Kolligative egenskaper

Kolligative egenskaperbetegner forskjellige fenomen som opptrer ifysikalsk kjeminår et stoffoppløsesi en væske og dermed gir den egenskaper som kun avhenger avkonsentrasjonenav stoffet og ikke hva slags stoff det er. Disse effektene avhenger derfor ikke av vekselvirkninger mellomløsemiddeletogmolekylenetil det oppløste stoffet. Til og medideelle blandingerhvor slike vekselvirkninger antas å ikke forekomme, vil ha kolligative egenskaper. Ordet stammer fra latincolligatussom kan oversettes medsammensatt.

De mest kjente effektene er:

Damptrykketfor etløsemiddelblir litt mindre når det tilsettes et annet stoff som løses opp. Dette fenomenet ble først systematisk studert av den franske kjemikerFrançois-Marie Raoultrundt1880.Han fant at reduksjonen av damptrykket for tynneløsningerer proporsjonalt med konsentrasjonen av oppløst stoff. Dette resultatet kalles i dag forRaoults lov.
Frysepunktsnedsettelsebetyr at enløsninghar et noe laverefrysepunktenn det reneløsemiddelet.Dette fenomenet ble også undersøkt avRaoultsom fant at temperatursenkningen er proporsjonal med konsentrasjonen av tilsatt stoff. Effekten blir benyttet når islagte veier blir strødd med salt om vinteren og fly blir aviset ved å sprøyte dem med forskjellige kjemiske væskeblandinger.
Osmotisk trykkoppstår når enløsningadskilles fra det reneløsemiddelet(eller en løsning med en annen konsentrasjon) med en halvgjennomtrengeligmembransom bare slipper igjennom løsemiddelet. Fenomenet kallesosmoseog spiller en viktig rolle bl. a. i mange biologiske sammenhenger. Det kan også utnyttes til å produsere elektrisk strøm isaltkraftverkved å utnytte forskjellen i saltkonsentrasjon isjøvannog ferskt vann.
Kokepunktsforhøyelseviser seg ved atkokepunktetfor enløsninger noe høyere enn for det reneløsemiddelet.For tynne løsninger er forhøyelsen proporsjonal med konsentrasjonen av tilsatt stoff. Vann vil koke ved en litt høyere temperatur enn 100 °C når man adderer til litt salt, men den praktiske effekten er liten.

Disse kolligative effektene kan forklares ved bruk avtermodynamikk.Spesielt kan man benytte atdet kjemiske potensialetskal være det samme for et stoff når det befinner seg itermodynamisk likevekti forskjellige faser elleraggregattilstander.For eksempel, når etløsemiddeltilsettes litt oppløselig stoff, vil det kjemiske potensialet reduseres litt og desto mer ved økende temperatur. Som vist i figuren, vil da frysepunktet - gitt ved punktet hvor dette kjemiske potensialet er like stort som det kjemiske potensialet for den fastefasen- bli litt lavere. På samme måte vilkokepunktetbli litt høyere, noe som også fremgår fra samme figur.

Osmoseoppstår også fordiløsningenhar lavere kjemiske potensial enn det reneløsemiddelet.Dermed vil det oppstå en spontan strøm av løsemiddel inn i løsningen for å jevne ut denne forskjellen i konsentrasjoner slik at det kjemiske potensialet får mest mulig lik verdi i de to områdene.

Litteratur

G.W. Castellan,Physical Chemistry,Addison-Wesley Publishing Company, New York (1971).ISBN 0-20-110386-9.
I.N. Levine,Physical Chemistry,McGraw-Hill, New York (2008).ISBN 978-0072538625.