برخی از خواص محلولها به جای ماهیت محلول ، به غلظت ذرات ماده حل شده بستگی دارد. این خواص را خواص کولیگاتیو مینامند. برای محلولهایی که شامل ماده حل شده غیر فرار هستند، این خواص عبارتند از: کاهش فشار بخار ، نزول نقطه انجماد ، صعود نقطه جوش و فشار اسمزی.
نگاه کلی
همه ما با خواص کولیگاتیو محلولها در زندگی روزمره سرو کار داریم، بدون این که اصطلاح علمی آن را بدانیم و یا علت وقوع چنین پدیدههایی را بتوانیم توضیح دهیم. بهعنوان مثال ، در تهیه مربا و شربت به صورت علمی تجربه کردهایم که محلول آب و شکر دیرتر از آب خالص میجوشد یا محلول آب و نمک و آب و شکر در دماهای پایینتر از دمایی که آب خالص یخ میبندد، منجمد میشوند. وقتی در رادیاتور ماشین برای جلوگیری از انجماد آب ، ضد یخ اضافه میکنیم، از پدیده نزول نقطه انجماد استفاده کردهایم.
پدیده اسمز در بسیاری از فرآیندهای زیستی نقش اساسی دارد. مواد غذایی و زائد با عمل اسمز از میان دیواره سلولهای بافتهای حیوانی عبور داده میشوند. سلولهای خونی در محلولهای غلیظ ، آب از دست داده ، چروکیده میشوند. به همین دلیل ، باید محلولهای غذایی تزریقی به داخل سیاهرگ ، باید دقیقا طوری تنظیم شود که فشار اسمزی خون (در حدود 7.7 اتمسفر) برابر باشد.
دیواره سلولهای گیاهی و جانوری بهعنوان غشاهای نیمهتراوا عمل میکنند و در محلولهای قندی و نمکی ، آب از دست داده ، چروکیده میشوند. در زیر برخی از خواص کولیگاتیو را بررسی میکنیم.
کاهش فشار بخار
فشار بخار تعادل حلال بالای یک محلول کمتر از حلال خالص است. به تجربه دیده شده است که محلولهای آبی غلیظی مانند آب قند ، آهستهتر از آب خالص تبخیر میشوند و این نشاندهنده کاهش فشار بخار آب بر اثر وجود ماده حل شده است. اگر غلظت ماده حل شده به حد کافی زیاد باشد، بخار موجود در اتمسفر ، مایع شده ، بعد از ورود به محلول ، آن را رقیق خواهد کرد. بررسی میزان کاهش فشار بخار نشان میدهد که این کاهش ، یک خاصیت کولیگاتیو حقیقی است و مستقیما به غلظت ماده حل شده بستگی دارد و مستقل از ماهیت مولکولهای حل شده است.
رابطه بین فشار بخار حلال و غلظت را میتوان به این صورت بیان کرد:
P˚1 - P1 = X2 P˚1
کمیت P˚1 - P1 ، اختلاف بین فشار بخار حلال در مایع خالص و در محلول است و همان ، کاهش فشار بخار خواهد بود. بنابراین:
VPL =X˚2P1 (کاهش فشار بخار)
در این معادلات P1 فشار بخار حلال روی محلول ، X1 کسر مولی حلال در محلول و P˚1 فشار بخار حلال خالص در همان دما ، X2 جزء مولی ماده حل شده.
جوش
صعود نقطه جوش
محلولی از ماده حل شده غیر فرار همواره در دمای بالاتر از نقطه جوش حلال میجوشد. در محلولهایی که رقیق هستند، صعود نقطه جوش مستقیما به غلظت ماده حل شده بستگی دارد. صعود نقطه جوش محلولهایی را که مواد حل شده آنها غیر فرار هستند، میتوان بر حسب کاهش فشار بخار توجیه کرد. چون محلول مذبور در هر دمایی فشار بخاری کمتر از فشار بخار حلال خالص دارد، محلول مذبور باید برای جوش آمدن به دمای بالاتری برسد، یعنی رسیدن به این دما قبل از این که فشار بخار محلول برابر با فشار بیرون باشد، صورت گیرد. صعود نقطه جوش در یک محلول را از رابطه زیر بدست میآورند:
Tb = Kb X m∆
در این معادله Tb∆ صعود نقطه جوش بر حسب درجه سیلسیوس ، m مولالیته و Kb ثابت مربوط به حلال مورد نظر است. Kb برای آب 0.52 درجه میباشد. یعنی نقطه جوش یک مولال آبی ماده حل شده غیر فرار (قند و اوره ...) 0.52 بیشتر از نقطه جوش آب است.
نزول نقطه انجماد
محلولهای شامل مقدار کمی از ماده حل شده در دماهای پایینتر از حلال خالص منجمد یا ذوب میشوند. شیمیدانها از این روش برای بررسی خلوص جامداتی که در آزمایشگاه تهیه کردهاند، استفاده میکنند. با مقایسه نقطه ذوب نمونه تهیه شده با نمونه خالص ، میزان ناخالصی موجود در نمونه را حدس میزنند.
نزول نقطه انجماد هم مانند صعود نقطه جوش ، نتیجه مستقیم کاهش فشار بخار حلال بر اثر حضور ماده حل شده است. نقطه انجماد یک محلول دمایی است که در این دما فشار بخار حلال موجود در محلول مانند فشار بخار حلال جامد خالص است. این موضوع نشان میدهد که هنگام انجماد محلول ، حلال خالص (مثل یخ) جدا خواهد شد و در عمل هم این اتفاق میافتد. نزول نقطه انجماد هم متناسب با غلظت ماده حل شده است و از این رابطه بدست میآید:
Tf = Kf X m∆
در این معادله Tf∆ صعود نقطه جوش بر حسب درجه سیلسیوس ، m غلظت مولال و Kf ثابت مربوط به حلال مورد نظر است.
آمونیاک ، مهمترین ترکیب هیدروژنه ازت بوده ، در طبیعت از تجزیه مواد آلی ازت دار حاصل میگردد. این ماده ، گازیست بیرنگ با مزه فوقالعاده تند و زننده که اشکآور و خفهکننده نیز میباشد. گاز آمونیاک از هوا سبکتر بوده ، بهسهولت به مایع تبدیل میشود. | |
آمونیاک آمونیاک ، مهمترین ترکیب هیدروژنه ازت بوده ، در طبیعت از تجزیه مواد آلی ازت دار حاصل میگردد. این ماده ، گازیست بیرنگ با مزه فوقالعاده تند و زننده که اشکآور و خفهکننده نیز میباشد. گاز آمونیاک از هوا سبکتر بوده ، بهسهولت به مایع تبدیل میشود. ● اطلاعات کلی
آمونیاک ، مهمترین ترکیب هیدروژنه ازت بوده ، در طبیعت از تجزیه مواد آلی ازت دار حاصل میگردد. این ماده ، گازیست بیرنگ با مزه فوقالعاده تند و زننده که اشکآور و خفهکننده نیز میباشد. گاز آمونیاک از هوا سبکتر بوده ، بهسهولت به مایع تبدیل میشود. آمونیاک در آب بسیار محلول است و در منهای ۷۷,۷ درجه سانتیگراد منجمد و در منهای ۳۳,۵ درجه سانتیگراد به جوش میآید. ● موارد استفاده در کارخانجات یخ سازی ، در ساخت کودهایی از قبیل نیترات ، سولفات و فسفات آمونیوم ، تهیه اسید نیتریک ، دارو و مواد منفجره بکار میرود.
آمونیاک تجارتی ● روشهای تهیه آمونیاک آمونیاک را میتوان اصولا از سه منبع زیر تهیه کرد:
● تقطیر زغال سنگ برای تهیه آمونیاک ● نمکهای آمونیاکی
ضمنا باید متذکر شد، آمونیاکی که از تقطیر یک تن زغال سنگ حاصل میشود، طبعا با مقدار ازت موجود در زغال متغیر است و این مقدار بین ۱,۴ کیلوگرم تا ۴,۶ کیلوگرم نوسان دارد و بهندرت در بعضی از انواع زغال سنگها این مقدار به ۷,۲ کیلوگرم میرسد. ● خطرات آتش سوزی و انفجار ● خطرات بهداشتی ● طریقه اطفاء حریق ● طریقه نگهداری و حمل ونقل |
عوض کردن رنگ صورت اشخاص
آزمایشگر پس از خاموش کردن چراغها ی اتا ق، چراغ مخصوص (چراغ بونزن)
را روشن می کند، که در زیر نور آن صورت اشخاص به رنگ سبز مایل به
بنفش در می آید .
راز این آزمایش چیست ؟
ازمایشگر چند دقیقه قبل از اجرای آزمایش در یکی دو سانتیمتر مکعب الکل
مقداری زعفران را حل کرده و فتیله تازه ی یک چراغ الکلی را در آن خیس
کرده است .
اگر این فتیله در یک چراغ الکلی بدون الکل قرار گیرد ، در مدت کوتاهی که
روشن است رنگ صورت اشخاص را به رنگ سبز مایل به بنفش در می آورد .
استخوان نرم می شود
یک استخوان ران مرغ را ، پس از آنکه گوشت و چربی آنرا کاملا تمیز کردید،
مدت 5 روز در سرکه ی غلیظ نگه دارید . پس از این مدت آنرا از سرکه خارج
کرده بشویید و خشک کنید . این استخوان نرم خواهد شد ، و حالت
پلاستیکی به خود خواهد گرفت زیرا میتوان آنرا به هر طرف که بخواهید خم
کرده بی آنکه بشکند .
دلیل اینست که در مدت فوق مواد معدنی استخوان درسرکه حل شده و
فقط مواد آلی آن باقی می ماند که ( آسیین ) نام دارد که این ماده نرم و
قابل انعطاف است .
- قیافه ها عوض میشود
این ازما یش مخصوص شب و یا اتا ق تاریک است .در نور این چراغ الکلی
وقتی افراد به فیافه همدیگر نگاه می کنند ، همه تعجب زده می شوند .
قیافه ها همه عبوس و ترسناک می شود و افراد به زحمت همدیگر را می شناسند .
اما این چراغ الکلی چگونه است ؟
باید قبل ازآ زما یش نمک طعام و خاک رس را به مقدار مساوی مخلوط کرده
و بعد از کوبید ن از الک ظریف عبور دهیم ، و یک فتیله را بعد از خیس کردن
در الکل یه پودر حاصل خوب آغشته کنیم ، وقتی چراغ الکلی را با این فتیله
روشن کنیم نتیجه همان خواهد شد که گفتیم .
دلیل آن این است که سوختن الکل ، نمک طعام و خاک رس به ترتیب به رنگ
آبی ، زرد و قرمز خواهد بود که در این روشنایی خا ص قیافه اشخاص تغییر
می کند .
- خوردن خرمای مشتعل
نمایشگر از یک بشقاب با چنگال خرما برمی دارد ، و به آن کبریت می زند و
خرمای مشتعل رافوت کرده و آنرا می خورد .
و چند خرما به همین ترتیب پشت سر هم نوش جان می کند ، تا تماشاگران
شکفت زده شوند .
حال چرا خرما شعله ور شده ؟
زیرا درابتدا یه آن الکل اتیلیک مالیده شده است .
و چرا دهانش نمی سوزد ؟
چون چند لحظه خرما مشتعل می ماند ، و پس از فوت کردن گرمای آن جذب
خرما شده ، و نمایشگر احساس گرمای شدید و غیر قابل تحمل نمیکند .
- گلوله ها بالا و پایین می روند
درون یک استوانه مدرج پایه دار مایع خوشرنگی ریخته شده است ، درون
مایع گلوله های سفیدی دیده می شود .
این گلوله ها ثابت نیستند و مرتب بالا و پایین می روند .
اگر شما نیز بخواهید این آزمایش را انجام دهید باید :
تعدادی قطعات سنگ مرمر – مقداری نمک خوراکی – 100 میلی لیتر اسید
هیدرو کلریک – چند گلوله نفتالین – استوانه پایه دار – مقداری رنگ خوراکی
تهیه کرده و قطعات سنگ مرمر را در استوانه قرار دهید ، و اسید را در ظرف
ریخته به آن آب اضافه کنید تا پر شود ، حال محلول را به رنگ خوراکی دلخواه
( قرمز- نارنجی- آبی ... ) درآورید ، و چند گلوله نفتالین را درون آن بیندازید .
گلوله ته نشین خواهد شد ، آنقدر نمک اضافه کنید وهم بزنید تا گلوله ها به
سطح بیایند ، حال هر وقت گلوله ها به سطح بیایند خودبه خود پایین
خواهند رفت !!
علت این است که اسید در سنگ مرمر اثر گذاسته و گاز کربنیک آزاد می
شود ، این گاز به صورت حباب هایی به دور گلوله می چسبد و جرم حجمی
گلوله ها و حباب های چسبیده به آنها کمتر از محلول خواهد شد و به روی
سطح مایع می آیند و وقتی در سطح مایع قرار گرفتند حباب ها به هوا
میروند و دوباره گلوله ها به داخل فرو می روند ، و این کار ادامه پیدا میکند