઘટાડો ઓગળેલા પદાર્થની પ્રકૃતિ પર આધારિત નથી અને તે માત્ર દ્રાવક અને ઓગળેલા પદાર્થના કણોની સંખ્યાના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

તે બતાવી શકાય છે કે સોલ્યુશન ΔT ના ઠંડું તાપમાનમાં ઘટાડો એ સોલ્યુશનની મોલ સાંદ્રતાના સીધા પ્રમાણસર છે:

રાઉલ્ટનો બીજો કાયદો: ઉત્કલન બિંદુમાં વધારો અને Tzam દ્રાવણમાં ઘટાડો એ ઓગળેલા પદાર્થના કણોની સંખ્યાના પ્રમાણસર છે અને તેની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખતા નથી.

કામનો અંત -

આ વિષય વિભાગનો છે:

લેક્ચર નંબર 5. તબક્કો સંતુલન. નોન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સ

પદાર્થની વાયુની સ્થિતિ કણો વચ્ચેની નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને તેમની વચ્ચેના મોટા અંતર દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે તેથી, વાયુઓનું મિશ્રણ... ગેસ મિશ્રણનું કુલ દબાણ તમામ ઘટકોના આંશિક દબાણના સરવાળા જેટલું હોય છે...

જો તમને જરૂર હોય વધારાની સામગ્રીઆ વિષય પર, અથવા તમે જે શોધી રહ્યા હતા તે તમને મળ્યું નથી, અમે અમારા કાર્યોના ડેટાબેઝમાં શોધનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરીએ છીએ:

પ્રાપ્ત સામગ્રી સાથે અમે શું કરીશું:

જો આ સામગ્રી તમારા માટે ઉપયોગી હતી, તો તમે તેને સામાજિક નેટવર્ક્સ પર તમારા પૃષ્ઠ પર સાચવી શકો છો:

આ વિભાગના તમામ વિષયો:

લેક્ચર નંબર 5. તબક્કો સંતુલન. બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સ.
તબક્કો સંતુલન.

છેલ્લા લેક્ચરમાં આપણે રાસાયણિક સંતુલન, સંતુલન સ્થિરાંક, તેની સાથે તેના સંબંધ પર જોયું. સંતુલનમાં પરિવર્તનને પ્રભાવિત કરતી માત્રા અને પરિબળો.
બે ઘટક સિસ્ટમો.

સોલ્યુશન એ બે અથવા વધુ ઘટકોનો સમાવેશ કરતી સજાતીય સિસ્ટમ છે, જેની રચના તેના ગુણધર્મોમાં અચાનક ફેરફાર કર્યા વિના ચોક્કસ મર્યાદામાં સતત બદલાઈ શકે છે.
ઉકેલની રચના એ એક જટિલ ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે. વિસર્જન પ્રક્રિયા હંમેશા સિસ્ટમની એન્ટ્રોપીમાં વધારો સાથે હોય છે; જ્યારે ઉકેલો રચાય છે, ત્યારે ઘણીવાર બંનેમાંથી એકનું પ્રકાશન થાય છે

દ્રાવ્યતા
વિસર્જન પ્રક્રિયા પ્રસરણ સાથે સંકળાયેલી છે, એટલે કે, એક પદાર્થના કણોના બીજા કણો વચ્ચે સ્વયંસ્ફુરિત વિતરણ સાથે. જ્યારે દ્રાવકમાં દ્રાવ્ય ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે વિસર્જન પ્રક્રિયા

પ્રવાહીમાં વાયુઓની દ્રાવ્યતા
પ્રવાહીમાં વાયુઓની દ્રાવ્યતા ઘણા પરિબળો પર આધારિત છે: ગેસ અને પ્રવાહીની પ્રકૃતિ, દબાણ, તાપમાન, પ્રવાહીમાં ઓગળેલા પદાર્થોની સાંદ્રતા (ખાસ કરીને વાયુઓની દ્રાવ્યતા).

નોન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સ.
મંદ ઉકેલોના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને ઉકેલોના ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે, જેની રચનામાં થર્મલ અને વોલ્યુમ અસરો 0 (આદર્શ ઉકેલો) ની બરાબર હોય છે. આવા ઉકેલોમાં, કણ મોટા પર સ્થિત છે

દ્રાવણની ઉપર સંતૃપ્ત વરાળના દબાણમાં સંબંધિત ઘટાડો દ્રાવ્યના છછુંદર અપૂર્ણાંક જેટલો છે.
કોઈપણ પ્રવાહી તે તાપમાને ઉકળવાનું શરૂ કરે છે જ્યાં તેનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ બાહ્ય દબાણ સુધી પહોંચે છે. T બોઇલ - T જેના પર વરાળનું દબાણ = 101.3 kPa પાણી 100 C પર ઉકળે છે.

ઓસ્મોટિક દબાણ
જો વિવિધ સાંદ્રતાવાળા બે ઉકેલોને અર્ધ-પારગમ્ય પાર્ટીશન દ્વારા અલગ કરવામાં આવે જે દ્રાવક પરમાણુઓને પસાર થવા દે છે પરંતુ દ્રાવ્ય કણોને પસાર થતા અટકાવે છે, તો હું અવલોકન કરીશ