Wat zijn Colligative Properties?
Een colligatieve eigenschap is een beschrijvend kenmerk dat wordt gebruikt in de oplossingchemie. Eenvoudig gezegd zijn colligatieve eigenschappen die eigenschappen van oplossingen die afhangen van het aantal opgeloste moleculen in een gegeven oplossing, maar niet van de identiteit van die opgeloste moleculen. Er zijn slechts enkele eigenschappen van oplossingen die colligatief zijn: dampdruk, kookpuntverhoging, vriespuntverlaging en osmotische druk. Colligatieve eigenschappen zijn alleen gedefinieerd voor ideale oplossingen.
In de chemie worden oplossingen gedefinieerd als bestaande uit een opgeloste stof, of de opgeloste stof, en een oplosmiddel, of de oplossende stof. Als bijvoorbeeld een beetje tafelzout wordt opgelost in water, is het zout de opgeloste stof en is het water het oplosmiddel. Colligatieve eigenschappen van deze oplossing zijn eigenschappen die alleen afhankelijk zijn van het aantal zoutmoleculen, of de verhouding van het aantal zoutmoleculen tot het aantal of oplosmiddelmoleculen. De colligatieve eigenschappen van oplossingen hangen niet af van het feit dat de opgeloste stof zout is, of van een van de eigenschappen van zout. Een colligatieve eigenschap is een eigenschap die zich voor elke oplossing op dezelfde manier zal gedragen, ongeacht of de oplossing zout, suiker of een andere mogelijke opgeloste stof bevat.
Van de vier colligatieve eigenschappen van oplossing hangen dampdruk, kookpunthoogte en vriespuntverlaging nauw samen. Dampspanning als colligatief eigendom wordt beschreven door de wet van Raoult. De wet van Raoult stelt in principe dat voor een ideale oplossing de dampdruk van de totale oplossing afhangt van de dampdruk van elk van de chemische componenten, evenals de molfractie van elk van de chemische componenten in oplossing. Meer praktisch betekent deze relatie dat wanneer een opgeloste stof aan een oplossing wordt toegevoegd, de verandering in dampdruk alleen afhankelijk is van de verhouding van opgeloste stof tot oplosmiddelmoleculen. Nogmaals, omdat het een colligatieve eigenschap is, hangt de verandering in dampdruk niet af van de identiteit van de opgeloste stof die wordt toegevoegd.
Kookpunthoogte en vriespuntverlaging zijn colligatieve eigenschappen die elk veranderen samen met veranderingen in dampdruk. Wanneer een opgeloste stof aan de oplossing wordt toegevoegd, verlagen de opgeloste stoffen de dampspanning van het oplosmiddel. De verandering in druk veroorzaakt een overeenkomstige verhoging van het kookpunt en een daling van het vriespunt van de oplossing. Met andere woorden, wanneer een opgeloste stof aan een oplossing wordt toegevoegd, zal de oplossing nu bij een hogere temperatuur koken en bij een lagere temperatuur bevriezen.
Osmotische druk is de vierde colligatieve eigenschap van oplossing. Osmose wordt gedefinieerd als de beweging van oplosmiddelmoleculen door een semi-permeabel membraan in een gebied dat een groter aantal opgeloste moleculen bevat. Osmotische druk is de hoeveelheid druk die moet worden uitgeoefend op één zijde van het semi-permeabele membraan om te voorkomen dat het oplosmiddel erdoorheen stroomt. De osmotische druk van een ideale oplossing bij een constante temperatuur is evenredig met de concentratie opgeloste stof, of anders gezegd, is alleen afhankelijk van het aantal opgeloste moleculen.
Colligatieve eigenschappen van oplossingen kunnen complex lijken om te definiëren, maar ze kunnen intuïtief worden begrepen door een paar veel voorkomende voorbeelden. Veel koks voegen zout toe aan een pan met water wanneer ze pasta koken, waardoor de pasta sneller kookt. Deze actie maakt gebruik van een verzamelobject. De toevoeging van het zout verhoogt het kookpunt van het water, waardoor de pasta sneller kan koken bij een hogere watertemperatuur.
De vriespuntverlaging wordt ook vaak gebruikt door chefs. Zowel suiker als zout als opgeloste stoffen helpen ijs te bevriezen. De suiker in het ijs beïnvloedt de temperatuur waarbij het ijs bevriest, en zout water rond het ijsvat creëert een koudere omgeving waarin het ijs sneller zal bevriezen.