6 Most SAQ’s of Solutions Chapter in Inter 2nd Year Chemistry (TS/AP)

4 Marks

SAQ-1 : Define Molarity. Calculate the molarity of a solution containing 5g of NaOH in 450ml of solution.

For Backbenchers 😎

Think of molarity as a way to measure how strong or concentrated a solution is in chemistry. Imagine you have a glass of lemonade, and you want to know how much lemon flavor is in it. Molarity helps you figure that out.

Molarity is represented by the letter “M.” It tells us how many tiny bits of a substance (we call them “moles“) are mixed in one big jug (1 liter) of liquid. So, it’s like telling you how many lemon pieces are in each big jug of lemonade.

Now, to find molarity, we use a simple formula: Molarity (M) = Number of moles of stuff / Amount of liquid in liters.

Let’s break it down with an example: Suppose you have 5 grams of a substance called NaOH (don’t worry about what it is for now), and you mix it with 450 milliliters of water (which is the same as 0.450 liters).

First, you find out how many moles of NaOH you have. It’s like counting how many lemon pieces you have. To do this, you divide the weight of the NaOH (5 grams) by how heavy one mole of NaOH is (which is 40 grams). So, Moles of NaOH = 5g / 40g/mol = 0.125 moles.

Now, you use the molarity formula. Molarity (M) = Moles of NaOH / Amount of liquid in liters. In our case, Molarity = 0.125 moles / 0.450 liters = 0.2778 M (rounded to three decimal places).

This tells you that your solution has a molarity of about 0.278 M. It means for every big jug (1 liter) of this solution, there are about 0.278 moles of NaOH in it. So, molarity helps us figure out how strong a solution is in chemistry, kind of like knowing how much lemon flavor is in your lemonade. It’s handy for doing all sorts of chemistry experiments and calculations.

మన తెలుగులో

రసాయన శాస్త్రంలో పరిష్కారం ఎంత బలంగా లేదా కేంద్రీకృతమై ఉందో కొలవడానికి మొలారిటీ గురించి ఆలోచించండి. మీ దగ్గర ఒక గ్లాసు నిమ్మరసం ఉందని ఊహించుకోండి, అందులో నిమ్మరసం ఎంత ఉందో తెలుసుకోవాలని మీరు కోరుకుంటారు. దాన్ని గుర్తించడంలో మోలారిటీ మీకు సహాయపడుతుంది.

మొలారిటీ “M” అక్షరంతో సూచించబడుతుంది. ఒక పెద్ద జగ్ (1 లీటర్) ద్రవంలో ఒక పదార్ధం (మేము వాటిని “మోల్స్” అని పిలుస్తాము) ఎన్ని చిన్న బిట్‌లు కలుపబడ్డాయో ఇది మాకు తెలియజేస్తుంది. కాబట్టి, ప్రతి పెద్ద నిమ్మరసంలో ఎన్ని నిమ్మకాయ ముక్కలు ఉన్నాయో మీకు చెప్పడం లాంటిది.

ఇప్పుడు, మొలారిటీని కనుగొనడానికి, మేము ఒక సాధారణ సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తాము: మొలారిటీ (M) = వస్తువుల మోల్స్ సంఖ్య / లీటర్లలో ద్రవ పరిమాణం.

దానిని ఒక ఉదాహరణతో విడదీద్దాం: మీ వద్ద 5 గ్రాముల NaOH అనే పదార్ధం ఉందని అనుకుందాం (ఇప్పటికి దాని గురించి చింతించకండి), మరియు మీరు దానిని 450 మిల్లీలీటర్ల నీటితో (ఇది 0.450 లీటర్లు) కలపాలి.

ముందుగా, మీకు ఎన్ని NaOH పుట్టుమచ్చలు ఉన్నాయో తెలుసుకోండి. నిమ్మకాయ ముక్కలు ఎన్ని ఉన్నాయో లెక్కపెట్టినట్లే. దీన్ని చేయడానికి, మీరు NaOH (5 గ్రాములు) బరువును NaOH యొక్క ఒక మోల్ ఎంత భారీగా ఉందో (ఇది 40 గ్రాములు) ద్వారా విభజించండి. కాబట్టి, NaOH యొక్క మోల్స్ = 5g / 40g/mol = 0.125 మోల్స్.

ఇప్పుడు, మీరు మొలారిటీ ఫార్ములాను ఉపయోగించండి. మొలారిటీ (M) = NaOH యొక్క మోల్స్ / లీటర్లలో ద్రవ పరిమాణం. మా విషయంలో, మొలారిటీ = 0.125 మోల్స్ / 0.450 లీటర్లు = 0.2778 M (మూడు దశాంశ స్థానాలకు గుండ్రంగా ఉంటుంది).

మీ ద్రావణం దాదాపు 0.278 M మొలారిటీని కలిగి ఉందని ఇది మీకు తెలియజేస్తుంది. అంటే ఈ ద్రావణంలోని ప్రతి పెద్ద జగ్ (1 లీటర్)లో దాదాపు 0.278 NaOH మోల్స్ ఉన్నాయి. కాబట్టి, కెమిస్ట్రీలో పరిష్కారం ఎంత బలంగా ఉందో తెలుసుకోవడానికి మొలారిటీ మాకు సహాయపడుతుంది, మీ నిమ్మరసంలో నిమ్మరసం ఎంత ఉందో తెలుసుకోవడం వంటిది. అన్ని రకాల కెమిస్ట్రీ ప్రయోగాలు మరియు గణనలు చేయడానికి ఇది సులభతరం.

Introduction

Molarity is a fundamental concept in chemistry, representing the concentration of a solution. It measures the number of moles of a solute within one liter of the solution.

Definition of Molarity (M)

Molarity (M) is defined as the number of moles of a solute dissolved in one liter (or 1000 milliliters) of the solution.

Formula to Calculate Molarity

$$\text{Molarity} (M) = \frac{\text{Number of moles of solute}}{\text{Volume of solution in liters}}$$

Given Data

  1. Weight of NaOH (solute) = 5g
  2. Molar mass (GMW) of NaOH = 40g/mol (Sodium + Oxygen + Hydrogen = 23 + 16 + 1)
  3. Volume of the solution = 450 mL (or 0.450 liters)

Calculation

  1. Determine the Number of Moles of NaOH:
    $$\text{Moles of NaOH} = \frac{\text{Weight of NaOH}}{\text{GMW of NaOH}} = \frac{5g}{40g/mol} = 0.125 \text{ moles}$$
  2. Calculate Molarity:
    $$\text{Molarity (M)} = \frac{0.125 \text{ moles}}{0.450 \text{ liters}} = 0.2778 \text{ M}$$

Summary

The molarity of the solution containing 5g of NaOH in 450 mL of solution is approximately 0.278 M (rounded to three decimal places). This calculation indicates that the solution has 0.278 moles of NaOH per liter, illustrating the practical application of molarity in determining solution concentration.


SAQ-2 : Define Molarity. Calculate Molality (m) of 10gm of Glucose (C6 H12 O6) in 90gm of water.

For Backbenchers 😎

Imagine you have a glass of water, and you want to know how much of something else is in it, like sugar. Molality helps us find out how concentrated that something else is in the water.

Molality is like a recipe. It tells you how many tiny pieces of the something else (we call them “moles“) are in every big bag of water, and we measure the bag in kilograms (that’s like 1000 small bags of water).

Here’s the easy part: To find molality, you just need to know two things – how many tiny pieces (moles) of the something else you have, and how heavy the big bag of water is in kilograms.

For example, let’s say you have 10 tiny pieces of sugar (that’s your moles of sugar), and you mix them with 90 small bags of water (that’s your big bag of water).

First, you find out how many moles of sugar you have by dividing the number of pieces (10) by how heavy one piece is (that’s like finding out how heavy one grain of sugar is compared to all the sugar you have).

Next, you make sure you’re measuring the big bag of water in kilograms. So, 90 small bags of water is the same as 0.090 kilograms (that’s like 90 grams, but we want it in kilograms because molality likes kilograms).

Now, you use the molality recipe: Molality (m) = Moles of sugar / Weight of water in kilograms. In our example, it would be Molality = Number of moles of sugar / 0.090 kilograms.

And that’s it! The answer you get tells you how many tiny pieces of sugar are in every big bag of water. So, molality is like a simple recipe for figuring out how concentrated something is in a liquid, and it helps chemists in their experiments and calculations.

మన తెలుగులో

మీ దగ్గర ఒక గ్లాసు నీరు ఉందని ఊహించుకోండి, అందులో పంచదార లాగా ఇంకేదైనా ఎంత ఉందో తెలుసుకోవాలనుకుంటున్నారు. నీటిలో మరేదైనా ఎంతగా కేంద్రీకృతమై ఉందో తెలుసుకోవడానికి మొలాలిటీ మాకు సహాయపడుతుంది.

మొలాలిటీ ఒక రెసిపీ లాంటిది. ప్రతి పెద్ద నీటి సంచిలో ఇంకేదైనా (వాటిని “మోల్స్” అని పిలుస్తాము) ఎన్ని చిన్న ముక్కలు ఉన్నాయో అది మీకు చెబుతుంది మరియు మేము బ్యాగ్‌ను కిలోగ్రాములలో కొలుస్తాము (అంటే 1000 చిన్న బ్యాగుల నీరు).

ఇక్కడ సులభమైన భాగం: మొలాలిటీని కనుగొనడానికి, మీరు కేవలం రెండు విషయాలు తెలుసుకోవాలి – మీ వద్ద ఉన్న వేరే వాటి యొక్క ఎన్ని చిన్న ముక్కలు (మోల్స్) మరియు పెద్ద బ్యాగ్ నీటి కిలోగ్రాముల బరువు ఎంత.

ఉదాహరణకు, మీరు 10 చిన్న చక్కెర ముక్కలను కలిగి ఉన్నారని అనుకుందాం (అది మీ చక్కెర పుట్టుమచ్చలు), మరియు మీరు వాటిని 90 చిన్న బ్యాగ్‌ల నీటితో కలపండి (అది మీ పెద్ద బ్యాగ్ నీరు).

ముందుగా, ముక్కల సంఖ్యను (10) ఒక ముక్క ఎంత బరువుతో భాగించడం ద్వారా మీకు ఎన్ని మోల్స్ చక్కెర ఉందో మీరు కనుగొంటారు (అంటే మీ వద్ద ఉన్న మొత్తం చక్కెరతో పోలిస్తే ఒక ధాన్యం చక్కెర ఎంత బరువుగా ఉందో కనుక్కోవడం లాంటిది).

తర్వాత, మీరు పెద్ద బ్యాగ్ నీటిని కిలోగ్రాములలో కొలుస్తున్నారని నిర్ధారించుకోండి. కాబట్టి, 90 చిన్న సంచుల నీరు 0.090 కిలోగ్రాముల మాదిరిగానే ఉంటుంది (అది 90 గ్రాముల వంటిది, కానీ మొలాలిటీ కిలోగ్రాములను ఇష్టపడుతుంది కాబట్టి మేము దానిని కిలోగ్రాములలో కోరుకుంటున్నాము).

ఇప్పుడు, మీరు మొలాలిటీ రెసిపీని ఉపయోగిస్తున్నారు: మొలాలిటీ (m) = చక్కెర మోల్స్ / కిలోగ్రాముల నీటి బరువు. మా ఉదాహరణలో, ఇది మొలాలిటీ = చక్కెర మోల్స్ సంఖ్య / 0.090 కిలోగ్రాములు.

అంతే! ప్రతి పెద్ద నీటి సంచిలో ఎన్ని చిన్న చక్కెర ముక్కలు ఉన్నాయో మీకు లభించే సమాధానం చెబుతుంది. కాబట్టి, మొలాలిటీ అనేది ఒక ద్రవంలో ఏదైనా ఎంత గాఢత కలిగి ఉందో గుర్తించడానికి ఒక సాధారణ వంటకం లాంటిది మరియు ఇది రసాయన శాస్త్రవేత్తలకు వారి ప్రయోగాలు మరియు గణనలలో సహాయపడుతుంది.

Introduction

Molality is a crucial concept in chemistry, used to measure the concentration of a solution. It details the amount of solute present per kilogram of solvent, providing insights into the solution’s composition.

Definition of Molality (m)

Molality (m) is defined as the number of moles of the solute present in one kilogram (kg) of the solvent.

Example Calculation: Molality of a Glucose Solution

Given Values

  1. Weight of Glucose (solute) = 10g
  2. Molar mass of Glucose (C_6H_12O_6) = 180g/mol
  3. Weight of water (solvent) = 90g

Molality Formula

$$m = \frac{\text{Number of moles of solute}}{\text{Weight of solvent in kg}}$$

$$\text{Number of moles of solute} = \frac{\text{Weight of solute}}{\text{Molar mass of solute}}$$

Calculation Steps

  1. Calculate the Number of Moles of Glucose:
    $$\text{Moles of Glucose} = \frac{10g}{180g/mol} = 0.0556 \text{ moles}$$
  2. Convert the Weight of Water to Kilograms:
    $$90g = 0.090 \text{ kg}$$
  3. Calculate Molality:
    $$m = \frac{0.0556 \text{ moles}}{0.090 \text{ kg}} = 0.618 \text{ mol/kg}$$

Summary

The molality of the solution, containing 10g of Glucose in 90g of water, is approximately 0.618 mol/kg (rounded to three decimal places). This measure, molality, is vital for understanding solution concentration and plays a significant role in various chemical calculations and experiments.


SAQ-3 : Define mole fraction. Calculate the mole fraction of H2SO4 in a solution containing 98% H2SO4 by mass.

For Backbenchers 😎

Let’s simplify the concept of mole fraction even further. Imagine you have a glass of fruit punch, and you want to know how much of the main fruit flavor is in it. Mole fraction helps you figure that out, but in a chemical way.

Mole fraction is like a tool that helps us see how much of one thing there is compared to all the things mixed together in a solution, just like in our fruit punch. It’s like asking, “How much of the main fruit is in our punch?”

To calculate mole fraction, you need to know two things: how many pieces (we call them “moles“) of the main thing you’re interested in, and how many pieces (moles) of everything else are in the mix.

For example, let’s say you have a glass of solution, and 98% of it is made up of something called H2SO4. That means out of every 100 pieces in the glass, 98 are H2SO4.

First, you figure out how many moles of H2SO4 you have. It’s like counting how many pieces of the main fruit are in your punch. To do this, you take the weight of H2SO4 (which is 98 grams) and divide it by how heavy one piece of H2SO4 is (which is also 98 grams). So, you get 1 mole of H2SO4.

Next, you look at everything else in the solution. Let’s say there’s also some water in there. You find out how many moles of water are in the solution, which is like figuring out how many pieces of all the other fruits are in your punch.

Finally, you use the mole fraction formula: Mole Fraction (X) = Moles of H2SO4 / Total Moles of Everything. In our example, it’s Mole Fraction (X) = 1 mole of H2SO4 / (1 mole of H2SO4 + Moles of Water).

When you calculate it, you find out that the mole fraction of H2SO4 in the solution is 0.9. This tells you that most of what you’re tasting in your punch is the main fruit flavor. So, mole fraction helps chemists understand how much of one thing there is in a mix, and it’s useful for all kinds of chemical experiments and calculations.

మన తెలుగులో

మోల్ భిన్నం భావనను మరింత సరళీకృతం చేద్దాం. మీరు ఒక గ్లాసు పండు పంచ్‌ను కలిగి ఉన్నారని ఊహించుకోండి మరియు దానిలో ప్రధాన పండ్ల రుచి ఎంత ఉందో మీరు తెలుసుకోవాలనుకుంటున్నారు. మోల్ భిన్నం దానిని గుర్తించడంలో మీకు సహాయపడుతుంది, కానీ రసాయన పద్ధతిలో.

పుట్టుమచ్చ భిన్నం అనేది మన పండ్ల పంచ్‌లో లాగా, ఒక ద్రావణంలో కలిపిన అన్ని వస్తువులతో పోల్చితే ఒక వస్తువు ఎంత ఉందో చూడడానికి సహాయపడే సాధనం లాంటిది. ‘మన పంచ్ లో మెయిన్ ఫ్రూట్ ఎంత?

పుట్టుమచ్చ భిన్నాన్ని లెక్కించడానికి, మీరు రెండు విషయాలు తెలుసుకోవాలి: మీకు ఆసక్తి ఉన్న ప్రధాన అంశంలో ఎన్ని ముక్కలు (మేము వాటిని “మోల్స్” అని పిలుస్తాము) మరియు మిగతా వాటి యొక్క ఎన్ని ముక్కలు (మోల్స్) మిశ్రమంలో ఉన్నాయి.

ఉదాహరణకు, మీరు ఒక గ్లాసు ద్రావణాన్ని కలిగి ఉన్నారని అనుకుందాం మరియు దానిలో 98% H2SO4 అని పిలువబడే దానితో రూపొందించబడింది. అంటే గాజులోని ప్రతి 100 ముక్కలలో 98 H2SO4.

ముందుగా, మీరు H2SO4 యొక్క ఎన్ని మోల్స్ కలిగి ఉన్నారో మీరు గుర్తించండి. ఇది మీ పంచ్‌లో ప్రధాన పండులో ఎన్ని ముక్కలు ఉన్నాయో లెక్కించడం లాంటిది. దీన్ని చేయడానికి, మీరు H2SO4 (ఇది 98 గ్రాములు) యొక్క బరువును తీసుకొని, H2SO4 యొక్క ఒక ముక్క ఎంత భారీగా ఉందో (ఇది కూడా 98 గ్రాములు) ద్వారా విభజించండి. కాబట్టి, మీరు H2SO4 యొక్క 1 మోల్ పొందుతారు.

తరువాత, మీరు పరిష్కారంలో మిగతావన్నీ చూడండి. అందులో కొంత నీరు కూడా ఉందనుకుందాం. ద్రావణంలో ఎన్ని పుట్టుమచ్చలు ఉన్నాయో మీరు కనుగొంటారు, ఇది మీ పంచ్‌లో అన్ని ఇతర పండ్లలో ఎన్ని ముక్కలు ఉన్నాయో గుర్తించడం లాంటిది.

చివరగా, మీరు మోల్ భిన్నం సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తారు: మోల్ ఫ్రాక్షన్ (X) = H2SO4 యొక్క మోల్స్ / ప్రతిదీ యొక్క మొత్తం మోల్స్. మా ఉదాహరణలో, ఇది మోల్ ఫ్రాక్షన్ (X) = 1 మోల్ ఆఫ్ H2SO4 / (1 మోల్ ఆఫ్ H2SO4 + మోల్స్ ఆఫ్ వాటర్).

మీరు దానిని లెక్కించినప్పుడు, ద్రావణంలో H2SO4 యొక్క మోల్ భిన్నం 0.9 అని మీరు కనుగొంటారు. మీ పంచ్‌లో మీరు ఎక్కువగా రుచి చూసేది ప్రధాన పండ్ల రుచి అని ఇది మీకు చెబుతుంది. కాబట్టి, మోల్ భిన్నం రసాయన శాస్త్రవేత్తలకు మిశ్రమంలో ఒక వస్తువు ఎంత ఉందో అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడుతుంది మరియు ఇది అన్ని రకాల రసాయన ప్రయోగాలు మరియు గణనలకు ఉపయోగపడుతుంది.

Introduction

In the realm of solutions and mixtures, the mole fraction is a crucial concept that elucidates the concentration of components at a molar level, offering insights into the composition of a solution.

Definition of Mole Fraction (X)

Mole fraction (X) is defined as the ratio of the number of moles of one component to the total number of moles of all components in a solution.

Mole Fraction Formula

$$X = \frac{\text{No. of moles of one component}}{\text{Total no. of moles of all components}}$$

Example Calculation: Mole Fraction of H2​SO4

Given Information

  1. Mass percent of H2​SO4​ = 98%, implying 98g of H2​SO4​ in 100g of solution.
  2. Mass of H2​SO4​ (solute) = 98g.
  3. Molar mass of H2​SO4​ = 98g/mol.

Calculation Steps

  1. Calculate the Number of Moles of H2​SO4 (nA​):
    $$n_A = \frac{98g}{98g/mol} = 1 \text{ mole}$$
  2. Calculate the Mass and Moles of Water (solvent):
    • Mass of water = 2g.
    • Number of Moles of Water (nB​): $$n_B = \frac{2g}{18g/mol} = \frac{1}{9} \text{ mole}$$
  3. Calculate Mole Fraction of H2​SO4 (XA​): $$X_A = \frac{n_A}{n_A + n_B} = \frac{1}{1 + \frac{1}{9}} = \frac{9}{10} = 0.9$$

Summary

The mole fraction of H2​SO4 in the solution is 0.9. This calculation demonstrates the mole fraction’s utility in quantifying the relative amounts of components in a solution, a fundamental parameter for various chemical analyses and calculations.


SAQ-4 : What is the relative lowering of vapour pressure? How is it useful to determine the molar mass of a solute?

For Backbenchers 😎

Sure, let’s break down the concept of relative lowering of vapor pressure in simple terms. Imagine you have a cup of hot water, and you want to understand what happens when you add something to it, like sugar or salt. This concept helps us do just that.

So, what is the relative lowering of vapor pressure? It’s like a way to measure how much the steam (vapor) coming out of your hot water is affected when you add something to it. If you add sugar or salt, it can change the steam’s behavior.

In more technical terms, it’s the ratio of how much the steam pressure decreases when you add something (let’s call it a “thing“) to the water, compared to what it was before you added the “thing.” This ratio tells us how much the “thing” affects the steam.

To put it in a formula: Relative Lowering of Vapor Pressure = (Initial Steam Pressure – New Steam Pressure) / Initial Steam Pressure.

Now, why is this useful? Well, it helps scientists figure out the molar mass of the “thing” you added. For example, if you know the molar mass of water and you know how much the steam pressure changed when you added sugar, you can use this concept to find out the molar mass of sugar.

This is handy in chemistry because it allows us to understand how different substances interact with each other in solutions, and it helps us determine the molar mass of unknown substances. So, the relative lowering of vapor pressure is like a little detective tool for chemists.

మన తెలుగులో

ఖచ్చితంగా, ఆవిరి పీడనాన్ని సాపేక్షంగా తగ్గించే భావనను సాధారణ పరంగా విచ్ఛిన్నం చేద్దాం. మీరు ఒక కప్పు వేడి నీటిని కలిగి ఉన్నారని ఊహించుకోండి మరియు మీరు దానికి పంచదార లేదా ఉప్పు వంటి ఏదైనా జోడించినప్పుడు ఏమి జరుగుతుందో అర్థం చేసుకోవాలి. ఈ భావన మనకు అలా చేయడంలో సహాయపడుతుంది.

కాబట్టి, ఆవిరి పీడనం యొక్క సాపేక్ష తగ్గింపు ఏమిటి? మీరు మీ వేడి నీటికి ఏదైనా జోడించినప్పుడు దాని నుండి వచ్చే ఆవిరి (ఆవిరి) ఎంత ప్రభావితం అవుతుందో కొలవడానికి ఇది ఒక మార్గం లాంటిది. మీరు చక్కెర లేదా ఉప్పును జోడించినట్లయితే, అది ఆవిరి ప్రవర్తనను మార్చగలదు.

మరింత సాంకేతిక పరంగా, మీరు “విషయం” జోడించడానికి ముందు ఉన్న దానితో పోలిస్తే, మీరు నీటికి ఏదైనా (దానిని “విషయం” అని పిలుద్దాం) జోడించినప్పుడు ఆవిరి పీడనం ఎంత తగ్గుతుంది అనే నిష్పత్తి. ఈ నిష్పత్తి “విషయం” ఆవిరిని ఎంతగా ప్రభావితం చేస్తుందో తెలియజేస్తుంది.

దీన్ని ఒక ఫార్ములాలో చెప్పాలంటే: ఆవిరి పీడనం యొక్క సాపేక్ష తగ్గింపు = (ప్రారంభ ఆవిరి పీడనం – కొత్త ఆవిరి పీడనం) / ప్రారంభ ఆవిరి పీడనం.

ఇప్పుడు, ఇది ఎందుకు ఉపయోగపడుతుంది? సరే, మీరు జోడించిన “విషయం” యొక్క మోలార్ ద్రవ్యరాశిని గుర్తించడంలో శాస్త్రవేత్తలకు ఇది సహాయపడుతుంది. ఉదాహరణకు, నీటి మోలార్ ద్రవ్యరాశి మీకు తెలిస్తే మరియు మీరు చక్కెరను జోడించినప్పుడు ఆవిరి పీడనం ఎంత మారిందో మీకు తెలిస్తే, మీరు చక్కెర మోలార్ ద్రవ్యరాశిని తెలుసుకోవడానికి ఈ భావనను ఉపయోగించవచ్చు.

ఇది రసాయన శాస్త్రంలో ఉపయోగపడుతుంది ఎందుకంటే వివిధ పదార్ధాలు ద్రావణాలలో ఒకదానితో ఒకటి ఎలా సంకర్షణ చెందుతాయో అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు తెలియని పదార్థాల మోలార్ ద్రవ్యరాశిని గుర్తించడంలో ఇది మాకు సహాయపడుతుంది. కాబట్టి, ఆవిరి పీడనాన్ని సాపేక్షంగా తగ్గించడం రసాయన శాస్త్రవేత్తలకు చిన్న డిటెక్టివ్ సాధనం లాంటిది.

Introduction

Relative lowering of vapour pressure is a colligative property that describes the decrease in vapour pressure of a solvent upon the addition of a non-volatile solute. This phenomenon is directly proportional to the mole fraction of the solute in the solution.

Understanding Relative Lowering of Vapour Pressure

  1. Definition: It is the ratio of the decrease in vapour pressure of the solvent (ΔP) to the vapour pressure of the pure solvent (P0​).
  2. Mathematical Expression: $$\text{Relative Lowering of Vapour Pressure} = \frac{\Delta P}{P_0} = \frac{P_0 – P}{P_0}​$$
    where P0​ is the vapour pressure of the pure solvent, and P is the vapour pressure of the solution.

Application in Determining Molar Mass of a Solute

The relative lowering of vapour pressure can be utilized to calculate the molar mass of a solute by applying Raoult’s law. The law states that the vapour pressure of a solvent in a solution is directly proportional to the mole fraction of the solvent.

  1. Raoult’s Law and Mole Fraction: $$\frac{\Delta P}{P_0} = \frac{n_{\text{solute}}}{n_{\text{solvent}} + n_{\text{solute}}} \approx \frac{n_{\text{solute}}}{n_{\text{solvent}}}$$
    Assuming the amount of solute is much less than the amount of solvent.
  2. Calculating Molar Mass:By rearranging the equation and knowing the mass of the solute (msolute​) and solvent (msolvent​), along with the solvent’s molar mass (Msolvent​), the molar mass of the solute (Msolute​) can be determined: $$M_{\text{solute}} = \left( \frac{\Delta P}{P_0} \right) \times \frac{M_{\text{solvent}} \times m_{\text{solute}}}{m_{\text{solvent}}}$$

Summary

Relative lowering of vapour pressure is a crucial colligative property that not only illustrates the effect of a solute on the solvent’s vapour pressure but also provides a method to calculate the molar mass of the solute. This principle is particularly useful in characterizing unknown substances and understanding solution dynamics.


SAQ-5 : Calculate the mass of a non volatile solute (molar mass 40g mol(-1) which should be dissolved in 114g Octane to reduce its vapour pressure to 80%.

For Backbenchers 😎

Imagine you have a container filled with a liquid called Octane, and you want to change the way it behaves when it turns into vapor (like steam). To do this, you need to add another substance to it, but you want to know how much of that substance to add.

Here’s how you can figure it out: First, you need some information. You know the weight of Octane in your container, which is 114 grams. You also know the molar mass of the substance you want to add, which is 40 grams per mole. Lastly, you have a goal: you want to make Octane’s vapor less “strong,” like reducing it to only 80% of its original strength.

You want to make Octane’s vapor less “strong” by 20%. That’s the same as saying you want to reduce it to 80% of its original strength. In math terms, this is 0.20 (20%).

There’s a special rule called Raoult’s law that helps you with this. It says that the change in vapor strength (0.20 in our case) is the same as the amount of the substance you add (the solute) compared to everything in the mix.

Because the change in vapor strength is 0.20, that’s also the part that’s the solute you’re adding. In simple words, for every five parts in your mix, one part is the solute you’re adding.

You also need to know how many parts of Octane you have. By looking at the weight (114 grams) and its molar mass (which is 114 grams per mole), you realize you have 1 part of Octane.

With this info, you can figure out how much of the solute to add. It turns out to be 0.20 parts, which is 8 grams.

So, to reach your goal of making Octane’s vapor weaker and reducing it to only 80% of its original strength, you need to add 8 grams of a substance with a molar mass of 40 grams per mole. This is how scientists use the idea of changing vapor strength to figure out how much of a substance to add to a liquid.

మన తెలుగులో

మీరు ఆక్టేన్ అనే ద్రవంతో నిండిన కంటైనర్‌ను కలిగి ఉన్నారని ఊహించుకోండి మరియు అది ఆవిరిగా మారినప్పుడు (ఆవిరి వలె) ప్రవర్తించే విధానాన్ని మీరు మార్చాలనుకుంటున్నారు. దీన్ని చేయడానికి, మీరు దానికి మరొక పదార్థాన్ని జోడించాలి, అయితే ఆ పదార్థాన్ని ఎంత జోడించాలో మీరు తెలుసుకోవాలి.

మీరు దీన్ని ఎలా గుర్తించవచ్చో ఇక్కడ ఉంది: ముందుగా, మీకు కొంత సమాచారం అవసరం. మీ కంటైనర్‌లోని ఆక్టేన్ బరువు 114 గ్రాములు అని మీకు తెలుసు. మీరు జోడించాలనుకుంటున్న పదార్ధం యొక్క మోలార్ ద్రవ్యరాశి కూడా మీకు తెలుసు, ఇది మోల్‌కు 40 గ్రాములు. చివరగా, మీకు ఒక లక్ష్యం ఉంది: మీరు ఆక్టేన్ యొక్క ఆవిరిని దాని అసలు బలంలో 80%కి తగ్గించడం వంటి తక్కువ “బలమైన” చేయాలనుకుంటున్నారు.

మీరు ఆక్టేన్ యొక్క ఆవిరిని 20% తక్కువ “బలంగా” చేయాలనుకుంటున్నారు. మీరు దానిని దాని అసలు బలంలో 80%కి తగ్గించాలని చెప్పడం అదే. గణిత పరంగా, ఇది 0.20 (20%).

దీని కోసం మీకు సహాయపడే రౌల్ట్ చట్టం అనే ప్రత్యేక నియమం ఉంది. మిక్స్‌లోని ప్రతిదానితో పోల్చితే ఆవిరి బలంలో మార్పు (మా విషయంలో 0.20) మీరు జోడించే పదార్ధం (ద్రావణం) మొత్తానికి సమానంగా ఉంటుంది.

ఆవిరి బలంలో మార్పు 0.20 అయినందున, మీరు జోడించే ద్రావకం కూడా అదే భాగం. సరళంగా చెప్పాలంటే, మీ మిక్స్‌లోని ప్రతి ఐదు భాగాలకు, ఒక భాగం మీరు జోడించే ద్రావణం.

మీరు ఆక్టేన్‌లో ఎన్ని భాగాలను కలిగి ఉన్నారో కూడా తెలుసుకోవాలి. బరువు (114 గ్రాములు) మరియు దాని మోలార్ ద్రవ్యరాశి (ఇది మోల్‌కు 114 గ్రాములు) చూడటం ద్వారా, మీరు ఆక్టేన్‌లో 1 భాగాన్ని కలిగి ఉన్నారని తెలుసుకుంటారు.

ఈ సమాచారంతో, మీరు ఎంత ద్రావణాన్ని జోడించాలో గుర్తించవచ్చు. ఇది 0.20 భాగాలుగా మారుతుంది, ఇది 8 గ్రాములు.

కాబట్టి, ఆక్టేన్ యొక్క ఆవిరిని బలహీనపరచడం మరియు దాని అసలు బలంలో 80% మాత్రమే తగ్గించడం అనే మీ లక్ష్యాన్ని చేరుకోవడానికి, మీరు మోల్‌కు 40 గ్రాముల మోలార్ ద్రవ్యరాశితో 8 గ్రాముల పదార్థాన్ని జోడించాలి. ఒక ద్రవానికి ఎంత పదార్థాన్ని జోడించాలో గుర్తించడానికి శాస్త్రవేత్తలు ఆవిరి బలాన్ని మార్చే ఆలోచనను ఈ విధంగా ఉపయోగిస్తారు.

Introduction

To determine the mass of a non-volatile solute required to reduce the vapour pressure of Octane to 80% of its original value, we can use the concept of relative lowering of vapour pressure.

Given Data

  1. Molar Mass of Solute: 40 g mol−1
  2. Mass of Octane (Solvent): 114g
  3. Reduction in Vapour Pressure: To 80% of original

Steps to Calculate the Mass of the Solute

  1. Relative Lowering of Vapour Pressure: $$\frac{\Delta P}{P_0} = 1 – \frac{P}{P_0} = 1 – 0.80 = 0.20$$
  2. Use of Raoult’s Law: According to Raoult’s law, the relative lowering of vapour pressure is equal to the mole fraction of the solute (Xsolute​).
    $$\frac{\Delta P}{P_0} = X_{\text{solute}}$$
  3. Calculating Mole Fraction of Solute: Since the relative lowering of vapour pressure is 0.20, Xsolute​=0.20.
  4. Moles of Octane: Molar mass of Octane (C8​H18​) = 114g mol−1
    $$\text{Moles of Octane} = \frac{\text{Mass of Octane}}{\text{Molar Mass of Octane}} = \frac{114 \, \text{g}}{114 \, \text{g mol}^{-1}} = 1 \, \text{mol}$$
  5. Calculating Moles of Solute: Using the mole fraction and the moles of octane, we can calculate the moles of solute:
    $$X_{\text{solute}} = \frac{n_{\text{solute}}}{n_{\text{solute}} + n_{\text{octane}}}$$
    Solving for nsolute​, we find:
    $$n_{\text{solute}} = X_{\text{solute}} \times n_{\text{octane}} = 0.20 \times 1 \, \text{mol} = 0.20 \, \text{mol}$$
  6. Calculating Mass of Solute:
    $$\text{Mass of Solute} = n_{\text{solute}} \times \text{Molar Mass of Solute} = 0.20 \, \text{mol} \times 40 \, \text{g mol}^{-1} = 8 \, \text{g}$$

Summary

To reduce the vapour pressure of 114 g of Octane to 80% of its original value, 8 g of a non-volatile solute with a molar mass of 40 g/mol must be dissolved in it. This calculation demonstrates the application of the relative lowering of vapour pressure in determining the amount of solute required for a desired vapour pressure reduction.


SAQ-6 : The vapour pressure of pure benzene at a certain temperature is 0.850 bar. A non-volatile, non-electrolyte solid weighing 0.5g when added to 39.0 g of benzene (molar mass 78 g mol(-1). Vapour pressure of the solution, then, is 0.845 bar. What is the molar mass of the solid substance?

For Backbenchers 😎

Imagine you have benzene, a type of liquid, and you want to figure out what’s dissolved in it. To do this, you can look at how the vapor pressure of benzene changes when you add something to it. This change helps you calculate the molar mass of the substance you’ve added.

The vapor pressure of pure benzene is 0.850 bar. When you add the substance to benzene, the vapor pressure becomes 0.845 bar. The mass of the added substance is 0.5 grams. The mass of benzene itself is 39.0 grams. The molar mass of benzene is 78 grams per mole.

First, you calculate the Relative Lowering of Vapor Pressure. You want to see how much the vapor pressure of benzene changes when you add the substance. You find that it’s a tiny change: 0.0059. This tells you how much the vapor pressure has decreased.

Next, you calculate Moles of Benzene. You find out how many moles of benzene you have. This is like counting how many pieces of benzene you’ve got in your container. You divide the mass of benzene by its molar mass, and it turns out to be 0.5 moles.

Then, you use Raoult’s Law to Determine Moles of Solute. There’s a law called Raoult’s law that helps you relate the change in vapor pressure to the number of moles of the added substance. Since the concentration of the added substance is low, you can simplify things. You use the change in vapor pressure and the moles of benzene to find out that you have 0.00295 moles of the added substance.

Finally, you calculate the Molar Mass of Solute. You use the mass of the added substance and the moles of the substance to calculate its molar mass. In this case, it’s approximately 169.49 grams per mole.

So, by observing how the vapor pressure of benzene changes when you add something to it, you can figure out that the molar mass of the substance is about 169.49 grams per mole. This is a useful technique in chemistry for identifying unknown substances and understanding their properties.

మన తెలుగులో

మీరు బెంజీన్, ఒక రకమైన ద్రవాన్ని కలిగి ఉన్నారని ఊహించుకోండి మరియు దానిలో ఏమి కరిగిపోయిందో మీరు గుర్తించాలనుకుంటున్నారు. దీన్ని చేయడానికి, మీరు బెంజీన్‌కు ఏదైనా జోడించినప్పుడు దాని ఆవిరి పీడనం ఎలా మారుతుందో మీరు చూడవచ్చు. ఈ మార్పు మీరు జోడించిన పదార్ధం యొక్క మోలార్ ద్రవ్యరాశిని లెక్కించడంలో మీకు సహాయపడుతుంది.

స్వచ్ఛమైన బెంజీన్ యొక్క ఆవిరి పీడనం 0.850 బార్. మీరు బెంజీన్‌కు పదార్థాన్ని జోడించినప్పుడు, ఆవిరి పీడనం 0.845 బార్ అవుతుంది. జోడించిన పదార్ధం యొక్క ద్రవ్యరాశి 0.5 గ్రాములు. బెంజీన్ ద్రవ్యరాశి 39.0 గ్రాములు. బెంజీన్ యొక్క మోలార్ ద్రవ్యరాశి మోల్‌కు 78 గ్రాములు.

మొదట, మీరు ఆవిరి పీడనం యొక్క సాపేక్ష తగ్గింపును లెక్కించండి. మీరు పదార్థాన్ని జోడించినప్పుడు బెంజీన్ యొక్క ఆవిరి పీడనం ఎంత మారుతుందో మీరు చూడాలనుకుంటున్నారు. ఇది ఒక చిన్న మార్పు అని మీరు కనుగొన్నారు: 0.0059. ఆవిరి పీడనం ఎంత తగ్గిపోయిందో ఇది మీకు తెలియజేస్తుంది.

తరువాత, మీరు బెంజీన్ యొక్క మోల్స్‌ను లెక్కించండి. మీ వద్ద ఎన్ని మోల్స్ బెంజీన్ ఉందో మీరు కనుగొంటారు. ఇది మీరు మీ కంటైనర్‌లో ఎన్ని బెంజీన్ ముక్కలను పొందారో లెక్కించడం లాంటిది. మీరు బెంజీన్ ద్రవ్యరాశిని దాని మోలార్ ద్రవ్యరాశితో విభజిస్తారు మరియు అది 0.5 మోల్స్‌గా మారుతుంది.

అప్పుడు, మీరు ద్రావణం యొక్క పుట్టుమచ్చలను నిర్ణయించడానికి రౌల్ట్ యొక్క చట్టాన్ని ఉపయోగిస్తారు. రౌల్ట్ చట్టం అని పిలువబడే ఒక చట్టం ఉంది, ఇది జోడించిన పదార్ధం యొక్క పుట్టుమచ్చల సంఖ్యకు ఆవిరి పీడనంలోని మార్పును వివరించడంలో మీకు సహాయపడుతుంది. జోడించిన పదార్ధం యొక్క గాఢత తక్కువగా ఉన్నందున, మీరు విషయాలను సులభతరం చేయవచ్చు. మీరు జోడించిన పదార్ధం యొక్క 0.00295 మోల్‌లను కలిగి ఉన్నారని తెలుసుకోవడానికి మీరు ఆవిరి పీడనం మరియు బెంజీన్ యొక్క మోల్స్‌లో మార్పును ఉపయోగిస్తారు.

చివరగా, మీరు ద్రావణం యొక్క మోలార్ ద్రవ్యరాశిని లెక్కించండి. మీరు జోడించిన పదార్ధం యొక్క ద్రవ్యరాశిని మరియు దాని మోలార్ ద్రవ్యరాశిని లెక్కించడానికి పదార్ధం యొక్క పుట్టుమచ్చలను ఉపయోగిస్తారు. ఈ సందర్భంలో, ఇది మోల్‌కు దాదాపు 169.49 గ్రాములు.

కాబట్టి, మీరు బెంజీన్‌కు ఏదైనా జోడించినప్పుడు దాని ఆవిరి పీడనం ఎలా మారుతుందో గమనించడం ద్వారా, పదార్ధం యొక్క మోలార్ ద్రవ్యరాశి మోల్‌కు 169.49 గ్రాములు అని మీరు గుర్తించవచ్చు. తెలియని పదార్థాలను గుర్తించడానికి మరియు వాటి లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడానికి రసాయన శాస్త్రంలో ఇది ఉపయోగకరమైన సాంకేతికత.

Introduction

This calculation involves determining the molar mass of a non-volatile solute by observing the change in vapour pressure of a solution compared to pure benzene.

Given Data

  1. Vapour Pressure of Pure Benzene: 0.850 bar
  2. Vapour Pressure of Solution: 0.845 bar
  3. Mass of Solute: 0.5g
  4. Mass of Benzene (Solvent): 39.0g
  5. Molar Mass of Benzene: 78g mol−1

Calculation Steps

  1. Calculate the Relative Lowering of Vapour Pressure:
    $$\frac{\Delta P}{P_0} = \frac{P_0 – P}{P_0} = \frac{0.850 – 0.845}{0.850} = 0.0059$$
  2. Calculate Moles of Benzene:
    $$\text{Moles of Benzene} = \frac{\text{Mass of Benzene}}{\text{Molar Mass of Benzene}} = \frac{39.0}{78} = 0.5 \, \text{mol}$$
  3. Apply Raoult’s Law to Determine Moles of Solute: Raoult’s law states that the relative lowering of vapour pressure is equal to the mole fraction of the solute. Therefore, we can express the number of moles of solute (nsolute​) in terms of the relative lowering of vapour pressure and moles of solvent (nsolvent​):
    $$\frac{\Delta P}{P_0} = \frac{n_{\text{solute}}}{n_{\text{solvent}} + n_{\text{solute}}}$$
    Given that the solute concentration is low, nsolute​ is much smaller than nsolvent​, simplifying to:
    $$\frac{\Delta P}{P_0} \approx \frac{n_{\text{solute}}}{n_{\text{solvent}}}$$
    $$n_{\text{solute}} = \frac{\Delta P}{P_0} \times n_{\text{solvent}} = 0.0059 \times 0.5 = 0.00295 \, \text{mol}$$
  4. Calculate Molar Mass of Solute:
    $$\text{Molar Mass of Solute} = \frac{\text{Mass of Solute}}{\text{Moles of Solute}} = \frac{0.5}{0.00295} = 169.49 \, \text{g mol}^{-1}$$

Summary

The molar mass of the solid substance added to benzene is approximately 169.49 g/mol. This calculation demonstrates the utility of vapour pressure measurements and the relative lowering of vapour pressure concept in determining the molar mass of a non-volatile solute in a solution.