Az autóipari fagyálló, a vesedialízis és a kősó felhasználása fagylalt készítéséhez nem tűnik úgy, mintha lenne bennük valami közös. De mindegyik függ a az oldatok kolligatív tulajdonságai. Ezek a tulajdonságok az oldatok fizikai tulajdonságai, amelyek csak a szám arányától függenek oldott részecskék (pl. vízben lévő só) oldatában, és nem a oldott anyag.
Az emberi test sejtjei, növényi sejtjei és oldatai, például a fagyálló és a jégkrém, a kolligatív tulajdonságoktól függenek.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
Túl hosszú; Nem olvastam (TL; DR)
Négy kolligatív tulajdonság van: gőznyomás, forráspont, fagyáspont és ozmotikus nyomás. Az oldatok ezen fizikai tulajdonságai csak az oldott anyag és az oldószer részecskéinek arányától függenek, és nem attól, hogy mi az oldott anyag.
A gőznyomás csökkentése oldott anyag hozzáadásával
Az oldószer (például víz) gőznyomását p1 jelöli. Ez egyenlő a nyomás egy légköre.
Nál nél egyensúlyiaz oldószer feletti gázfázis (például vízgőz) részleges nyomása egyenlő p1-gyel. Oldott anyag (például konyhasó, NaCl) hozzáadása csökkenti az oldószer parciális nyomását a gázfázisban. A gőznyomás csökkenését az oldat felszínén lévő oldószermolekulák oldott molekulákkal helyettesítik. Az oldószermolekulák „kiszorítják” a párolgást. Mivel a felszínen kevesebb oldószer-molekula van, a gőznyomás csökken.
Forráspont-emelkedés keverékben
Az oldószer forralásakor az oldószer lényegében elpárolog. Forráspont magasság, vagy az oldószer forráspontjának növelése hasonló okból következik be, mint a gőznyomás csökkentése. Az oldott anyag megnövekedett mennyisége a felületen gátolja az oldószer párolgását, ezért a forráspont eléréséhez több energiabevitelre van szükség.
Ez feltételezi, hogy az oldott anyag nem illékony, vagyis szobahőmérsékleten alacsony a gőznyomása. Az oldószer, amelynek forráspontja alacsonyabb, mint az oldószer, valójában lenyomhatja a forráspontot. A benzol az illékony szerves vegyületek (VOC) példája.
Fagyáspont-depresszió keverékben
Az oldat fagyáspontja alacsonyabb lesz, mint a tiszta oldószeré. Fagypont az a hőmérséklet, amelyen egy folyadék szilárdvá válik 1 atmoszférában. Fagyáspont depresszió azt jelenti, hogy a fagyási hőmérséklet csökken. Ez azt jelenti, hogy a folyadéknak hidegebbnek kell lennie a fagyás elérése érdekében. Ennek az az oka, hogy az oldott anyag jelenléte több rendellenességet okoz a rendszerben, mint ami csak az oldószermolekuláknál volt. Ezért a keveréknek hidegebbnek kell lennie a rendezetlenebb rendszer hatásainak leküzdése érdekében.
Ennek a kolligatív tulajdonságnak a gyakorlati alkalmazása autóipari fagyálló. Az etilénglikol (CH. 50:50) oldatának fagyáspontja2(OH) CH2(OH)) -33 Celsius-fok (-27,4 Fahrenheit fok), szemben a 0 Celsius-fokkal (32 Fahrenheit fok). Fagyállószert adnak az autó radiátorához, így az autót jóval alacsonyabb hőmérsékletnek kell kitenni, mielőtt az autó rendszerében a víz megfagy.
Oszmotikus nyomás nő a megoldásoknál
Ozmózis akkor fordul elő, amikor az oldószermolekulák féligáteresztő membránon mozognak. A membrán egyik oldala tartalmazhat oldószert, a membrán másik oldala pedig oldott anyagot. Az oldószer mozgása nagyobb koncentrációjú területről alacsonyabb koncentrációjú területre, vagy magasabb kémiai potenciálról alacsonyabb kémiai potenciálra megy végbe az egyensúly eléréséig. Ez az áramlás természetesen bekövetkezik, ezért az oldott anyag oldalán valamilyen nyomást kell kifejteni az áramlás leállításához.
A ozmotikus nyomás az a nyomás, amely megállítaná ezt az áramlást. Az oldatok esetében az ozmotikus nyomás általában növekszik. Minél több oldott molekula van, annál jobban összenyomják az oldószer molekulákat. Az oldott molekulák jelenléte a membrán egyik oldalán azt jelenti, hogy kevesebb oldószer molekula léphet át az oldat oldalán. Az ozmotikus nyomás közvetlenül összefügg az oldott anyag koncentrációjával: a több oldott anyag magasabb ozmotikus nyomást jelent.
Kolligatív tulajdonságok és molalitás
A kolligatív tulajdonságok mindegyike függ az oldat molalitásától (m). A molalitást az oldott anyag mol / kg oldószerben határozzuk meg. Az oldószer többsége vagy kevesebbje, amely az oldószerhez viszonyítva van jelen, befolyásolja a fentebb vázolt négy kolligatív tulajdonság számítását.