Čini se da automobilski antifriz, dijaliza bubrega i korištenje kamene soli za izradu sladoleda ne bi imali ništa zajedničko. Ali svi ovise o koligativna svojstva otopina. Ta su svojstva fizikalna svojstva otopina koja ovise samo o omjeru broja čestica otopljene tvari i otapala (npr. sol u vodi) u otopini, a ne na identitetu otopljeni.
Stanice, biljne stanice ljudskog tijela i otopine poput antifriza i sladoleda ovise o koligativnim svojstvima.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Predugo; Nisam pročitao (TL; DR)
Četiri su koligacijska svojstva: tlak pare, točka ključanja, ledište i osmotski tlak. Ova fizikalna svojstva otopina ovise samo o omjeru broja čestica otopljene tvari i otapala u otopini, a ne o tome koja je otopljena tvar.
Smanjenje tlaka pare dodavanjem otopljene tvari
Otapalo (poput vode) ima tlak pare označen s p1. Ovo je jednako jedna atmosfera pritiska.
Na ravnoteža, plinska faza (poput vodene pare) iznad otapala ima parcijalni tlak jednak p1. Dodavanjem otopljene tvari (poput kuhinjske soli, NaCl), smanjuje se parcijalni tlak otapala u plinskoj fazi. Smanjenje tlaka pare uzrokuje molekule otapala na površini otopine koje zamjenjuju molekule otopljene tvari. Molekule otapala "istiskuju" isparavanje. Budući da je na površini manje molekula otapala, tlak pare se smanjuje.
Nadmorska visina vrelišta u smjesi
Dovođenje otapala do ključanja u osnovi ispari otapalo. Povišenje točke vrenja, ili povećanje temperature na kojoj otapalo vrije, događa se iz sličnog razloga kao i depresija tlaka pare. Povećana količina otopljene otopine na površini inhibira isparavanje otapala, pa joj je potrebno više energije za postizanje točke vrenja.
To pretpostavlja da je otopljena tvar nehlapljiva, odnosno da ima nizak tlak pare na sobnoj temperaturi. Hlapljiva otopljena tvar s nižim vrelištem od otapala može zapravo smanjiti točku vrenja. Benzen je primjer hlapljivog organskog spoja (VOC).
Depresija točke smrzavanja u smjesi
Točka smrzavanja otopine bit će niža od točke ledišta čistog otapala. Ledište je temperatura na kojoj tekućina postaje čvrsta u 1 atmosferi. Depresija točke smrzavanja znači da se temperatura smrzavanja smanjuje. To znači da tekućina mora biti hladnija da bi se postiglo smrzavanje. Razlog tome je što prisutnost otopljene tvari u sustav unosi veći poremećaj nego što je bio prisutan samo kod molekula otapala. Stoga smjesa mora biti hladnija da bi se prevladali učinci neuređenog sustava.
Praktična primjena ovog koligativnog svojstva je automobilski antifriz. Točka ledišta 50/50 otopine etilen glikola (CH2(OH) CH2(OH)) je -33 stupnjeva Celzijusa (-27,4 stupnjeva Fahrenheita), u usporedbi s 0 stupnjeva Celzijusa (32 stupnja Fahrenheita). Antifriz se dodaje hladnjaku automobila tako da automobil mora biti izložen puno nižim temperaturama prije nego što se voda u sustavu automobila smrzne.
Povećava se osmotski tlak za otopine
Osmoza nastaje kada se molekule otapala kreću kroz polupropusnu membranu. Jedna strana membrane mogla bi sadržavati otapalo, a druga strana membrane sadržavala bi otopljenu tvar. Kretanje otapala događa se iz područja veće koncentracije u područje niže koncentracije ili iz većeg kemijskog potencijala u niži kemijski potencijal dok se ne postigne ravnoteža. Taj se protok prirodno javlja, pa se mora primijeniti određeni ulaz tlaka na strani otopljene tvari kako bi se zaustavio protok.
The Osmotski tlak je pritisak koji bi zaustavio taj protok. Osmotski tlak općenito raste za otopine. Što je više otopljenih molekula, to su molekule otapala više pritisnute. Prisutnost molekula otopljene tvari na jednoj strani membrane znači da manje molekula otapala može prijeći na stranu otopine. Osmotski tlak izravno je povezan s koncentracijom otopljene tvari: više otopljene tvari prelazi u viši osmotski tlak.
Koligativna svojstva i molalnost
Koligativna svojstva ovise o molalnosti (m) otopine. Molalnost se definira kao moli otopljene tvari / kg otapala. Što je više ili manje otopljene tvari koja je prisutna u omjeru s otapalom, utjecat će na izračun četiri gore navedena koligacijska svojstva.