Hauptunterschied – Kolligative Eigenschaften von Elektrolyten und Nichtelektrolyten
Kolligative Eigenschaften sind physikalische Eigenschaften einer Lösung, die von der Menge eines gelösten Stoffes, aber nicht von der Art des gelösten Stoffes abhängen. Dies bedeutet, dass ähnliche Mengen völlig unterschiedlicher gelöster Stoffe diese physikalischen Eigenschaften in ähnlichen Mengen verändern können. Daher hängen die kolligativen Eigenschaften vom Verhältnis der Menge an gelöstem Stoff und der Menge an Lösungsmittel ab. Die drei wichtigsten kolligativen Eigenschaften sind Dampfdruckerniedrigung, Siedepunkterhöhung und Gefrierpunkterniedrigung. Für ein gegebenes Massenverhältnis von gelöstem Stoff zu Lösungsmittel sind alle kolligativen Eigenschaften umgekehrt proportional zur Molmasse des gelösten Stoffs. Elektrolyte sind Substanzen, die Lösungen bilden können, die in der Lage sind, Strom durch diese Lösung zu leiten. Solche Lösungen sind als Elektrolytlösungen bekannt. Nichtelektrolyte sind Substanzen, die keine Elektrolytlösungen bilden können. Beide Arten (Elektrolyte und Nichtelektrolyte) haben kolligative Eigenschaften. Der Hauptunterschied zwischen den kolligativen Eigenschaften von Elektrolyten und Nichtelektrolyten besteht darin, dass die Wirkung von Elektrolyten auf die kolligativen Eigenschaften im Vergleich zu der von Nichtelektrolyten sehr hoch ist.
Was sind kolligative Eigenschaften von Elektrolyten?
Kolligative Eigenschaften von Elektrolyten sind die physikalischen Eigenschaften von Elektrolytlösungen, die unabhängig von der Art der gelösten Stoffe von der Menge der gelösten Stoffe abhängen. Die in Elektrolytlösungen vorhandenen gelösten Stoffe sind Atome, Moleküle oder Ionen, die entweder Elektronen verloren oder aufgenommen haben, um elektrisch leitfähig zu werden.
Wenn ein Elektrolyt in einem Lösungsmittel wie Wasser gelöst wird, trennt sich der Elektrolyt in Ionen (oder andere leitfähige Spezies). Daher ergibt das Auflösen von einem Mol Elektrolyt immer zwei oder mehr Mol leitfähige Spezies. Daher ändern sich die kolligativen Eigenschaften der Elektrolyte erheblich, wenn ein Elektrolyt in einem Lösungsmittel gelöst wird.
Zum Beispiel lautet die allgemeine Gleichung zur Beschreibung von Gefrierpunkt- und Siedepunktänderungen wie folgt:
ΔTb=Kbm und ΔTf=Kf m
ΔTb ist eine Siedepunkterhöhung und ΔTf ist eine Gefrierpunktserniedrigung. Kb und Kf sind jeweils die Siedepunkterhöhungskonstante und die Gefrierpunkterniedrigungskonstante. m ist die Molarität der Lösung. Für elektrolytische Lösungen werden die obigen Gleichungen wie folgt modifiziert,
ΔTb=iKbm und ΔTf=iKf m
„i“ist ein Ionenmultiplikator, der als Van’t-Hoff-Faktor bekannt ist. Dieser Faktor ist gleich der Molzahl von Ionen, die ein Elektrolyt liefert. Daher kann der Van’t Hoff-Faktor bestimmt werden, indem die Anzahl der Ionen ermittelt wird, die von einem Elektrolyten freigesetzt werden, wenn er in einem Lösungsmittel gelöst wird. Beispielsweise ist der Wert des Van’t Hoff-Faktors für NaCl 2 und für CaCl2 3.
Abbildung 01: Ein Diagramm, das das chemische Potential gegen die Temperatur zeigt und die Gefrierpunktserniedrigung und Siedepunktserhöhung beschreibt
Die für diese kolligativen Eigenschaften angegebenen Werte weichen jedoch von den theoretisch vorhergesagten Werten ab. Das liegt daran, dass es Wechselwirkungen zwischen gelösten Stoffen und Lösungsmitteln geben kann, die die Wirkung von Ionen auf diese Eigenschaften verringern.
Die obigen Gleichungen wurden weiter modifiziert, um für schwache Elektrolyte verwendet zu werden. Die schwachen Elektrolyte dissoziieren teilweise in Ionen, daher beeinflussen einige der Ionen die kolligativen Eigenschaften nicht. Der Dissoziationsgrad (α) eines schwachen Elektrolyten kann wie folgt berechnet werden:
α={(i-1)/(n-1)} x 100
Hierbei ist n die maximale Anzahl der pro Molekül des schwachen Elektrolyten gebildeten Ionen.
Was sind kolligative Eigenschaften von Nichtelektrolyten?
Kolligative Eigenschaften von Nichtelektrolyten sind die physikalischen Eigenschaften von Nichtelektrolytlösungen, die unabhängig von der Art der gelösten Stoffe von der Menge der gelösten Stoffe abhängen. Nichtelektrolyte sind Substanzen, die beim Auflösen in einem Lösungsmittel keine leitfähigen Lösungen bilden. Zum Beispiel ist Zucker kein Elektrolyt, denn wenn Zucker in Wasser gelöst wird, liegt er in molekularer Form vor (dissoziiert nicht in Ionen). Diese Zuckermoleküle sind nicht in der Lage, elektrische Ströme durch die Lösung zu leiten.
Die Anzahl der gelösten Stoffe in einer nicht-elektrolytischen Lösung ist geringer als in einer elektrolytischen Lösung. Daher ist auch der Einfluss von Nichtelektrolyten auf die kolligativen Eigenschaften sehr gering. Beispielsweise ist der Grad der Dampfdruckerniedrigung durch die Zugabe von NaCl höher im Vergleich zur Zugabe von Zucker zu einer ähnlichen Lösung.
Was ist der Unterschied zwischen den kolligativen Eigenschaften von Elektrolyten und Nichtelektrolyten?
Kolligative Eigenschaften von Elektrolyten vs. Nichtelektrolyten |
|
| Kolligative Eigenschaften von Elektrolyten sind die physikalischen Eigenschaften von Elektrolytlösungen, die unabhängig von der Art der gelösten Stoffe von der Menge der gelösten Stoffe abhängen. | Kolligative Eigenschaften von Nichtelektrolyten sind die physikalischen Eigenschaften von nichtelektrolytischen Lösungen, die unabhängig von der Art der gelösten Stoffe von der Menge der gelösten Stoffe abhängen. |
| gelöste Stoffe | |
| Elektrolyte liefern der Lösung durch Dissoziation mehr gelöste Stoffe; daher werden die kolligativen Eigenschaften erheblich verändert. | Nichtelektrolyte liefern der Lösung wenig gelöste Stoffe, da es keine Dissoziation gibt; daher werden die kolligativen Eigenschaften nicht wesentlich verändert. |
| Auswirkung auf kolligative Eigenschaften | |
| Die Wirkung von Elektrolyten auf kolligative Eigenschaften ist im Vergleich zu Nichtelektrolyten sehr hoch. | Die Auswirkung von Nichtelektrolyten auf die kolligativen Eigenschaften ist im Vergleich zu Elektrolyten sehr gering. |
Zusammenfassung – Kolligative Eigenschaften von Elektrolyten vs. Nichtelektrolyten
Kolligative Eigenschaften sind physikalische Eigenschaften von Lösungen, die nicht von der Natur eines gelösten Stoffes, sondern von der Menge an gelösten Stoffen abhängen. Der Unterschied zwischen den kolligativen Eigenschaften von Elektrolyten und Nichtelektrolyten besteht darin, dass die Wirkung von Elektrolyten auf die kolligativen Eigenschaften im Vergleich zu Nichtelektrolyten sehr hoch ist.
