ما هي الخواص الجامعة للمحاليل؟

ما هي الخواص الجامعة للمحاليل؟

تعرف الخواص الجامعة للمحاليل (بالإنجليزيّة: Colligative Properties of Solutions) بأنها الخواص التي تعتمد على عدد جزيئات المذيب إلى المذاب في المحلول، وتؤثر في عدد جزيئات المادة، وليس في نوعها أو طبيعتها، وتختلف كل خاصيّة عن الأخرى، لكنها تبقى مشتركة في اعتمادها على عدد جسيمات المادة المذابة في المحلول، ويعود السبب في وجود تلك الخواص إلى انخفاض تركيز المذيب نتيجة حلّه للمذاب،^[١] وتقُسم الخواص التجميعيّة أو الجامعة للمحاليل إلى أربعة أقسام كما يأتي:^[٢]

ضغط البخار

يعرف الضغط البخاري بأنه الضغط الناتج عن بخار السائل فوق سطح السائل، بينما يعرف ضغط البخار للمحاليل بأنه مقدار الضغط الذي تؤثر فيه الأبخرة على المذيب السائل عند الاتزان وعند درجة حرارة معينة، ويتأثر ضغط البخار للمحلول باختلاف نوع المادة المذابة، فإذا كان المذاب من النوع الغير المتطاير (وهو مذاب يكون ضغط بخاره منخفضًا جدًا بحيث لا يمكن قياسه بسهولة) فإن ضغط البخار سيتناسب طرديًّا مع الأجزاء الموليّة للمذيب، كما أن إضافة مذاب غير متطاير إلى مذيب متطاير يقلل من ضغط بخار المذيب.^[٢]

الارتفاع في درجة الغليان

تعرف درجة الغليان للمحلول بأنها الحرارة التي يتساوى عندها ضغط البخار للمحلول مع الضغط الجوّي، فعند إضافة المذاب إلى المذيب، فإن ضغط بخار المذيب الموجود فوق المحلول الناتج يكون أقل من ضغط البخار المتواجد فوق المذيب النقي، لذا فإن نقطة غليان المحلول ستكون أكبر من نقطة غليان المذيب النقي؛ لأن المحلول (الذي يحتوي على ضغط بخار أقل) سيحتاج إلى التسخين إلى درجة حرارة أعلى، حتى يصبح ضغط البخار مساوياً للضغط الخارجي أي نقطة الغليان، ويمكن تمثيل الارتفاع في نقطة الغليان للمحلول بيانيًّا وفقًا للعلاقة اللاتيه:^[٣]

T = K_bm

حيث إن:

ΔT: الفرق بين درجتي الغليان للمحلول والمذيب، وتقاس بوحدة الكلفن.

Kb: ثابت ارتفاع درجة الغليان المولاليّة.

m: المولاليّة، أو التركيز المولي للمحلول.

الانخفاض في درجة التجمّد

يعود السبب في حدوث هذه الخاصيّة إلى التحوّل من حالة عدم الترتيب للذرات أو الجزيئات إلى حالة الترتيب أي تنظيم الذرات أو الجزيئات، وذلك عند التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، وحدوث هذا الانتقال يتطلّب طردًا للطاقة من المحلول لاتصافه بالعشوائيّة أكثر من المذيب النقي الذي يمتلك نوعًا واحدًا فقط من الذرّات؛ على عكس المحلول الذي يمتلك أنواعًا متعددّة من الذّرات، وعليه فإن درجة تجمد المحلول ستكون أقل من درجة تجمّد المذيب النقي، ويمكن تمثيل هذه العلاقة من خلال المعادلة الآتية:^[٤]

ΔTf=Kf*m

حيث إن:

ΔTf: الفرق بين درجتي التجمّد للمذيب والمحلول.

Kf: ثابت انخفاض درجة التجمّد المولاليّة.

m: المولاليّة، أو التركيز المولي للمحلول.

الضغط الإسموزي

الضغط الإسموزي هو انتقال جزيئات المذيب النقي عبر غشاء شبه نافذ إلى المحلول، وذلك لأن تركيزالمذيب في المحلول أقل من تركيزه في المحلول النقي، ولذلك فإن الجزيئات تنتقل من الوسط الأعلى تركيزاً إلى الوسط الأقل تركيز وفق العلاقة الآتية:^[٥]

π=MRT

حيث إن:

π: الضغط الإسموزي ويقاس بوحدة الضغط الجوّي.

M: المولاريّة، وهي قياس تركيز المادة المذابة في المحلول، وتقاس بالمول لكل لتر.

R: ثابت الغازات ومقداره: 0.0821 لتر. ضغط جوي / (كلفن. مول).

T: درجة الحرارة وتقاس بوحدة الكلفن.