Panašu, kad automobilių antifrizas, inkstų dializė ir akmens druskos naudojimas ledams gaminti turėtų ką nors bendro. Bet jie visi priklauso nuo koligatyvinės tirpalų savybės. Šios savybės yra fizinės tirpalų savybės, kurios priklauso tik nuo skaičiaus santykio ištirpusios medžiagos ir tirpiklio (pvz., druskos vandenyje) dalelių tirpale, o ne dėl jo identiškumo ištirpęs.
Žmogaus kūno ląstelės, augalų ląstelės ir tirpalai, tokie kaip antifrizas ir ledai, priklauso nuo koligatyvinių savybių.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Per ilgai; Neskaitė (TL; DR)
Yra keturios koligatyvinės savybės: garų slėgis, virimo temperatūra, užšalimo temperatūra ir osmosinis slėgis. Šios fizinės tirpalų savybės priklauso tik nuo ištirpusios medžiagos ir tirpiklio dalelių skaičiaus santykio, o ne nuo to, kas yra ištirpusios medžiagos.
Garų slėgio sumažinimas pridedant tirpalo
Tirpiklio (pvz., Vandens) garų slėgis žymimas p1. Tai lygu viena slėgio atmosfera.
At pusiausvyra, virš tirpiklio esančios dujų fazės (pvz., vandens garų) dalinis slėgis yra lygus p1. Pridedant tirpinio (pvz., Valgomosios druskos, NaCl), sumažėja dalinis tirpiklio slėgis dujų fazėje. Garų slėgio sumažėjimą lemia tai, kad tirpalo paviršiuje esančios tirpiklio molekulės yra pakeistos ištirpusios molekulėmis. Tirpiklio molekulės „išstumia“ garavimą. Kadangi ant paviršiaus yra mažiau tirpiklio molekulių, garų slėgis mažėja.
Virimo taško aukštis mišinyje
Tirpiklį užvirus, jis iš esmės garina tirpiklį. Virimo taško aukštisarba tirpiklio virimo temperatūros padidėjimas įvyksta dėl panašios priežasties kaip garų slėgio slopinimas. Padidėjęs tirpinio kiekis ant paviršiaus slopina tirpiklio garavimą, todėl norint pasiekti virimo temperatūrą, reikia daugiau energijos.
Tai daro prielaidą, kad ištirpusios medžiagos yra nepastovios, ty kambario temperatūroje yra žemas garų slėgis. Lakiosios ištirpusios medžiagos, kurios virimo temperatūra yra žemesnė nei tirpiklio, virimo temperatūra iš tikrųjų gali sumažėti. Benzenas yra lakiųjų organinių junginių (LOJ) pavyzdys.
Užšalimo taško depresija mišinyje
Tirpalo užšalimo temperatūra bus žemesnė nei gryno tirpiklio. Užšalimo taškas yra temperatūra, kai skystis tampa kietas esant 1 atmosferai. Užšalimo taško depresija reiškia, kad užšalimo temperatūra žemėja. Tai reiškia, kad skystis turi būti šaltesnis, kad užšaltų. Priežastis yra ta, kad ištirpusios medžiagos kiekis sukelia sistemai daugiau sutrikimų, nei buvo tik tirpiklio molekulėse. Todėl mišinys turi būti šaltesnis, kad įveiktų netvarkingesnės sistemos poveikį.
Praktiškas šio koligatyvinio turto pritaikymas yra automobilių antifrizas. Etilenglikolio (CH. 50/50) tirpalo užšalimo temperatūra2(OH) CH2(OH)) yra -33 laipsniai Celsijaus (-27,4 laipsniai pagal Farenheitą), palyginti su 0 laipsnių Celsijaus (32 laipsniai pagal Celsijų). Antifrizas pridedamas prie automobilio radiatoriaus, todėl automobilis turi būti paveiktas kur kas žemesnės temperatūros, kol automobilio sistemoje užšals vanduo.
Sprendimams padidėja osmosinis slėgis
Osmosas atsiranda, kai tirpiklio molekulės juda per puslaidžią membraną. Vienoje membranos pusėje gali būti tirpiklio, o kitoje membranos pusėje - tirpiklis. Tirpiklis juda nuo didesnės koncentracijos zonos iki mažesnės koncentracijos zonos arba nuo didesnio cheminio potencialo iki mažesnio cheminio potencialo, kol pasiekiama pusiausvyra. Šis srautas natūraliai atsiranda, todėl norint sustabdyti srautą, reikia atlikti tam tikrą slėgį ištirpusios medžiagos pusėje.
The osmoso slėgis yra slėgis, kuris sustabdytų tą srautą. Osmotinis slėgis paprastai padidėja tirpalams. Kuo daugiau ištirpusių molekulių, tuo labiau tirpiklio molekulės yra prispaudžiamos. Tirpių molekulių buvimas vienoje membranos pusėje reiškia, kad mažiau tirpiklio molekulių gali pereiti į tirpalo pusę. Osmosinis slėgis yra tiesiogiai susijęs su ištirpusios medžiagos koncentracija: daugiau ištirpusios medžiagos paverčia didesniu osmosiniu slėgiu.
Koligatyvinės savybės ir moliškumas
Koligatyvinės savybės priklauso nuo tirpalo molingumo (m). Molingumas apibrėžiamas kaip ištirpusios medžiagos moliai / kg tirpiklio. Daugiau ar mažiau ištirpusios medžiagos, esančios santykyje su tirpikliu, turės įtakos aukščiau aprašytų keturių koligatyvinių savybių skaičiavimams.