Hvad er kollegative egenskaber?
En colligativ egenskab er en beskrivende egenskab, der bruges i opløsnings-kemi. Colligative egenskaber er mest enkelt de egenskaber ved opløsning, der afhænger af antallet af opløste molekyler i en given opløsning, men ikke af identiteten af disse opløste molekyler. Der er kun nogle få egenskaber ved opløsning, der er kolligative: damptryk, hævning af kogepunkt, frysepunktdepression og osmotisk tryk. Kolligative egenskaber defineres kun til ideelle løsninger.
I kemi defineres opløsninger som bestående af et opløst stof eller det opløste stof og et opløsningsmiddel eller det opløsende stof. For eksempel, hvis en smule bordsalt opløses i vand, er saltet det opløste, og vandet er opløsningsmidlet. Kolligative egenskaber ved denne opløsning er egenskaber, der kun afhænger af antallet af molekyler af salt eller forholdet mellem antallet af saltmolekyler og antallet eller opløsningsmiddelmolekyler. Opløsningens koligative egenskaber afhænger ikke af det faktum, at opløsningen er salt eller af noget af saltets egenskaber. En kollegativ egenskab er en egenskab, der for enhver løsning opfører sig på samme måde, hvad enten opløsningen indeholder salt, sukker eller andet muligt opløsningsmiddel.
Af de fire colligative egenskaber ved opløsning er damptryk, kogepunkthøjde og frysepunktdepression tæt forbundet. Damptryk som en koligativ egenskab er beskrevet af Raoults lov. Raoults lov angiver grundlæggende, at for en ideel opløsning afhænger damptrykket af den samlede opløsning af damptrykket for hver af de kemiske komponenter, såvel som molfraktionen af hver af de kemiske komponenter i opløsningen. Mere praktisk betyder dette forhold, at når et opløst stof tilsættes til en opløsning, afhænger ændringen i damptryk kun af forholdet mellem opløst stof og opløsningsmiddelmolekyler. Endnu en gang, fordi det er en colligativ egenskab, afhænger ændringen i damptryk ikke af identiteten af det tilsatte stof.
Kogepunkthøjde og frysepunktdepression er kolligative egenskaber, som hver ændrer sig i takt med ændringer i damptryk. Når der tilsættes et opløsningsmiddel til opløsningen, sænker opløste stoffer dampens tryk. Ændringen i tryk forårsager en tilsvarende stigning i kogepunktet og et fald i opløsningens frysepunkt. Med andre ord, når et opløst stof tilsættes til en opløsning, koges opløsningen nu ved en højere temperatur og fryser ved en lavere temperatur.
Osmotisk tryk er den fjerde koligative egenskab ved løsningen. Osmose defineres som bevægelse af opløsningsmiddelmolekyler gennem en semipermeabel membran ind i et område, der indeholder et højere antal opløste molekyler. Osmotisk tryk er den mængde tryk, der skal påføres på den ene side af den semi-permeable membran for at forhindre, at opløsningsmidlet strømmer igennem. Det osmotiske tryk af en ideel opløsning ved en konstant temperatur er proportional med koncentrationen af opløst stof, eller sagt på en anden måde, afhænger kun af antallet af opløste molekyler.
Sammensatte egenskaber ved opløsning kan synes komplekse at definere, men de kan forstås intuitivt gennem et par almindelige eksempler. Mange kokke tilsætter salt til en gryde fuld af vand, når pastaen tilberedes, hvilket får pastaen til at koge hurtigere. Denne handling drager fordel af en colligative egenskab. Tilsætningen af saltet øger vandets kogepunkt, hvilket tillader pastaen at koge hurtigere ved en højere vandtemperatur.
Frysepunktdepression er også ofte udnyttet af kokke. Både sukker og salt som opløste stoffer hjælper isen med at fryse. Sukkeret i isen påvirker temperaturen, hvorpå isen fryser, og saltvand omkring isbeholderen skaber et koldere miljø, hvor isen fryser hurtigere.