Autode antifriis, neerudialüüs ja kivisoola kasutamine jäätise valmistamiseks ei tundu olevat midagi ühist. Kuid nad kõik sõltuvad lahuste kolligatiivsed omadused. Need omadused on lahuste füüsikalised omadused, mis sõltuvad ainult arvu suhtest lahustunud aine ja lahusti (nt sool vees) osakesed lahuses, mitte lahuse identiteedi järgi soluut.
Inimkeha rakud, taimerakud ja sellised lahused nagu antifriis ja jäätis sõltuvad kolligatiivsetest omadustest.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Liiga kaua; Ei lugenud (TL; DR)
Kolligatiivseid omadusi on neli: aururõhk, keemistemperatuur, külmumistemperatuur ja osmootne rõhk. Need lahuste füüsikalised omadused sõltuvad ainult lahustunud aine ja lahusti osakeste arvu suhtest, mitte aga sellest, mis on soluut.
Aururõhu vähendamine soluuti lisamise teel
Lahustil (näiteks vees) on aururõhk, mida tähistatakse pl. See on võrdne üks rõhu atmosfäär.
Kell tasakaal, on lahusti kohal oleva gaasifaasi (näiteks veeauru) osarõhk võrdne pl. Soluudi (nagu lauasool, NaCl) lisamine vähendab lahusti osarõhku gaasifaasis. Aururõhu languse põhjustab lahuse pinnal olevate lahustimolekulide asendamine soluutmolekulidega. Lahusti molekulid aurutavad aurud välja. Kuna pinnal on vähem lahusti molekule, väheneb aururõhk.
Keemispunkti kõrgus segus
Lahusti keetmine aurustab lahusti põhimõtteliselt ära. Keemispunkti kõrgusvõi lahusti keemistemperatuuri tõstmine toimub sarnasel põhjusel kui aururõhu langus. Suurenenud soluudi kogus pinnal pärsib lahusti aurustumist, seega vajab see keemistemperatuuri saavutamiseks rohkem energiat.
See eeldab, et lahustunud aine ei ole lenduv, see tähendab, et sellel on toatemperatuuril madal aururõhk. Lahustist madalama keemistemperatuuriga lenduv lahustunud aine võib keemistemperatuuri tegelikult alla suruda. Benseen on lenduvate orgaaniliste ühendite (LOÜ) näide.
Külmumispunkti depressioon segus
Lahuse külmumistemperatuur on madalam kui puhta lahusti temperatuur. Külmumispunkt on temperatuur, mille juures vedelik muutub tahkeks 1 atmosfääris. Külmumispunkti depressioon tähendab, et külmumistemperatuur langeb. See tähendab, et vedelik peab külmumise saavutamiseks olema külmem. Selle põhjuseks on asjaolu, et lahustunud aine olemasolu põhjustab süsteemis rohkem häireid kui ainult lahusti molekulide korral. Seetõttu peab segamatuma süsteemi mõjude ületamiseks segu olema külmem.
Selle kolligatiivse vara praktiline rakendus on autode antifriis. Etüleenglükooli (CH250) 50/50 lahuse külmumistemperatuur2(OH) CH2(OH)) on -33 kraadi Celsiuse järgi (-27,4 kraadi Fahrenheiti), võrreldes 0 ° C (32 kraadi Fahrenheiti) temperatuuriga. Antifriis lisatakse auto radiaatorile, nii et enne, kui auto süsteemis vesi külmub, peab auto olema tunduvalt madalama temperatuuriga.
Osmootne rõhk suureneb lahenduste jaoks
Osmoos tekib siis, kui lahustimolekulid liiguvad läbi poolläbilaskva membraani. Membraani üks külg võib sisaldada lahustit ja membraani teine pool lahustunud ainet. Lahusti liigub suurema kontsentratsiooniga alalt madalama kontsentratsiooniga piirkonnale või kõrgema keemilise potentsiaaliga madalama keemilise potentsiaaliga piirkonda kuni tasakaalu saavutamiseni. See vool tekib loomulikult, mistõttu voolu peatamiseks tuleb lahustunud aine küljele rakendada teatud rõhu.
The osmootne rõhk on rõhk, mis selle voolu peataks. Osmootne rõhk lahuste puhul üldiselt suureneb. Mida rohkem on lahustunud molekule, seda rohkem surutakse lahusti molekule kokku. Soluudi molekulide olemasolu membraani ühel küljel tähendab seda, et lahuse poolele võib minna vähem lahustimolekule. Osmootne rõhk on otseselt seotud soluudi kontsentratsiooniga: rohkem soluuti tähendab kõrgemat osmootset rõhku.
Kollektiivsed omadused ja molaarsus
Kõik kollektiivsed omadused sõltuvad lahuse molaalsusest (m). Molaarsus on defineeritud kui lahustunud aine moolid / kg lahustit. Enam või vähem lahustunud aine lahustumises sisalduv aine mõjutab ülaltoodud nelja kolligatiivse omaduse arvutusi.