依数性质是溶液的性质,它取决于溶剂体积中粒子的数量(浓度),而不是溶质粒子的质量或特性。依数性质也受温度的影响。性质的计算只适用于理想解。在实践中,这意味着当非挥发性溶质溶解在挥发性液体溶剂中时,依数性质方程应仅适用于稀释真实溶液。对于任何给定的溶质与溶剂的质量比,任何依数性质都与溶质的摩尔质量成反比。“colligative”一词来自拉丁语colligatus,意思是“结合在一起”,指溶剂的性质如何与溶液中溶质的浓度结合。
当溶质被添加到溶剂中形成溶液时,溶解的颗粒会置换液相中的部分溶剂。这降低了每单位体积溶剂的浓度。在稀溶液中,粒子是什么并不重要,只是有多少粒子存在。例如,完全溶解CaCl2会产生三个粒子(一个钙离子和两个氯离子),而溶解NaCl只会产生两个粒子(一个钠离子和一个氯离子)。氯化钙比食盐对依数性质的影响更大。这就是为什么氯化钙在较低温度下比普通盐更有效的除冰剂。
依数性质的例子包括蒸汽压降低、冰点降低、渗透压和沸点升高。例如,向一杯水中加入一小撮盐会使水在比正常情况下更低的温度下结冰,在更高的温度下沸腾,具有更低的蒸汽压,并改变其渗透压。虽然通常认为非挥发性溶质具有依数性质,但这种效应也适用于挥发性溶质(尽管可能更难计算)。例如,向水中添加酒精(一种挥发性液体)会将冰点降低到通常情况下纯酒精或纯水的冰点以下。这就是为什么酒精饮料在家里的冰箱里不会结冰。
凝固点降低可通过以下方程式计算:
ΔT=Ikfm,其中ΔT=温度变化,单位为°Ci=van'T Hoff系数kf=摩尔冰点降低常数或冰点降低常数,单位为°C kg/molm=摩尔溶质/kg溶剂中溶质的摩尔浓度
沸点升高可通过以下方程式计算:
ΔT=Kbm
式中,kb=沸点常数(水为0.52°C kg/mol),m=摩尔溶质/kg溶剂中溶质的摩尔浓度
Wilhelm Ostwald在1891年引入了依数性质的概念。他实际上提出了三类溶质性质:
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