Otomotiv antifrizi, böbrek diyalizi ve dondurma yapmak için kaya tuzu kullanmak, aralarında hiçbir ortak nokta yokmuş gibi görünüyor. Ama hepsi bağlıdır çözeltilerin kolligatif özellikleri. Bu özellikler, yalnızca sayıların oranına bağlı olan çözümlerin fiziksel özellikleridir. Çözelti ve çözücü parçacıklarının (örneğin, suda tuz) çözelti içinde ve kimliği üzerinde değil çözünen.
İnsan vücudunun hücreleri, bitki hücreleri ve antifriz ve dondurma gibi çözeltileri koligatif özelliklere bağlıdır.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Çok uzun; Okumadım (TL; DR)
Dört kolligatif özellik vardır: buhar basıncı, kaynama noktası, donma noktası ve ozmotik basınç. Çözeltilerin bu fiziksel özellikleri, çözünenin ne olduğuna değil, yalnızca çözeltideki çözünen ve çözücü parçacıklarının sayısına bağlıdır.
Bir Çözünen Ekleyerek Buhar Basıncını Düşürme
Bir çözücü (su gibi), p1 ile gösterilen bir buhar basıncına sahiptir. Bu eşittir bir atmosfer basınç.
at denge, çözücünün üzerindeki gaz fazı (su buharı gibi) p1'e eşit bir kısmi basınca sahiptir. Bir çözünen eklemek (sofra tuzu, NaCl gibi), gaz fazındaki çözücünün kısmi basıncını düşürür. Buhar basıncındaki azalma, çözeltinin yüzeyindeki çözücü moleküllerinin çözünen moleküllerle yer değiştirmesinden kaynaklanır. Çözücü moleküller buharlaşmayı "dışarı çıkarır". Yüzeyde daha az çözücü molekülü olduğu için buhar basıncı düşer.
Bir Karışımda Kaynama Noktası Yükselmesi
Bir çözücüyü kaynama noktasına getirmek çözücüyü esasen buharlaştırır. Kaynama noktası yüksekliğiveya çözücünün kaynadığı sıcaklığın artması, buhar basıncının düşmesine benzer bir nedenden dolayı meydana gelir. Yüzeydeki artan çözünen miktarı, çözücünün buharlaşmasını engeller, bu nedenle kaynama noktasına ulaşmak için daha fazla enerji girişi gerektirir.
Bu, çözünenin uçucu olmadığını, yani oda sıcaklığında düşük buhar basıncına sahip olduğunu varsayar. Çözücüden daha düşük kaynama noktasına sahip uçucu bir çözünen aslında kaynama noktasını düşürebilir. Benzen, uçucu bir organik bileşiğe (VOC) bir örnektir.
Bir Karışımda Donma Noktası Depresyonu
Bir çözeltinin donma noktası, saf çözücününkinden daha düşük olacaktır. Donma noktası bir sıvının 1 atmosferde katı hale geldiği sıcaklıktır. Donma noktası depresyonu donma sıcaklığının düştüğü anlamına gelir. Bu, donmayı sağlamak için sıvının daha soğuk olması gerektiği anlamına gelir. Bunun olmasının nedeni, bir çözünenin varlığının sisteme sadece çözücü moleküllerinde olduğundan daha fazla düzensizlik getirmesidir. Bu nedenle, daha düzensiz sistemin etkilerinin üstesinden gelmek için karışımın daha soğuk olması gerekir.
Bu kolligatif özelliğin pratik bir uygulaması, otomotiv antifrizi. 50/50 etilen glikol çözeltisinin donma noktası (CH2(OH)CH2(OH)), 0 santigrat derece (32 derece Fahrenhayt) ile karşılaştırıldığında -33 santigrat derecedir (-27.4 derece Fahrenhayt). Bir otomobilin radyatörüne antifriz eklenir, böylece otomobilin sistemindeki su donmadan önce otomobilin çok daha düşük sıcaklıklara maruz kalması gerekir.
Çözümler için Ozmotik Basınç Artıyor
ozmoz Çözücü molekülleri yarı geçirgen bir zardan geçerken meydana gelir. Membranın bir tarafı çözücü içerebilir ve zarın diğer tarafı çözünen içerebilir. Çözücünün hareketi, bir dengeye ulaşılana kadar, daha yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük konsantrasyonlu bir alana veya daha yüksek kimyasal potansiyelden daha düşük kimyasal potansiyele doğru gerçekleşir. Bu akış doğal olarak oluşur, bu nedenle akışı durdurmak için çözünen tarafa bir miktar basınç girişi uygulanmalıdır.
ozmotik basınç bu akışı durduracak olan basınçtır. Ozmotik basınç genellikle çözeltiler için artar. Çözünen moleküller ne kadar fazlaysa, çözücü molekülleri o kadar fazla birbirine bastırılır. Membranın bir tarafında çözünen moleküllerin bulunması, daha az çözücü molekülünün çözelti tarafına geçebileceği anlamına gelir. Ozmotik basınç, doğrudan çözünen konsantrasyonu ile ilgilidir: daha fazla çözünen, daha yüksek ozmotik basınca dönüşür.
Kolligatif Özellikler ve Molalite
Kolligatif özelliklerin tümü, bir çözeltinin molalitesine (m) bağlıdır. Molalite, mol çözünen/kg çözücü olarak tanımlanır. Çözücü ile orantılı olarak mevcut olan bir çözünenin daha fazla veya daha azı, yukarıda özetlenen dört koligatif özelliğin hesaplamalarını etkileyecektir.