Vad är kollektiva egenskaper?
En colligativ egenskap är en beskrivande egenskap som används i lösningskemi. Enklast är kolligativa egenskaper de egenskaperna hos lösningen som beror på antalet lösta molekyler i en given lösning, men inte på identiteten hos dessa lösta molekyler. Det finns bara ett fåtal egenskaper hos lösningen som är kolligativa: ångtryck, höjning av kokpunkten, fryspunktsdepression och osmotiskt tryck. Kolligativa egenskaper definieras endast för idealiska lösningar.
Inom kemi definieras lösningar som bestående av ett löst ämne, eller det lösta ämnet, och ett lösningsmedel eller det upplösta ämnet. Till exempel, om lite bordsalt upplöses i vatten, är saltet det lösta ämnet och vattnet är lösningsmedlet. Kolligativa egenskaper hos denna lösning är egenskaper som endast beror på antalet saltmolekyler eller förhållandet mellan antalet saltmolekyler och antalet eller lösningsmedelsmolekyler. De colligativa egenskaperna hos lösningen beror inte på det faktum att det lösta ämnet är salt eller av något av saltens egenskaper. En colligativ egenskap är en egenskap som för alla lösningar kommer att uppträda på samma sätt, oavsett om lösningen innehåller salt, socker eller någon annan möjlig lösning.
Av de fyra koligativa egenskaperna hos lösningen är ångtryck, höjning av kokpunkten och fryspunktsdepression nära besläktade. Ångtrycket som en colligativ egenskap beskrivs av Raoults lag. Raoults lag säger i princip att för en ideal lösning beror ångtrycket för den totala lösningen på ångtrycket för var och en av de kemiska komponenterna, såväl som molfraktionen av var och en av de kemiska komponenterna i lösningen. Mer praktiskt innebär detta förhållande att när ett löst ämne tillsätts till en lösning beror förändringen i ångtryck endast på förhållandet mellan lösta ämnen och lösningsmedelsmolekyler. Än en gång beror förändringen i ångtrycket inte på identiteten på det lösta ämnet som tillsätts, eftersom det är en kolligativ egenskap.
Höjning av kokpunkten och nedfrysning av fryspunkten är kolligativa egenskaper som varje förändras i takt med förändringar i ångtrycket. När ett löst ämne tillsätts till lösningen sänker de lösta ämnena ångtrycket för lösningsmedlet. Förändringen i tryck orsakar en motsvarande ökning av kokpunkten och en minskning av fryspunkten för lösningen. Med andra ord, när ett löst ämne tillsätts till en lösning kommer lösningen att koka vid en högre temperatur och frysa vid en lägre temperatur.
Osmotiskt tryck är den fjärde kolligativa egenskapen hos lösningen. Osmos definieras som rörelse av lösningsmedelsmolekyler genom ett semipermeabelt membran in i ett område som innehåller ett högre antal lösta molekyler. Osmotiskt tryck är den mängd tryck som måste appliceras på ena sidan av det halvpermeabla membranet för att förhindra att lösningsmedlet flyter igenom. Det osmotiska trycket för en idealisk lösning vid en konstant temperatur är proportionellt mot koncentrationen av lösta ämnen, eller uttryckt på ett annat sätt, beror bara på antalet lösta molekyler.
Kolligativa egenskaper hos lösningen kan verka komplexa att definiera, men de kan förstås intuitivt genom några vanliga exempel. Många kockar lägger salt till en gryta full med vatten när pasta kokas, vilket gör att pastan kokar snabbare. Denna åtgärd drar nytta av en colligativ egenskap. Tillsatsen av saltet ökar vattenets kokpunkt, vilket gör att pastan kan laga snabbare vid en högre vattentemperatur.
Frysfunktionsdepressionen utnyttjas också ofta av kockar. Både socker och salt som lösta ämnen hjälper glass att frysa. Sockret i glassen påverkar temperaturen vid vilken glassen fryser, och saltvatten runt glassfartyget skapar en kallare miljö där glassen fryser snabbare.