Автомобильный антифриз, почечный диализ и использование каменной соли, чтобы сделать мороженое, не имеют ничего общего. Но все они зависят от коллигативных свойств решений. Эти свойства представляют собой физические свойства растворов, которые зависят только от соотношения количества частиц растворенного вещества и растворителя (например, соли в воде) в растворе, а не от идентичности растворенного вещества.

Клетки человеческого организма, растительные клетки и растворы, такие как антифриз и мороженое, зависят от коллигативных свойств.
Уменьшение давления пара путем добавления растворенного вещества

Растворитель (такой как вода) имеет давление пара, обозначенное как p1. Это равно одной атмосфере давления.

В равновесии газовая фаза (например, водяной пар) над растворителем имеет парциальное давление, равное p1. Добавление растворенного вещества (например, поваренной соли, NaCl) снижает парциальное давление растворителя в газовой фазе. Снижение давления пара вызвано тем, что молекулы растворителя на поверхности раствора заменяются молекулами растворенного вещества. Молекулы растворителя "вытесняют" испарение. Поскольку на поверхности меньше молекул растворителя, давление пара уменьшается.

Высота точки кипения в смеси

Доведение растворителя до кипения по существу испаряет растворитель. Повышение температуры кипения или повышение температуры, при которой кипит растворитель, происходит по той же причине, что и снижение давления пара. Увеличенное количество растворенного вещества на поверхности препятствует испарению растворителя, поэтому для достижения точки кипения требуется больше энергии.

Это предполагает, что растворенное вещество является нелетучим, то есть имеет низкое давление пара при комнатной температуре. Летучий раствор с более низкой температурой кипения, чем растворитель, может фактически снизить температуру кипения. Бензол является примером летучего органического соединения (ЛОС).

Депрессия точки замерзания в смеси

Температура замерзания раствора будет ниже, чем у чистого растворителя. Точка замерзания - это температура, при которой жидкость становится твердой при 1 атмосфере. Понижение точки замерзания означает снижение температуры замерзания. Это означает, что жидкость должна быть более холодной, чтобы достичь замерзания. Причина этого заключается в том, что присутствие растворенного вещества вносит больше беспорядка в систему, чем присутствовало только с молекулами растворителя. Следовательно, смесь должна быть более холодной, чтобы преодолеть влияние более неупорядоченной системы.

Практическим применением этого коллигативного свойства является автомобильный антифриз. Температура замерзания раствора этиленгликоля 50/50 (CH2 (OH), CH2 (OH)) составляет -33 градуса Цельсия (-27,4 градуса по Фаренгейту) по сравнению с 0 градусами Цельсия (32 градуса по Фаренгейту). Антифриз добавляется в радиатор автомобиля, поэтому автомобиль должен подвергаться воздействию гораздо более низких температур, прежде чем вода в системе автомобиля замерзнет.
Осмотическое давление увеличивается для решений

Осмос возникает, когда молекулы растворителя проходят через полупроницаемую мембрану. Одна сторона мембраны может содержать растворитель, а другая сторона мембраны будет содержать растворенное вещество. Перемещение растворителя происходит из области более высокой концентрации в область более низкой концентрации или из более высокого химического потенциала в более низкий химический потенциал, пока не будет достигнуто равновесие. Этот поток естественным образом возникает, поэтому необходимо приложить некоторое давление со стороны растворенного вещества, чтобы остановить поток.

Осмотическое давление - это давление, которое остановит этот поток. Осмотическое давление обычно увеличивается для растворов. Чем больше растворенных молекул, тем больше молекул растворителя спрессовано вместе. Присутствие растворенных молекул на одной стороне мембраны означает, что меньшее количество молекул растворителя может перейти на сторону раствора. Осмотическое давление напрямую связано с концентрацией растворенного вещества: чем больше растворенного вещества, тем выше осмотическое давление.

Коллигативные свойства и моляльность

Все коллигативные свойства зависят от моляльности (m) раствора. Молярность определяется как молей растворенного вещества / кг растворителя. Больше или меньше растворенного вещества, которое присутствует в соотношении с растворителем, будет влиять на расчеты четырех коллигативных свойств, изложенных выше.