L'antigel automobile, la dialyse rénale et l'utilisation de sel gemme pour faire de la crème glacée ne semblent pas avoir quelque chose en commun. Mais ils dépendent tous des propriétés colligatives des solutions. Ces propriétés sont les propriétés physiques des solutions qui dépendent uniquement du rapport entre le nombre de particules de soluté et de solvant (par exemple, le sel dans l'eau) en solution et non sur l'identité du soluté.

Le corps humain les cellules, les cellules végétales et les solutions telles que l'antigel et la crème glacée dépendent de propriétés colligatives.

TL; DR (trop long; n'a pas lu)

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Il existe quatre propriétés colligatives: pression de vapeur, point d'ébullition, point de congélation et pression osmotique. Ces propriétés physiques des solutions dépendent uniquement du rapport entre le nombre de particules de soluté et de solvant dans la solution et non de ce que le soluté est.

Diminuer la pression de vapeur en ajoutant un soluté

A le solvant (tel que l'eau) a une pression de vapeur notée p1. Ceci est égal à une atmosphère de pression.

À l'équilibre, la phase gazeuse (telle que la vapeur d'eau) au dessus du solvant a une pression partielle égale à p1. L'ajout d'un soluté (comme le sel de table, NaCl) diminue la pression partielle du solvant dans la phase gazeuse. La diminution de la pression de vapeur est provoquée par le remplacement des molécules de solvant à la surface de la solution par des molécules de soluté. Les molécules de solvant «évincent» la vaporisation. Parce qu'il y a moins de molécules de solvant sur la surface, la pression de vapeur diminue.

L'élévation du point d'ébullition dans un mélange

Porter un solvant à ébullition vaporise essentiellement le solvant. L'élévation du point d'ébullition, ou l'augmentation de la température à laquelle le solvant bout, se produit pour une raison similaire à la dépression de pression de vapeur. L'augmentation de la quantité de soluté sur la surface inhibe la vaporisation du solvant et nécessite donc plus d'énergie pour atteindre le point d'ébullition. Cela suppose que le soluté est non volatil, c'est-à-dire qu'il a une faible concentration de vapeur. pression à température ambiante. Un soluté volatil avec un point d'ébullition inférieur à celui du solvant peut en fait réduire le point d'ébullition. Le benzène est un exemple de composé organique volatil (COV).

Dépression du point de congélation dans un mélange

Le point de congélation d'une solution sera plus bas que celui du solvant pur. Le point de congélation est la température à laquelle un liquide devient solide à 1 atmosphère. La dépression du point de congélation signifie que la température de congélation diminue. Cela signifie que le liquide doit être plus froid pour atteindre le gel. La raison en est que la présence d'un soluté introduit plus de désordre dans le système que ce qui était présent avec seulement les molécules de solvant. Par conséquent, le mélange doit être plus froid pour surmonter les effets du système plus désordonné.

Une application pratique de cette propriété colligative est l'antigel automobile. Le point de congélation d'une solution 50/50 d'éthylèneglycol (CH _{2 (OH) CH 2 (OH)) est de -33 degrés Celsius (-27,4 degrés Fahrenheit), comparativement à 0 degré Celsius (32 degrés Celsius). Fahrenheit). L'antigel est ajouté au radiateur d'une voiture afin que celle-ci soit exposée à des températures beaucoup plus basses avant que l'eau ne gèle.}

La pression osmotique augmente pour les solutions

L'osmose survient lorsque les molécules de solvant bougent à travers une membrane semi-perméable. Un côté de la membrane pourrait contenir du solvant, et l'autre côté de la membrane contiendrait un soluté. Le mouvement du solvant se produit d'une zone de concentration plus élevée à une zone de concentration plus faible, ou d'un potentiel chimique plus élevé à un potentiel chimique inférieur jusqu'à ce qu'un équilibre soit atteint. Cet écoulement se produit naturellement, donc une certaine pression du côté du soluté doit être appliquée pour arrêter le flux.

La pression osmotique est la pression qui arrêterait ce flux. La pression osmotique augmente généralement pour les solutions. Plus il y a de molécules de soluté, plus les molécules de solvant sont pressées ensemble. La présence de molécules de soluté sur un côté de la membrane signifie que moins de molécules de solvant peuvent traverser dans le côté de la solution. La pression osmotique est directement liée à la concentration du soluté: plus de soluté se traduit par une pression osmotique plus élevée.

Propriétés colligatives et molarité

Les propriétés colligatives dépendent toutes de la molalité (m) d'un soluté. Solution. La molalité est définie en tant que moles de soluté /kg de solvant. Plus ou moins, d'un soluté qui est présent dans le rapport avec le solvant affectera les calculs des quatre propriétés colligatives décrites ci-dessus.