Raoulti seadus ja kolligatiivsed omadused

Raoulti seadus kirjeldab, kuidas lahuse aururõhk on seotud selle puhaste komponentide aururõhkudega: ideaalse lahuse jaoks võrdub iga lenduva komponendi antud osaline aururõhk selle komponendi aururõhuga tema puhtal kujul, korrutatuna tema moolimurruga lahuses. Mittelenduva lahustunud aine lahuse jaoks lenduvas lahustis tähendab see, et lahusti aururõhk lahuse kohal on lihtsalt vähendatud proportsionaalselt sellega, kui palju lahustunud aine kohalolek on lahjendanud lahusti moolimurdu — puhtalt statistiline lahjendusefekt: lahustunud osakeste lisamine vähendab vedeliku pinna osa, mida hõivavad aurufaasi pääsemiseks võimelised lahusti molekulid.

See üksainus lahjendusefekt osutub olevat terve kolligatiivsete omaduste perekonna ühine juur — lahuse omadused, mis sõltuvad ainult lahustunud osakeste arvust (kontsentratsioonist), mitte sellest, mis need osakesed keemiliselt on. Kuna lahusti aururõhku on langetatud, tuleb temperatuuri tõsta rohkem kui puhta lahusti jaoks, enne kui aururõhk jõuab keemiseks vajaliku välise rõhuni, tekitades keemistemperatuuri tõusu. Sama aluseks oleva loogika järgi, rakendatuna selle asemel tahke-vedeliku tasakaalule, langetab lahustunud aine temperatuuri, mille juures lahuse keemiline potentsiaal vastab puhta tahke aine omale, tekitades külmumistemperatuuri languse — see on täpselt põhjus, miks jäätunud teedele puistatakse soola, langetades tekkiva soolvee segu külmumistemperatuuri alla ümbritseva temperatuuri. Kolmas kolligatiivne omadus, osmootne rõhk, tekib, kui lahus on lahutatud puhtast lahustist membraaniga, mis on läbilaskev ainult lahusti molekulidele: lahusti voolab puhtalt poolelt lahuse suunas, et vähendada lahuse võrdlemisi madalat lahusti keemilist potentsiaali, ja rõhk, mis tuleb rakendada lahuse poolele, et seda netovoolu täpselt peatada, on osmootne rõhk, mis sõltub samuti ainult lahustunud osakeste kontsentratsioonist.

Kriitilisel täpsustusel "osakeste kontsentratsioon", mitte "keemiliselt määratletud lahustunud aine kontsentratsioon", on otseselt mõõdetav tagajärg: lahustunud aine, mis dissotsieerub lahuses mitmeks iooniks, näiteks naatriumkloriid, mis lõheneb Na⁺-ks ja Cl⁻-ks, annab mooli ühendi kohta ligikaudu kaks korda rohkem lahustunud osakesi kui molekulaarne lahustunud aine nagu glükoos, mis üldse ei dissotsieeru, ja tekitab vastavalt suuremaid kolligatiivseid efekte — külmumistemperatuuri langust, keemistemperatuuri tõusu ja osmootset rõhku — lahustunud ühendi mooli kohta, just sellepärast, et kolligatiivsed omadused jälgivad lahustunud osakeste kogu arvu, mitte algse lahustunud aine olemust ega valemiühikute arvu.