הבדל מפתח - מאפיינים קוליגטיביים של אלקטרוליטים לעומת לא-אלקטרוליטים
תכונות קוליגטיביות הן תכונות פיזיקליות של תמיסה התלויה בכמות המומס אך לא בטבעו של המומס. משמעות הדבר היא שכמויות דומות של מומסים שונים לחלוטין יכולות לשנות את התכונות הפיזיקליות הללו בכמויות דומות. לפיכך, התכונות הקוליגטיביות תלויות ביחס בין כמות המומסים לכמות הממס. שלושת המאפיינים הקוליגטיביים העיקריים הם הורדת לחץ אדים, העלאת נקודת רתיחה ושקע נקודת הקפאה. עבור יחס מסה מומס-ממס נתון, כל המאפיינים הקוליגטיביים הם ביחס הפוך למסה המולרית של המומס.אלקטרוליטים הם חומרים שיכולים ליצור תמיסות המסוגלות להוליך חשמל דרך תמיסה זו. פתרונות כאלה ידועים כפתרונות אלקטרוליטים. לא-אלקטרוליטים הם חומרים שאינם מסוגלים ליצור תמיסות אלקטרוליטיות. לשני הסוגים הללו (אלקטרוליטים ולא-אלקטרוליטים) יש תכונות קולגטיביות. ההבדל העיקרי בין תכונות קוליגטיביות של אלקטרוליטים ללא-אלקטרוליטים הוא שהשפעת האלקטרוליטים על תכונות קוליגטיביות גבוהה מאוד בהשוואה לזו של הלא-אלקטרוליטים.
מהם מאפיינים קוליגטיביים של אלקטרוליטים?
תכונות קוליגטיביות של אלקטרוליטים הן התכונות הפיזיקליות של תמיסות אלקטרוליטיות התלויות בכמות המומסים ללא קשר לאופי המומסים. המומסים הקיימים בתמיסות אלקטרוליטיות הם אטומים, מולקולות או יונים שאיבדו או צברו אלקטרונים והופכים מוליכים חשמלית.
כאשר אלקטרוליט מומס בממס כמו מים, האלקטרוליט נפרד ליונים (או כל מין מוליך אחר).לכן, המסת שומה אחת של אלקטרוליט מניבה תמיד שתי שומות או יותר של מינים מוליכים. לפיכך, התכונות הקוליגטיביות של האלקטרוליטים משתנות במידה ניכרת כאשר אלקטרוליט מומס בממס.
לדוגמה, המשוואה הכללית המשמשת לתיאור שינויים בנקודת הקיפאון ונקודת הרתיחה היא כדלקמן, ΔTb=Kbm ו-ΔTf=Kf m
ΔTb הוא גובה נקודת רתיחה, ו-ΔTf הוא שקע בנקודת הקיפאון. Kb ו-Kf הם קבוע גובה נקודת רתיחה וקבוע שקע נקודת קיפאון בהתאמה. m היא המולריות של התמיסה. עבור פתרונות אלקטרוליטיים, המשוואות לעיל משתנות באופן הבא,
ΔTb=iKbm ו-ΔTf=iKf m
"i" הוא מכפיל יונים הידוע כגורם Van't Hoff. גורם זה שווה למספר שומות של יונים שניתן על ידי אלקטרוליט.לכן, ניתן לקבוע את גורם Van't Hoff על ידי מציאת מספר היונים המשתחררים על ידי אלקטרוליט כאשר הוא מומס בממס. לדוגמה, הערך של גורם Van't Hoff עבור NaCl הוא 2 וב-CaCl2, הוא 3.
איור 01: גרף המציג את הפוטנציאל הכימי מול הטמפרטורה המתאר את שקע נקודת הקיפאון וגובה נקודת הרתיחה
עם זאת, הערכים שניתנו עבור מאפיינים קוליגטיביים אלה שונים מהערכים החזויים תיאורטית. הסיבה לכך היא שיכולות להיות אינטראקציות של מומסים וממסים שמפחיתות את ההשפעה של יונים על המאפיינים האלה.
המשוואות לעיל שונו עוד יותר לשימוש עבור אלקטרוליטים חלשים. האלקטרוליטים החלשים מתפרקים חלקית ליונים, ומכאן שחלק מהיונים אינם משפיעים על התכונות הקוליגטיביות. ניתן לחשב את מידת הדיסוציאציה (α) של אלקטרוליט חלש באופן הבא, α={(i-1)/(n-1)} x 100
כאן, n הוא המספר המרבי של יונים שנוצרו לכל מולקולה של האלקטרוליט החלש.
מהם מאפיינים קוליגטיביים של לא-אלקטרוליטים?
תכונות קוליגטיביות של לא-אלקטרוליטים הן התכונות הפיזיקליות של תמיסות לא-אלקטרוליטיות התלויות בכמות המומסים ללא קשר לאופי המומסים. לא-אלקטרוליטים הם חומרים שאינם יוצרים פתרונות מוליכים כאשר הם מומסים בממס. לדוגמה, סוכר הוא לא-אלקטרוליט מכיוון שכאשר סוכר מומס במים, הוא קיים בצורה מולקולרית (אינו מתפרק ליונים). מולקולות הסוכר הללו אינן מסוגלות להוליך זרמים חשמליים דרך התמיסה.
מספר המומסים המצויים בתמיסה לא אלקטרוליטית קטן בהשוואה לתמיסה אלקטרוליטית. לכן, ההשפעה של לא-אלקטרוליטים על תכונות הקוליגטיביות היא גם נמוכה מאוד. למשל, מידת הורדת לחץ האדים על ידי הוספת NaCl גבוהה יותר בהשוואה להוספת סוכר לתמיסה דומה.
מה ההבדל בין מאפיינים קוליגטיביים של אלקטרוליטים ללא-אלקטרוליטים?
מאפיינים קוליגטיביים של אלקטרוליטים לעומת לא-אלקטרוליטים |
|
| תכונות קוליגטיביות של אלקטרוליטים הן התכונות הפיזיקליות של תמיסות אלקטרוליטיות התלויות בכמות המומסים ללא קשר לאופי המומסים. | מאפיינים קוליגטיביים של לא-אלקטרוליטים הם התכונות הפיזיקליות של תמיסות לא-אלקטרוליטיות התלויות בכמות המומסים ללא קשר לאופי המומסים. |
| מומסים | |
| אלקטרוליטים מספקים יותר מומסים לפתרון באמצעות דיסוציאציה; לפיכך, המאפיינים הקוליגטיביים השתנו במידה ניכרת. | ללא-אלקטרוליטים מספקים מומס נמוך לתמיסה מכיוון שאין דיסוציאציה; לפיכך, המאפיינים הקוליגטיביים אינם משתנים במידה ניכרת. |
| השפעה על נכסים קוליגטיביים | |
| השפעת האלקטרוליטים על תכונות הקוליגטיביות גבוהה מאוד בהשוואה ללא אלקטרוליטים. | ההשפעה של לא-אלקטרוליטים על תכונות קוליגטיביות נמוכה מאוד בהשוואה לאלקטרוליטים. |
סיכום – מאפיינים קוליגטיביים של אלקטרוליטים לעומת לא-אלקטרוליטים
תכונות קוליגטיביות הן תכונות פיזיקליות של תמיסות שאינן תלויות באופי של מומס אלא בכמות המומסים. ההבדל בין תכונות קוליגטיביות של אלקטרוליטים ללא אלקטרוליטים הוא שהשפעת האלקטרוליטים על תכונות קוליגטיביות גבוהה מאוד בהשוואה ללא אלקטרוליטים.
