Автомобільний антифриз, діаліз на нирках та використання кам’яної солі для приготування морозива, здається, не мали б нічого спільного. Але всі вони залежать від колігативні властивості розчинів. Ці властивості - це фізичні властивості розчинів, які залежать лише від відношення числа частинок розчиненої речовини та розчинника (наприклад, солі у воді) у розчині, а не за ідентичністю розчинена речовина.
Клітини людського організму, рослинні клітини та розчини, такі як антифриз та морозиво, залежать від колігативних властивостей.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Надто довго; Не читав (TL; ДОКТОР)
Існує чотири колігативні властивості: тиск пари, температура кипіння, температура замерзання та осмотичний тиск. Ці фізичні властивості розчинів залежать лише від співвідношення кількості частинок розчиненої речовини та розчинника в розчині, а не від того, якою є розчинена речовина.
Зменшення тиску пари шляхом додавання розчиненої речовини
Розчинник (наприклад, вода) має тиск пари, позначений р1. Це дорівнює одна атмосфера тиску.
В рівновагу, газова фаза (така як водяна пара) над розчинником має парціальний тиск, рівний p1. Додавання розчиненої речовини (як кухонної солі, NaCl) зменшує парціальний тиск розчинника в газовій фазі. Зниження тиску пари спричинене тим, що молекули розчинника на поверхні розчину замінюються молекулами розчиненої речовини. Молекули розчинника «витісняють» випаровування. Оскільки на поверхні менше молекул розчинника, тиск пари зменшується.
Підвищення точки кипіння в суміші
Доведення розчинника до кипіння по суті випаровує розчинник. Підвищення точки кипіння, або підвищення температури, при якій кипить розчинник, відбувається з тієї ж причини, що і зниження тиску пари. Збільшена кількість розчиненої речовини на поверхні стримує випаровування розчинника, тому для досягнення температури кипіння потрібно більше енергії.
Це припускає, що розчинена речовина не є летючою, тобто вона має низький тиск пари при кімнатній температурі. Летюча розчинена речовина з нижчою температурою кипіння, ніж розчинник, може насправді знижувати температуру кипіння. Бензол є прикладом леткої органічної сполуки (ЛОС).
Депресія точки замерзання в суміші
Температура замерзання розчину буде нижчою, ніж температура чистого розчинника. Точка замерзання - температура, при якій рідина стає твердою в 1 атмосфері. Депресія точки замерзання означає, що температура замерзання знижується. Це означає, що рідина повинна бути холоднішою, щоб досягти замерзання. Причина цього полягає в тому, що присутність розчиненої речовини вносить в систему більше розладів, ніж було лише у молекулах розчинника. Тому суміш повинна бути холоднішою, щоб подолати наслідки більш невпорядкованої системи.
Практичним застосуванням цієї колігативної властивості є автомобільний антифриз. Точка замерзання 50/50 розчину етиленгліколю (СН2(ОН) СН2(OH)) становить -33 градуси Цельсія (-27,4 градуса за Фаренгейтом), порівняно з 0 градусами Цельсія (32 градуси за Фаренгейтом). Антифриз додається до радіатора автомобіля, так що перед тим, як вода в системі автомобіля замерзне, вона повинна піддаватися набагато нижчим температурам.
Підвищується осмотичний тиск для розчинів
Осмос відбувається, коли молекули розчинника рухаються через напівпроникну мембрану. Одна сторона мембрани могла містити розчинник, а інша сторона мембрани містила розчинену речовину. Переміщення розчинника відбувається із зони вищої концентрації в область меншої концентрації або від вищого хімічного потенціалу до нижчого хімічного потенціалу до досягнення рівноваги. Цей потік відбувається природним чином, тому для припинення потоку необхідно застосовувати певний тиск на стороні розчиненої речовини.
осмотичний тиск це тиск, який зупинить цей потік. Осмотичний тиск, як правило, збільшується для розчинів. Чим більше розчинених молекул, тим більше молекул розчинника стискається. Наявність молекул розчиненої речовини з одного боку мембрани означає, що менша кількість молекул розчинника може перейти на сторону розчину. Осмотичний тиск безпосередньо пов'язаний з концентрацією розчиненої речовини: більша кількість розчиненої речовини перетворюється на вищий осмотичний тиск.
Колігативні властивості та молальність
Колігативні властивості залежать від молярності (м) розчину. Моляльність визначається як моль розчиненої речовини / кг розчинника. Більша чи менша кількість розчиненої речовини, яка присутня у співвідношенні з розчинником, впливатиме на розрахунки чотирьох колігативних властивостей, зазначених вище.