רכוש colligative הוא כל נכס של חומר זה תלוי, או משתנה בהתאם, מספר חלקיקי נוכח בו (בצורה של מולקולות או אטומים), ללא תלות באופי של חלקיקים אלה.
במילים אחרות, ניתן להסביר את אלה גם כתכונות של תמיסות התלויות בקשר שבין מספר חלקיקי המומסים למספר חלקיקי הממס. מושג זה הוצג בשנת 1891 על ידי הכימאי הגרמני וילהלם אוסטוולד, אשר סיווג את תכונות המומס לשלוש קטגוריות.
קטגוריות אלה טענו כי התכונות הקולטיטיביות תלויות אך ורק בריכוז הטמפרטורה של המומס ולא באופי החלקיקים שלו.
יתר על כן, תכונות תוספות כמו מסה היו תלויות בהרכב המומס, ותכונות חוקתיות היו תלויות יותר במבנה המולקולרי של המומס.
תכונות קולטיטיביות
התכונות הקולטיטיביות נחקרות בעיקר עבור פתרונות מדוללים (עקב התנהגותם הכמעט אידיאלית), והן כדלקמן:
ירידה בלחץ האדים
ניתן לומר שלחץ האדים של נוזל הוא לחץ שיווי המשקל של מולקולות האדים שאיתם הנוזל נמצא במגע.
באופן דומה, מערכת היחסים של לחצים אלו מוסברת על ידי החוק של ראול המבטא כי הלחץ החלקי של רכיב שווה לתוצר שבריר השומה של המרכיב על ידי לחץ האדים של הרכיב במצבו הטהור:
P = X . Pº A
בביטוי זה:
P A = לחץ אדי חלקי של רכיב A בתערובת.
X A = שבר טוחן של מרכיב A.
Pº A = לחץ אדי של רכיב טהור A.
במקרה של ירידה בלחץ האדים של ממס, הדבר מתרחש כאשר מוסיפים אליו מומס לא נדיף ליצירת תמיסה. כידוע ובהגדרה, לחומר לא נדיף אין נטייה להתאדות.
מסיבה זו, ככל שממיסים אלו יתווספו לממיס ההפכפך, לחץ האדים יהיה נמוך יותר והממיס יכול פחות לברוח ולהפוך למצב גזי.
לכן, כאשר הממס מתאדה באופן טבעי או בכוח, תישאר כמות של ממס ללא אידוי יחד עם המומסים הלא נדיפים.
ניתן להסביר תופעה זו טוב יותר בעזרת מושג האנטרופיה: כאשר המולקולות עוברות משלב הנוזל לשלב הגז האנטרופיה של המערכת עולה.
משמעות הדבר היא שהאנטרופיה של שלב הגז הזה תמיד תהיה גדולה מזו של המצב הנוזל, מכיוון שמולקולות הגז תופסים נפח גדול יותר.
ואז, אם האנטרופיה של המצב הנוזלי גדלה על ידי דילול, למרות שהיא קשורה למומס, ההבדל בין שתי המערכות פוחת. מסיבה זו הירידה באנטרופיה מורידה גם את לחץ האדים.
עליית הטמפרטורה הרותחת
נקודת הרתיחה היא הטמפרטורה בה יש שיווי משקל בין שלבי הנוזל לגז. בנקודה זו, מספר מולקולות הגז המסובבות נוזלים (מעיב) שווה למספר מולקולות הנוזל המתאדות לגז.
תוספת של מומס גורמת לדילול ריכוז מולקולות נוזליות, וגורמת לקצב האידוי לרדת. זה מייצר שינוי בנקודת הרתיחה, כדי לפצות על השינוי בריכוז הממס.
במילים פשוטות יותר, טמפרטורת הרתיחה של תמיסה גבוהה מזו של הממס במצבו הטהור. זה מתבטא בביטוי מתמטי המוצג להלן:
ΔT b = i. ק ב . M
בביטוי זה:
ΔT b = T ב (פתרון) - T b (ממס) = וריאציה של טמפרטורת הרתיחה.
i = גורם של הופ לא.
K b = קבוע רותח של הממס (0.512 מעלות צלזיוס / מולאלית למים).
m = מולאליות (מול / ק"ג).
מוריד את טמפרטורת ההקפאה
טמפרטורת ההקפאה של ממס טהור תפחת כשמוסיפים לו כמות של מומסים, מכיוון שהוא מושפע מאותה תופעה של לחץ האדים יורד.
זה קורה מכיוון שכאשר לחץ האדים של הממס יורד על ידי דילול של מומס, תידרש טמפרטורה נמוכה יותר בכדי להקפיא אותו.
ניתן לקחת בחשבון גם את אופיו של תהליך ההקפאה כדי להסביר תופעה זו: על מנת שנוזל להקפיא עליו להגיע למצב מסודר בו הוא בסופו של דבר יוצר גבישים.
אם יש זיהומים בתוך הנוזל בצורה של מומסים, הנוזל יוזמן פחות. מסיבה זו, הפתרון יתקשה יותר להקפיא ממס ללא זיהומים.
צמצום זה בא לידי ביטוי:
ΔT f = -i. K f . M
בביטוי לעיל:
ΔT f = T f (תמיסה) - T f (ממס) = שונות של טמפרטורת ההקפאה.
i = גורם של הופ לא.
K f = הקפאת קבוע של הממס (1.86 ºC ק"ג / מול מול מים).
m = מולאליות (מול / ק"ג).
לחץ אוסמוטי
התהליך המכונה אוסמוזה הוא הנטייה של ממס לעבור דרך קרום חדיר למחצה מפיתרון אחד למשנהו (או ממס טהור לתמיסה).
ממברנה זו מייצגת מחסום דרכו חומרים מסוימים יכולים לעבור ואחרים אינם יכולים לעשות זאת, כמו במקרה של ממברנות שקורות למחצה בדפנות התא של תאים מן החי והצמחים.
לאחר מכן מוגדר לחץ אוסמוטי כלחץ המינימלי שיש להפעיל על תמיסה כדי לעצור את מעבר הממס הטהור שלו דרך קרום חצי-למחצה.
זה ידוע גם כמדד לנטייה של תמיסה לקבל את הממס הטהור כתוצאה מהשפעת אוסמוזה. מאפיין זה הוא קולטיבי מכיוון שהוא תלוי בריכוז המומס בתמיסה, המתבטא כביטוי מתמטי:
Π. V = n. ר. T, או גם π = M. ר. ט
בביטויים אלה:
n = מספר השומות של החלקיקים בתמיסה.
R = קבוע גז אוניברסלי (8.314472 J. K -1 . Mol -1 ).
T = טמפרטורה בקלווין.
M = מולאריות.
הפניות
- ויקיפדיה. (sf). נכסים קולטיטיביים. נשלח מ- en.wikipedia.org
- לִפנֵי הַסְפִירָה. (sf). נכסים קולטיטיביים. התאושש מ- opentextbc.ca
- Bosma, WB (nd). נכסים קולטיטיביים. נשלח מ- chemistryexplained.com
- הערות ניצוץ. (sf). נכסים קולטיטיביים. התאושש מ- sparknotes.com
- אוניברסיטה, FS (sf). נכסים קולטיטיביים. נשלח מ- chem.fsu.edu