נוזל לרדיאטור ברכב, דיאליזה בכליות ושימוש במלח סלעים להכנת גלידה לא נראה שיש להם משהו במשותף. אבל כולם תלויים ב תכונות קולגטיביות של פתרונות. מאפיינים אלה הם המאפיינים הפיזיים של פתרונות התלויים רק ביחס המספר של חלקיקי מומס וממס (למשל, מלח במים) בתמיסה ולא על זהות ה - מומס.
תאי גוף האדם, תאי הצמח ופתרונות כגון נוזל לרדידה וגלידה תלויים בתכונות קולגטיביות.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
יותר מדי זמן; לא קרא (TL; ד"ר)
ישנם ארבעה תכונות קולגטיביות: לחץ אדים, נקודת רתיחה, נקודת קפאה ולחץ אוסמוטי. תכונות פיזיקליות אלו של תמיסות תלויות רק ביחס בין מספר חלקיקי המומס והממס בתמיסה ולא במה שהמומס.
הפחתת לחץ האדים על ידי הוספת מומס
לממיס (כגון מים) לחץ אדים המסומן על ידי p1. זה שווה ל אווירת לחץ אחת.
בְּ שִׁוּוּי מִשׁקָל, בשלב הגז (כגון אדי מים) מעל הממיס יש לחץ חלקי השווה ל- p1. הוספת מומס (כמו מלח שולחן, NaCl), מקטינה את הלחץ החלקי של הממיס בשלב הגז. הירידה בלחץ האדים נגרמת על ידי מולקולות הממס על פני התמיסה שהוחלפו במולקולות מומס. מולקולות הממס "מצטופפות" אידוי. מכיוון שיש פחות מולקולות ממסות על פני השטח, לחץ האדים יורד.
גובה נקודת הרתיחה בתערובת
הבאת ממס לרתיחה בעצם מאדה את הממיס. גובה נקודת הרתיחה, או העלאת הטמפרטורה בה רתיחה הממס, מתרחשת מסיבה דומה כמו דיכאון לחץ אדים. הכמות המוגברת של המומס על פני השטח מעכבת את אידוי הממיס, ולכן הוא דורש יותר קלט אנרגיה כדי להשיג את נקודת הרתיחה.
זה מניח שהמומס אינו נדיף, כלומר יש לו לחץ אדים נמוך בטמפרטורת החדר. מומס נדיף בעל נקודת רתיחה נמוכה יותר מהממיס עשוי למעשה לדכא את נקודת הרתיחה. בנזן הוא דוגמה לתרכובת אורגנית נדיפה (VOC).
נקודת הקפאה דיכאון בתערובת
נקודת הקפאה של תמיסה תהיה נמוכה מזו של הממיס הטהור. נקודת קיפאון היא הטמפרטורה בה נוזל הופך להיות מוצק באטמוספירה אחת. דיכאון בנקודת הקפאה פירושו שטמפרטורת הקפאה יורדת. המשמעות היא שהנוזל חייב להיות קר יותר כדי להשיג הקפאה. הסיבה לכך היא מכיוון שנוכחות של מומס מביאה למערכת אי סדר רב יותר מאשר הייתה רק מולקולות הממס. לכן, התערובת חייבת להיות קרה יותר כדי להתגבר על ההשפעות של המערכת הפרועה יותר.
יישום מעשי של מאפיין קולגיטיבי זה הוא נוזל לרדיאטור לרכב. נקודת הקפאה של תמיסת 50/50 של אתילן גליקול (CH2(OH) CH2(OH)) הוא -33 מעלות צלזיוס (-27.4 מעלות פרנהייט), לעומת 0 מעלות צלזיוס (32 מעלות פרנהייט). נוזל לרדיאטור מתווסף לרדיאטור של המכונית, כך שהמכונית חייבת להיות חשופה לטמפרטורות נמוכות בהרבה לפני שהמים במערכת הרכב קופאים.
לחץ אוסמוטי עולה לפתרונות
סְפִיגָה מתרחשת כאשר מולקולות ממס עוברות דרך קרום חדיר למחצה. צד אחד של הממברנה יכול להכיל ממס, והצד השני של הממברנה יכיל מומס. תנועה של ממס מתרחשת מאזור של ריכוז גבוה יותר לאזור של ריכוז נמוך יותר, או מפוטנציאל כימי גבוה יותר לפוטנציאל כימי נמוך יותר עד להשגת שיווי משקל. זרימה זו מתרחשת באופן טבעי, ולכן יש ליישם קלט מסוים של לחץ בצד המומס בכדי לעצור את הזרימה.
ה לחץ אוסמוטי הוא הלחץ שיעצור את הזרימה הזו. לחץ אוסמוטי בדרך כלל עולה לפתרונות. ככל שיש יותר מולקולות מומסות, כך מולקולות הממס נלחצות זו לזו. הימצאות מולקולות מומסות בצד אחד של הממברנה פירושה שפחות מולקולות ממס יכולות לעבור לצד התמיסה. הלחץ האוסמוטי קשור ישירות לריכוז המומס: יותר מומס מתורגם ללחץ אוסמוטי גבוה יותר.
תכונות קולגטיביות ומולליות
תכונות קולגטיביות תלויות כולן במולליות (מ ') של תמיסה. מולליות מוגדרת כשומות של מומס / ק"ג של ממס. המימס הקיים יותר, או פחות, הקיים ביחס לממס ישפיע על חישובי ארבעת המאפיינים הקולגטיביים שתוארו לעיל.