Kaj so koligativne lastnosti?

Koligativna lastnost je opisna lastnost, ki se uporablja v kemiji raztopin. Najpreprosteje, koligativne lastnosti so tiste lastnosti raztopine, ki so odvisne od števila molekul topljenca v dani raztopini, ne pa od identitete teh molekul topljenca. Koligativnih je le nekaj lastnosti raztopine: parni tlak, dvig vrelišča, depresija ledišča in osmotski tlak. Koligativne lastnosti so opredeljene samo za idealne rešitve.

V kemiji so raztopine opredeljene kot sestavljene iz topljenca ali raztopljene snovi in ​​topila ali raztopljene snovi. Na primer, če malo kuhinjske soli raztopimo v vodi, je sol topljenec, voda pa topilo. Koligativne lastnosti te raztopine so lastnosti, ki so odvisne le od števila molekul soli ali razmerja med številom molekul soli in številom ali molekul topila. Koligativne lastnosti raztopine niso odvisne od dejstva, da je topljenec sol, ali od katere koli lastnosti soli. Koligativna lastnost je lastnost, ki se bo za katero koli raztopino obnašala na enak način, ne glede na to, ali raztopina vsebuje sol, sladkor ali katero koli drugo možno raztopino.

Od štirih koligativnih lastnosti raztopine so parni tlak, dvig vrelišča in depresija ledišča tesno povezani. Parni tlak kot koligativno lastnost opisuje Raoultov zakon. Raoultov zakon v bistvu pravi, da je za idealno raztopino parni tlak celotne raztopine odvisen od parnega tlaka vsake od kemičnih komponent, pa tudi od molskega deleža vsake od kemičnih komponent v raztopini. Praktično to razmerje pomeni, da ko raztopini dodamo topljenec, je sprememba parnega tlaka odvisna samo od razmerja med topljencem in molekulami topila. Še enkrat, ker je koligativna lastnost, sprememba parnega tlaka ni odvisna od identitete dodane raztopine.

Povišanje vrelišča in depresija ledišča sta koligativni lastnosti, ki se vsaka spreminja v tandemu s spremembami parnega tlaka. Ko raztopini dodamo topljenec, raztopine znižajo parni tlak topila. Sprememba tlaka povzroči ustrezno povečanje vrelišča in znižanje ledišča raztopine. Z drugimi besedami, ko raztopini dodamo topljenec, bo raztopina zdaj vrela pri višji temperaturi in zmrznila pri nižji temperaturi.

Osmotski tlak je četrta koligativna lastnost raztopine. Osmoza je opredeljena kot premikanje molekul topila skozi polprepustno membrano v območje, ki vsebuje večje število molekul topljenca. Osmotski tlak je količina tlaka, ki jo je treba uporabiti na eni strani polprepustne membrane, da se prepreči pretok topila. Osmotski tlak idealne raztopine pri konstantni temperaturi je sorazmeren s koncentracijo topljenca, ali drugače rečeno, je odvisen le od števila molekul topljenca.

Koligativne lastnosti raztopine se morda zdijo zapletene za opredelitev, vendar jih je mogoče intuitivno razumeti z nekaj pogostimi primeri. Mnogi kuharji med kuhanjem testenin v lonec, poln vode, dodajo sol, kar povzroči, da se testenine hitreje kuhajo. To dejanje izkorišča koligativno lastnost. Dodatek soli poveča vrelišče vode, kar omogoča hitrejše kuhanje testenin pri višji temperaturi vode.
Depresijo ledišča pogosto izkoriščajo tudi kuharji. Tako sladkor kot sol kot raztopine pomagata sladoledu zamrzniti. Sladkor v sladoledu vpliva na temperaturo, pri kateri sladoled zamrzne, slana voda okoli posode za sladoled pa ustvarja hladnejše okolje, v katerem bo sladoled hitreje zmrznil.