Hva er kollegative egenskaper?

En kolligativ egenskap er en beskrivende egenskap som brukes i løsningen kjemi. Enklest er colligative egenskaper de egenskapene til løsning som avhenger av antall løste molekyler i en gitt løsning, men ikke av identiteten til de løste molekylene. Det er bare noen få egenskaper til løsningen som er kolligativ: damptrykk, høyde av kokepunkt, frysepunktdepresjon og osmotisk trykk. Kolligative egenskaper er definert bare for ideelle løsninger.

I kjemi er løsninger definert som å bestå av et oppløst stoff, eller det oppløste stoffet, og et løsningsmiddel, eller det oppløsende stoffet. For eksempel, hvis litt bordsalt er oppløst i vann, er saltet oppløst, og vannet er løsningsmiddel. Kolligative egenskaper for denne løsningen er egenskaper som bare er avhengig av antall saltmolekyler, eller forholdet mellom antall saltmolekyler og antall eller løsningsmiddelmolekyler. De colligative egenskapene til løsningen avhenger ikke av det faktum at oppløsningen er salt, eller av noen av saltets egenskaper. En kollegativ egenskap er en egenskap som for enhver løsning vil oppføre seg på samme måte, enten løsningen inneholder salt, sukker eller noe annet mulig løsemiddel.

Av de fire koligative egenskapene til løsning er damptrykk, høyden av kokepunktet og frysepunktdepresjonen nært beslektet. Damptrykk som en fellende egenskap er beskrevet av Raoults lov. Raoults lov sier i utgangspunktet at for en ideell løsning, er damptrykket for den totale løsningen avhengig av damptrykket til hver av de kjemiske komponentene, så vel som molfraksjonen av hver av de kjemiske komponentene i løsningen. Mer praktisk betyr dette forholdet at når et løst stoff blir tilsatt til en løsning, avhenger endringen i damptrykk bare av forholdet mellom løst stoff og løsningsmiddelmolekyler. Nok en gang, fordi det er en kolligativ egenskap, avhenger ikke endringen i damptrykk av identiteten til det løste stoffet som tilsettes.

Kokepunktheving og frysepunktdepresjon er kolligative egenskaper som hver forandrer seg i takt med endringer i damptrykk. Når et løst stoff tilsettes til løsning, reduserer de løste stoffene damptrykket til løsningsmidlet. Endringen i trykk forårsaker en tilsvarende økning i kokepunktet og en reduksjon i frysepunktet for løsningen. Med andre ord, når et oppløst stoff tilsettes en løsning, vil løsningen nå koke ved en høyere temperatur og fryse ved en lavere temperatur.

Osmotisk trykk er den fjerde koligative egenskapen til løsningen. Osmose er definert som bevegelse av løsningsmiddelmolekyler gjennom en halvgjennomtrengelig membran inn i et område som inneholder et høyere antall løst molekyler. Osmotisk trykk er mengden av trykk som må påføres på den ene siden av den halvgjennomtrengelige membran for å forhindre at løsningsmidlet strømmer gjennom. Det osmotiske trykket til en ideell løsning ved en konstant temperatur er proporsjonalt med konsentrasjonen av løst stoff, eller for å si en annen måte, er bare avhengig av antall løste molekyler.

Sammensatte egenskaper ved løsning kan virke sammensatte å definere, men de kan forstås intuitivt gjennom noen få vanlige eksempler. Mange kokker tilfører salt i en gryte full av vann når du koker pasta, noe som får pastaen til å koke raskere. Denne handlingen drar fordel av en felleskapsmessig egenskap. Tilsetningen av saltet øker vannets kokepunkt, noe som gjør at pastaen kan koke raskere ved en høyere vanntemperatur.

Frysepunktdepresjonen blir også ofte utnyttet av kokker. Både sukker og salt som oppløste stoffer hjelper is til å fryse. Sukkeret i iskremen påvirker temperaturen som iskremen fryser til, og saltvann rundt iskremen gir et kaldere miljø der iskremen fryser raskere.