Antigelo automobilistico, dialisi renale e utilizzo di salgemma per produrre gelato non sembrano avere qualcosa in comune. Ma dipendono tutti dalle proprietà colligative delle soluzioni. Queste proprietà sono le proprietà fisiche di soluzioni che dipendono solo dal rapporto tra il numero di particelle di soluto e solvente (ad esempio, il sale nell'acqua) in soluzione e non l'identità del soluto.

Il corpo umano cellule, cellule vegetali e soluzioni come antigelo e gelato dipendono dalle proprietà colligative.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

Troppo lungo, non letto (TL ; DR)

Ci sono quattro proprietà colligative: pressione del vapore, punto di ebollizione, punto di congelamento e pressione osmotica. Queste proprietà fisiche delle soluzioni dipendono solo dal rapporto tra il numero di particelle di soluto e solvente in soluzione e non quello che è il soluto.

Ridurre la pressione del vapore aggiungendo un soluto

A il solvente (come l'acqua) ha una pressione di vapore indicata da p1. Questo è uguale a una atmosfera di pressione.

All'equilibrio, la fase gassosa (come il vapore acqueo) sopra il solvente ha una pressione parziale pari a p1. Aggiungendo un soluto (come sale da cucina, NaCl), si riduce la pressione parziale del solvente nella fase gassosa. La diminuzione della tensione di vapore è causata dal fatto che le molecole di solvente sulla superficie della soluzione vengono sostituite da molecole di soluto. Le molecole di solvente "ammassano" la vaporizzazione. Poiché ci sono meno molecole di solvente sulla superficie, la pressione del vapore diminuisce.

Elevazione del punto di ebollizione in una miscela

Portare un solvente a ebollizione essenzialmente vaporizza il solvente. L'elevazione del punto di ebollizione o l'aumento della temperatura alla quale il solvente bolle, si verificano per un motivo simile alla depressione della pressione del vapore. La maggiore quantità di soluto sulla superficie inibisce la vaporizzazione del solvente, quindi richiede più energia per raggiungere il punto di ebollizione.

Questo presume che il soluto non sia volatile, cioè abbia un vapore basso pressione a temperatura ambiente. Un soluto volatile con un punto di ebollizione più basso del solvente può effettivamente abbassare il punto di ebollizione. Il benzene è un esempio di un composto organico volatile (VOC).

Depressione del punto di congelamento in una miscela

Il punto di congelamento di una soluzione sarà inferiore a quello del solvente puro. Punto di congelamento è la temperatura alla quale un liquido diventa solido a 1 atmosfera. Depressione del punto di congelamento significa che la temperatura di congelamento si abbassa. Ciò significa che il liquido deve essere più freddo per ottenere il congelamento. La ragione è che la presenza di un soluto introduce più disordine al sistema di quanto non fosse presente con le sole molecole di solvente. Pertanto, la miscela deve essere più fredda per superare gli effetti del sistema più disordinato.

Un'applicazione pratica di questa proprietà colligativa è l'antigelo automobilistico. Il punto di congelamento di una soluzione 50/50 di glicole etilenico (CH _{2 (OH) CH 2 (OH)) è -33 gradi Celsius (-27,4 gradi Fahrenheit), rispetto a 0 gradi Celsius (32 gradi Fahrenheit). L'antigelo viene aggiunto al radiatore dell'auto in modo che l'auto sia esposta a temperature molto più basse prima che l'acqua nel sistema dell'auto si congeli.}

Aumenta la pressione osmotica per le soluzioni

L'osmosi si verifica quando le molecole del solvente si spostano attraverso una membrana semipermeabile. Un lato della membrana potrebbe contenere solvente e l'altro lato della membrana conterrebbe soluto. Il movimento del solvente si verifica da un'area di concentrazione superiore a un'area di concentrazione inferiore o da un potenziale chimico più alto a un potenziale chimico inferiore fino a raggiungere un equilibrio. Questo flusso si verifica naturalmente, quindi è necessario applicare un input di pressione sul lato del soluto per arrestare il flusso.

La pressione osmotica è la pressione che fermerebbe quel flusso. La pressione osmotica generalmente aumenta per le soluzioni. Più molecole di soluto ci sono, più le molecole di solvente vengono premute insieme. La presenza di molecole di soluto su un lato della membrana significa che un minor numero di molecole di solvente può incrociarsi nel lato della soluzione. La pressione osmotica è direttamente correlata alla concentrazione di soluto: più soluto si traduce in una pressione osmotica più alta.

Proprietà colligative e molecola

Le proprietà colligative dipendono tutte dalla molalità (m) di una soluzione. La molalità è definita come moli di soluto /kg di solvente. Il più, o meno, di un soluto che è presente in rapporto al solvente influenzerà i calcoli delle quattro proprietà colligative delineate sopra.