ファントホッフ係数 – 定義と計算方法

ファントホッフ係数 (i ) は、溶質 1 モルあたりの溶液中に形成される粒子のモル数です。これは溶質の特性であり、理想的な溶液の濃度には依存しません。ただし、実際の溶液のファントホッフ係数は、高濃度値の場合、または溶質イオンが互いに会合している場合、実際の溶液の計算値よりも低くなる場合があります。ファントホッフ係数は正の数ですが、常に整数値であるとは限りません。イオンに解離しない溶質の場合は 1 に等しく、ほとんどの塩と酸の場合は 1 より大きく、溶解時に会合を形成する溶質の場合は 1 未満です。

ヴァントホッフ係数は集合特性に適用され、浸透圧、蒸気圧、凝固点降下、および沸点上昇の式に表示されます。この因子は、物理化学分野の創始者であり、ノーベル化学賞の最初の受賞者であるオランダの化学者、Jacobus Henricus van’t Hoff にちなんで名付けられました。

バント ホフ ファクター式

ファントホッフ係数を計算する式を記述するには、いくつかの異なる方法があります。最も一般的な式は次のとおりです。

i =溶液中の粒子のモル数 / 溶解した溶質のモル数

溶質は溶液中で常に完全に解離するとは限らないため、よく使用される別の関係があります。

i =1 + α (n – 1)

ここで、α n で解離する溶質粒子の割合です。 イオンの数。

ファントホッフ係数を見つける方法

一般的な規則に従って、理想的なファントホッフ係数を予測できます。

非電解質

非電解質の場合、ファントホッフ係数は 1 です。非電解質の例には、スクロース、グルコース、糖、脂肪が含まれます。非電解質は水に溶けますが、解離しません。例:

スクロース（s）→スクロース（aq）; i =1 (ショ糖分子 1 つ)

強力な電解質

強力な電解質の場合、理想的なファントホッフ係数は 1 より大きく、水溶液で形成されるイオンの数に等しくなります。強酸、強塩基、および塩は強電解質です。例:

NaCl(s) → Na(aq) + Cl(aq); i=2 (1 つの Na と 1 つの Cl)
CaCl₂ (s) → Ca(aq) + 2Cl(aq); i=3 (1 つの Ca と 2 つの Cl)
Fe₂ (SO₄ )₃ (s) → 2Fe(aq) + 3SO₄ (aq); i=5

ただし、溶解度はファントホッフ係数の測定値に影響するため、注意してください。たとえば、水酸化ストロンチウム [Sr(OH)₂ ] は、完全にイオンに解離する強塩基ですが、水への溶解度は低くなります。ファントホッフ係数は 3 (Sr, OH, OH) であると予測するかもしれませんが、実験値はそれよりも低くなります。また、濃縮溶液のファントホッフ係数は、常に理想溶液の値よりわずかに低くなります。

弱電解質

弱電解質は水中で完全に解離しないため、ファントホッフ係数は形成されるイオンの数と同じにはなりません。反応物と生成物の濃度を決定し、式を使用してファントホッフ係数を計算するには、ICE テーブル (初期、変化、平衡) を設定する必要があります。ファントホフ係数を求めるもう 1 つの方法は、浸透圧を測定し、それをファントホフの式に代入して、 i を解くことです。 .

溶解度の低い溶質

溶解度の低い溶質については、多くの場合、真の値に近い近似値として i=1 を使用できます。

ファントホッフ係数値の表

水に溶ける溶質の場合、ファントホッフ係数は 1 です。強酸と可溶性塩の場合、理想値は希薄溶液での測定値に近い値になります。しかし、どの電解液でもイオンペアリングがある程度発生するため、測定値は理想値よりも若干低くなります。偏差は、複数の電荷を持つ溶質で最大になります。理想的には、ファントホッフ係数は溶質の特性ですが、測定値は溶媒によって異なる場合があります。たとえば、カルボン酸 (安息香酸や酢酸など) はベンゼン中で二量体を形成し、ファントホッフ係数の値が 1 未満になります。

参考文献

• アトキンス、ピーター W.; de Paula、Julio (2010)。 物理化学 （第9版）。オックスフォード大学出版局。 ISBN 978-0-19-954337-3.
• チザム、ヒュー、エド。 （1911）。 「ヴァント・ホフ、ヤコブス・ヘンドリクス」 . ブリタニカ百科事典 （第11版）。ケンブリッジ大学出版局
• ルイス、ギルバート・ニュートン (1908)。 「濃縮溶液の浸透圧と完全溶液の法則」。 アメリカ化学会誌 . 30 (5):668–683. doi:10.1021/ja01947a002
• マッカリー、ドナルド、他（2011）。 「ソリューションの集合的特性」。 一般化学 .ミル バレー:米国議会図書館。 ISBN 978-1-89138-960-3.
• ヴォート、ドナルド。ジュディス・アーディル;シャーロット・W・プラット（2001）。 生化学の基礎 .ニューヨーク:ワイリー。 ISBN 978-0-471-41759-0.