Automotive-antivries, nierdialyse en het gebruik van steenzout om ijs te maken, lijken niet alles gemeen te hebben. Maar ze zijn allemaal afhankelijk van de colligatieve eigenschappen van oplossingen. Deze eigenschappen zijn de fysieke eigenschappen van oplossingen die alleen afhangen van de verhouding van het aantal deeltjes opgeloste stof en oplosmiddel (bijv. Zout in water) in oplossing en niet van de identiteit van de opgeloste stof.

Het menselijk lichaam cellen, plantencellen en oplossingen zoals antivries en ijs hangen af ​​van colligatieve eigenschappen.

TL; DR (te lang; heeft niet gelezen)

Te lang; heeft niet gelezen (TL ; DR)

Er zijn vier colligatieve eigenschappen: dampspanning, kookpunt, vriespunt en osmotische druk. Deze fysische eigenschappen van oplossingen zijn alleen afhankelijk van de verhouding van het aantal deeltjes opgeloste stof en oplosmiddel in oplossing en niet van wat de opgeloste stof is.

De dampspanning verlagen door een opgeloste stof toe te voegen

A oplosmiddel (zoals water) heeft een dampdruk aangegeven met p1. Dit is gelijk aan één drukatmosfeer.

Bij evenwicht heeft de gasfase (zoals waterdamp) boven het oplosmiddel een partiële druk gelijk aan p1. Het toevoegen van een opgeloste stof (zoals tafelzout, NaCl) verlaagt de partiële druk van het oplosmiddel in de gasfase. De afname in dampspanning wordt veroorzaakt doordat de oplosmiddelmoleculen op het oppervlak van de oplossing worden vervangen door opgeloste moleculen. De oplosmiddelmoleculen verdringen de verdamping. Omdat er minder oplosmiddelmoleculen op het oppervlak zijn, neemt de dampspanning af.

Kookpuntverheffing in een mengsel

Door een oplosmiddel aan de kook te brengen, verdampt het oplosmiddel in wezen. Kookpuntverhoging of verhoging van de temperatuur waarbij het oplosmiddel kookt, vindt om dezelfde reden plaats als dampdrukdepressie. De verhoogde hoeveelheid opgeloste stof op het oppervlak remt verdamping van het oplosmiddel, dus het vereist meer energie-input om het kookpunt te bereiken.

Dit veronderstelt dat de opgeloste stof niet-vluchtig is, dat wil zeggen dat het een lage dampspanning heeft druk bij kamertemperatuur. Een vluchtige opgeloste stof met een lager kookpunt dan het oplosmiddel kan feitelijk het kookpunt verlagen. Benzeen is een voorbeeld van een vluchtige organische stof (VOC).

Vriespuntdepressie in een mengsel

Het vriespunt van een oplossing zal lager zijn dan dat van het zuivere oplosmiddel. Vriespunt is de temperatuur waarbij een vloeistof bij 1 atmosfeer vast wordt. Door het vriespunt wordt de vriestemperatuur lager. Dit betekent dat de vloeistof kouder moet zijn om bevriezing te bereiken. De reden dat dit gebeurt is omdat de aanwezigheid van een opgeloste stof meer stoornis in het systeem introduceert dan aanwezig was met alleen de oplosmiddelmoleculen. Daarom moet het mengsel kouder zijn om de effecten van het meer ongeordende systeem te overwinnen.

Een praktische toepassing van dit colligative eigendom is auto-antivries. Het vriespunt van een 50/50 oplossing van ethyleenglycol (CH _{2 (OH) CH 2 (OH)) is -33 graden Celsius (-27,4 graden Fahrenheit), vergeleken met 0 graden Celsius (32 graden Fahrenheit). Antivries wordt toegevoegd aan de radiator van een auto, zodat de auto moet worden blootgesteld aan veel lagere temperaturen voordat het water in het autosysteem bevriest.}

Osmotische drukverhogingen voor oplossingen

Osmose treedt op wanneer solventmoleculen in beweging komen door een semi-permeabel membraan. Eén kant van het membraan kan oplosmiddel bevatten en de andere kant van het membraan zou opgeloste stof bevatten. Beweging van oplosmiddel treedt op van een gebied met een hogere concentratie naar een gebied met een lagere concentratie, of van een hoger chemisch potentieel naar een lager chemisch potentieel totdat een evenwicht is bereikt. Deze stroom vindt van nature plaats, dus er moet een beetje druk worden uitgeoefend op de zijde van de opgeloste stof om de stroom te stoppen.

De osmotische druk is de druk die die stroom zou stoppen. De osmotische druk neemt over het algemeen toe voor oplossingen. Hoe meer opgeloste moleculen er zijn, hoe meer de solventmoleculen samengeperst worden. De aanwezigheid van opgeloste moleculen aan één kant van het membraan betekent dat minder oplosmiddelmoleculen de oplossingszijde kunnen binnendringen. De osmotische druk is direct gerelateerd aan de concentratie van opgeloste stof: meer opgeloste stof vertaalt zich naar een hogere osmotische druk.

Colligatieve eigenschappen en molecuulgewichten

Colligatieve eigenschappen zijn allemaal afhankelijk van de molaliteit (m) van een oplossing. Molaliteit wordt gedefinieerd als molen opgeloste stof /kg oplosmiddel. Hoe meer of minder van een opgeloste stof die aanwezig is in verhouding tot het oplosmiddel, beïnvloedt de berekeningen van de vier hierboven beschreven colligatieve eigenschappen.