Rozwiązania to jednorodne systemy, które zawierają dwa lub więcej składników, a także produkty będące wynikiem interakcji tych składników. Mogą być w stanie stałym, ciekłym lub gazowym. Rozważ ciekły stan agregacji roztworów. Zawierają rozpuszczalnik i rozpuszczoną w nim substancję (ta druga jest mniejsza).
Właściwości koligatywne roztworów to ich cechy, które są bezpośrednio zależne tylko od rozpuszczalnika i stężenia roztworu. Nazywa się je również zbiorowymi lub wspólnymi. Właściwości koligatywne roztworów przejawiają się w mieszaninach, w których nie ma interakcji o charakterze chemicznym między ich składnikami. Ponadto siły wzajemnego działania między cząsteczkami rozpuszczalnika a cząsteczkami rozpuszczalnika i rozpuszczonej w nim substancji są równe w idealnych roztworach.
Właściwości koligatywne rozwiązań:
1) Ciśnienie pary jest niższe nad roztworem niż nad rozpuszczalnikiem.
2) Krystalizacja roztworu zachodzi w temperaturze poniżej temperatury krystalizacji rozpuszczalnika w jego czystej postaci.
3) Roztwór wrze w wyższej temperaturze niż sam rozpuszczalnik.
4) Zjawiskoosmoza.
Rozważmy osobno właściwości koligatywne.
Równowaga na granicy faz w układzie zamkniętym: ciecz - para charakteryzuje się prężnością pary nasyconej. Ponieważ część warstwy powierzchniowej w roztworze jest wypełniona cząsteczkami substancji rozpuszczonej, równowaga zostanie osiągnięta przy niższej prężności par.
Druga właściwość koligatywna - spadek temperatury krystalizacji roztworu w porównaniu z rozpuszczalnikiem - wynika z faktu, że cząsteczki rozpuszczonej substancji zakłócają tworzenie kryształów, a tym samym zapobiegają krystalizacji, gdy temperatura spada.
Temperatura wrzenia mieszaniny jest wyższa niż rozpuszczalnika w jego czystej postaci, ze względu na fakt, że równość ciśnienia atmosferycznego i prężności pary nasyconej uzyskuje się przy większym ogrzewaniu, ponieważ niektóre cząsteczki rozpuszczalnika są związane z cząsteczki rozpuszczonej substancji.
Czwartą wspólną właściwością roztworów jest zjawisko osmozy.
Zjawisko osmozy to zdolność rozpuszczalnika do migracji przez przegrodę, która jest przepuszczalna dla niektórych cząstek (cząsteczki rozpuszczalnika) i nieprzepuszczalna dla innych (cząsteczki rozpuszczalnika). Ta przegroda oddziela roztwór o dużej zawartości substancji rozpuszczonej od mniej stężonego roztworu. Przykładem takiej półprzepuszczalnej przegrody jest błona żywej komórki, pęcherz bydlęcy itp. Zjawisko osmozy wynika z wyrównania stężeń po obu stronach, oddzielonych membraną, która jesttermodynamicznie korzystniejsze dla systemu. Ze względu na ruch rozpuszczalnika do bardziej stężonego roztworu obserwuje się wzrost ciśnienia w tej części naczynia. To nadciśnienie nazywa się ciśnieniem osmotycznym.
Właściwości koligatywne roztworów nieelektrolitowych można przedstawić matematycznie za pomocą równań:
∆ Tbp.=Wyposażenie∙Patrz;
∆ Tcr.=Kzam∙Sm;
π=CRT.
Właściwości koligatywne w kategoriach liczbowych różnią się dla roztworów elektrolitów i roztworów nieelektrolitów. Po pierwsze, są nieco większe. Wynika to z faktu, że zachodzi w nich dysocjacja elektrolityczna, a liczba cząstek znacznie wzrasta.
Właściwości koligatywne roztworów znajdują szerokie zastosowanie w życiu codziennym oraz w produkcji, np. w celu uzyskania czystej wody wykorzystuje się zjawisko osmozy. W organizmach żywych wiele systemów jest również zbudowanych na koligatywnych właściwościach roztworów (na przykład wzrost komórek roślinnych).
