خواص کولیگاتیو

خواص کولیگاتیو خواصی از یک محلول می‌باشد که به غلظت ذرات حل شده در آن بستگی داشته باشد نه به نوع و ماهیت این ذرات.این خواص عبارت اند از:فشار بخار،دمای انجماد،دمای جوش و فشار اسمزی.
اثر افزایش غلظت بر خواص کولیگاتیو
چون خواص کولیگاتیو وابسته به غلظت هستند متاثر از آن نیز هستند.
اثر افزایش غلظت بر فشار بخار
تبخیر سطحی به معنی جدا شدن مولکول‌های مایع از سطح آن است که میتواند بر اثر آن به دیواره‌های ظرف،مولکول‌های هوا و…. فشار وارد شود،فشار ناشی از حضور مولکول‌های بخار مایع در بالای سطح آن را فشار بخار میگویند،این فشار در دمای معین ثابت است
در اثر افزایش غلظت به جای تعدادی از مولکول‌های حلال مولکول‌های حل شونده قرار میگیرند اگر حل شونده غیر فرار باشد آن گاه به خاطر کاهش تعداد مولکول‌های تبخیر شده فشار بخار مایع کاهش میابد
اثر افزایش غلظت بر دمای جوش
تبخیر زمانی رخ میدهد که فشار بخار مایع با فشار هوای محیط برابر شود،چون افزایش غلظت فشار بخار محلول را کاهش میدهد در نتیجه انرزی بیشتری نیاز است تا مولکول‌های عمقی‌تر محلول بر اثر جنب و جوش خود به سطح آمده تبخیر شده و باعث افزایش فشار بخار شوند در نتیجه افزایش غلظت باعث افزایش نقطه‌ی جوش(میعان)هستند
محاسبه‌ی نقطه‌ی جوش محلول‌ها
به طور کلی از فرمول زیر محاسبه میشود:
T b = K b X m∆
در این معادله T b ∆ صعود نقطه جوش بر حسب درجه سیلسیوس ، m مولالیته و K b ثابت مربوط به حلال مورد نظر است (در بخش پیوست برخی K b‌هایی را برای نمونه ذکر کرده‌ایم).
میزان افزایش دمای نقطه‌ی جوش برای محلول‌های آبی
از آن جا که K b برای آب 0.52 درجه می‌باشد از فرمول زیر محاسبه می‌گردد
میزان افزایش دمای نقطه‌ی جوش=0/52*تعداد مول حاصل از انحلال یک مول حل شونده*غلظت مولال
اثر افزایش غلظت بر دمای ذوب
1.برای خود به خودی بودن واکنش نیاز است عوامل آنتالپی و آنتروپی بررسی شوند
2.زمانی عامل آنتروپی مساعد است که تغییرات آنتروپی مثبت باشد
3.زمانی عامل آنتالپی مساعد است که تغییرات آن منفی باشد
4.آنتروپی یخ از آب کمتر است
5.آنتروپی محلول هاز از مایع خالص بیشتر است
6.به طور کلی امکان خود به خودی بودن یا نبودن واکنش از طریق فرمول انرژی آزاد گیبس بررسی میشود پس واکنش‌هایی که عامل آنتروپی نا مساعد دارند برای انجام نیاز به عامل آنتاپی مساعد دارند .
چون حالت جامد آنتروپی کمتری نسبت به مایع دارد فرآیند انجماد باید با کاهش آنتالپی همراه باشد،چون آنتروپی محلول بیشتر از مایع خالص است پس تغیرات آنتروپی آن برای انجماد شدید‌تر است(یشتر کاهش میاد)پس برای اینکه از نظر ترمودینامیکی وقوع آن ممکن شود لازم است تغییرات آنتالپی آن نیز شدید‌تر باشد(بیشتر کاهش یابد)پس افزایش غلظت موجب کاهش یافتن دمای انجماد(ذوب) میشود.
محاسبه‌ی نقطه‌ی انجماد محلول ه
فرمول کلی برای این محاسبه عبارت است از: T f = K f x m∆
در این معادله T f ∆ نزول نقطه‌ی جوش بر حسب درجه سیلسیوس ، m غلظت مولال و K f ثابت مربوط به حلال مورد نظر است. (در بخش پیوست برخی K f‌هایی را برای نمونه ذکر کرده‌ایم)
میزان کاهش دمای نقطه‌ی انجماد برای محلول‌های آبی
از آن جا که K f برای آب 1/86- می‌باشد میزان کاهش نقطه‌ی انجماد محلول‌های آبی از فرمول زیر محاسبه می‌گردد:
میزان کاهش دمای نقطه‌ی انجماد=1/86–*تعداد مول حاصل از انحلال یک مول حل شونده*غلظت مولال
فشار اسمزی
اثر افرایش غلظت بر فشار اسمزی
هرچه غلظت افزایش یابد فشار اسمزی هم افزایش می‌یابد
محاسبه‌ی اثر غلظت بر فشار اسمزی
= MRT
در این معادله ،  فشار اسمزی بر حسب اتمسفر ، M مولاریته ، R null ثابت جهانی گازها (0.0821Lit.atm/mol ̊ K) و T دمابر حسب کلوین می‌باشد.
چون M = n/V که در آن n تعداد مولها و V حجم هستند، بنابراین V = nRT .
کاربردها
برای کاربرد‌های اثر افزایش غلظت بر تغییرات خواص کولیگاتیو نمونه‌های متعددی وجود دارد که از آن جمله میتوان به استفاده از ضد یخ برای افزایش نقطه‌ی جوش و و کاهش نقطه‌ی ذوب و در نتیجه افزایش گستره‌ی مایع بودن آب درون رادیاتور خودرو‌ها اشره کرد
پیوست
1.فهرست دمای جوش و انجماد حلال‌ها
حلال
دمای جوش (°C)
K b (°C/(mol kg −۱ ))
دمای انجماد (°C)
K f (°C/(mol kg −۱ ))
منبع داده‌ها
آنیلین
۱۸۴٫۳
۳٫۶۹
–۵٫۹۶
–۵٫۸۷
K b - K f
لوریک اسید
۲۹۸٫۹
۴۴
–۳٫۹
استیک اسید
۱۱۸٫۱
۳٫۰۷
۱۶٫۶
–۳٫۹۰
K b K f
استون
۵۶٫۲
۱٫۶۷
–۹۴٫۸
K b
بنزن
۸۰٫۱
۲٫۶۵
۵٫۵
–۵٫۱۲
K b - K f
برموبنزن
۱۵۶٫۰
۶٫۲۶
کافور
۲۰۴٫۰
۵٫۹۵
۱۷۹
–۴۰
K f
کربن دی‌سولفید
۴۶٫۲
۲٫۳۴
–۱۱۱٫۵
–۳٫۸۳
کربن تتراکلرید
۷۶٫۸
۴٫۸۸
–۲۲٫۸
–۲۹٫۸
K b - K f
کلروفرم
۶۱٫۲
۳٫۸۸
–۶۳٫۵
–۴٫۹۰
K b - K f
سیکلوهگزان
۸۰٫۷۴
۲٫۷۹
۶٫۵۵
–۲۰٫۲
دی‌اتیل اتر
۳۴٫۵
۲٫۱۶
–۱۱۶٫۲
–۱٫۷۹
K b - K f
اتانول
۷۸٫۴
۱٫۱۹
–۱۱۴٫۶
–۱٫۹۹
K b
۲،۱-دی‌برمواتان
۱۳۰٫۰
۶٫۴۳
۹٫۹۷۴
–۱۲٫۵
K b - K f
فرومیک اسید
۱۰۱٫۰
۲٫۴
۸٫۰
–۲٫۷۷
K b - K f
نفتالین
۲۱۷٫۹
۸۰٫۲
–۶٫۸۰
نیتروبنزن
۲۱۰٫۸
۵٫۲۴
۵٫۷
–۷٫۰۰
فنول
۱۸۱٫۷۵
۳٫۶۰
۴۳٫۰
–۷٫۲۷
K f K b
آب
۱۰۰٫۰۰
۰٫۵۱۲
۴٫۰
–۱٫۸۶
K b - K f
2.حل شونده‌ی غیر فرار
عبارت است از حل شونده‌ای که در دمای اتاق فشار بخار بسیار ناچیزی داشته باشد
اسمز
ضریب وانتهف
محلول‌ها
محلول‌های آبی
فشار اسمزی
فشار بخار
جدول فشار بخار عناصر
دمای انجماد
دمای جوش
مولالیته