Proprietà colligative

Le proprietà colligative si evidenziano in soluzioni diluite con soluti non volatili e dipendono solamente dal numero di particelle di soluto, indipendentemente dalla loro natura chimica. Per poter effettuare calcoli con queste proprietà bisogna utilizzare la molalità.

In una soluzione la tensione di vapore del solvente viene diminuita dalla presenza di un soluto e tale abbassamento è proporzionale alla concentrazione di soluto espressa come frazione molare (legge di Raoult):

Come conseguenza alla variazione della tensione di vapore della soluzione abbiamo un innalzamento della temperatura di ebollizione della soluzione ed un abbassamento della temperatura di solidificazione della soluzione. L’innalzamento del punto di ebollizione è proporzionale alla molalità della soluzione:

Con l’abbassamento della tensione di vapore diminuisce la temperatura di solidificazione di una soluzione rispetto al solvente puro. Questo fenomeno si chiama abbassamento crioscopico che è proporzionale alla molalità della soluzione.

Per descrivere l’osmosi poniamo subito di effettuare un esperimento. Posizioniamo, al centro di un tubo a forma di “U” una membrana semipermeabile, cioè una membrana che permetta il solo passaggio di un solvente anche in presenza di soluti, e poniamo da un lato della membrana una soluzione molto diluita (acqua con poco sale, detta soluzione D) mentre nell’altro una soluzione più concentrata (acqua di mare, detta soluzione C).
In questo esperimento risulta importante che i solventi siano uguali dai due lati del tubo e che i livelli dei liquidi , nei due lati della “U”, siano uguali ad inizio esperimento. Dopo un pò di tempo, osserveremo che il livello di soluzione D scenderà a favore della soluzione C. Questo fenomeno vede, il passaggio spontaneo di solvente dal lato “diluito” al lato “più concentrato” generando, quindi, una pressione sulla membrana semipermeabile dovuta al movimento di solvente stesso.
Il passaggio di solvente raggiungerà l’equilibrio quando l’aumento di livello della soluzione C e la diluizione della soluzione C stessa, genererà una pressione di uguale intensità e direzione e di verso opposto a quella che genera il solvente muovendosi da D a C. Ho sia una diluizione della soluzione C, la quale diminuisce il movimento di solvente stesso e quindi la pressione osmotica, sia un innalzamento del livello della soluzione C, aumenta la pressione idrostatica della colonna di soluzione C.
Quest’ultimo aumento genera una pressione che agisce in direzione uguale ed in senso opposto al movimento del solvente stesso portando, in posizione di equilibrio, a contrastare la pressione osmotica.

Il passaggio di solvente può essere contrastato, fin da subito, applicando una pressione, tramite uno stantuffo, sulla soluzione C che sia di intensità uguale alla pressione osmotica. Ma come si calcola la pressione osmotica?

Le sostanze ioniche si dissociano in acqua e, dato che le proprietà colligative delle soluzioni dipendono dal NUMERO di particelle di soluto, si deve considerare quanto il soluto ionico si dissoci. In queste soluzioni le proprietà colligative risultano più pronunciate di quanto sarebbe prevedibile in base alla concentrazione molale del soluto.