Eine kolligative Eigenschaft ist ein beschreibendes Merkmal, das in der Lösungschemie verwendet wird. Am einfachsten sind kolligative Eigenschaften die Eigenschaften einer Lösung, die von der Anzahl der gelösten Moleküle in einer gegebenen Lösung, aber nicht von der Identität dieser gelösten Moleküle abhängen. Es gibt nur wenige Eigenschaften der Lösung, die kolligativ sind: Dampfdruck, Siedepunkterhöhung, Gefrierpunktserniedrigung und osmotischer Druck. Kolligative Eigenschaften werden nur für ideale Lösungen definiert.
In der Chemie werden Lösungen definiert als bestehend aus einem gelösten Stoff oder der gelösten Substanz und einem Lösungsmittel oder der sich auflösenden Substanz. Wenn zum Beispiel etwas Kochsalz in Wasser gelöst wird, ist das Salz der gelöste Stoff und das Wasser das Lösungsmittel. Kolligative Eigenschaften dieser Lösung sind Eigenschaften, die nur von der Zahl der Salzmoleküle oder dem Verhältnis der Zahl der Salzmoleküle zur Zahl der Lösungsmittelmoleküle abhängen. Die kolligativen Eigenschaften einer Lösung hängen nicht von der Tatsache ab, dass der gelöste Stoff ein Salz ist, oder von irgendwelchen Eigenschaften des Salzes. Eine kolligative Eigenschaft ist eine Eigenschaft, die sich für jede Lösung gleich verhält, unabhängig davon, ob die Lösung Salz, Zucker oder einen anderen möglichen gelösten Stoff enthält.
Von den vier kolligativen Eigenschaften der Lösung hängen Dampfdruck, Siedepunkterhöhung und Gefrierpunktserniedrigung eng zusammen. Der Dampfdruck als kolligative Eigenschaft wird durch das Raoult-Gesetz beschrieben. Das Raoult-Gesetz besagt im Wesentlichen, dass für eine ideale Lösung der Dampfdruck der Gesamtlösung vom Dampfdruck jeder der chemischen Komponenten sowie vom Molenbruch jeder der chemischen Komponenten in Lösung abhängt. Praktischer ausgedrückt bedeutet diese Beziehung, dass die Änderung des Dampfdrucks bei der Zugabe eines gelösten Stoffes zu einer Lösung nur vom Verhältnis der gelösten Stoffe zu den Molekülen des Lösungsmittels abhängt. Da es sich um eine kolligative Eigenschaft handelt, hängt die Änderung des Dampfdrucks wiederum nicht von der Identität des zugesetzten gelösten Stoffes ab.
Siedepunkterhöhung und Gefrierpunktserniedrigung sind kolligative Eigenschaften, die sich jeweils zusammen mit Änderungen des Dampfdrucks ändern. Wenn der Lösung ein gelöster Stoff zugesetzt wird, senken die gelösten Stoffe den Dampfdruck des Lösungsmittels. Die Druckänderung bewirkt eine entsprechende Erhöhung des Siedepunktes und eine Abnahme des Gefrierpunkts der Lösung. Mit anderen Worten, wenn einer Lösung ein gelöster Stoff zugesetzt wird, siedet die Lösung nun bei einer höheren Temperatur und gefriert bei einer niedrigeren Temperatur.
Der osmotische Druck ist die vierte kolligative Eigenschaft der Lösung. Osmose ist definiert als die Bewegung von Lösungsmittelmolekülen durch eine semipermeable Membran in einen Bereich, der eine größere Anzahl von gelösten Molekülen enthält. Der osmotische Druck ist der Druck, der auf eine Seite der semipermeablen Membran ausgeübt werden muss, um das Durchfließen des Lösungsmittels zu verhindern. Der osmotische Druck einer idealen Lösung bei konstanter Temperatur ist proportional zur Konzentration des gelösten Stoffes, oder anders ausgedrückt, hängt nur von der Anzahl der gelösten Moleküle ab.
Kolligative Lösungseigenschaften mögen komplex zu definieren erscheinen, können jedoch anhand einiger allgemeiner Beispiele intuitiv verstanden werden. Viele Köche geben beim Kochen von Nudeln Salz in einen Topf voller Wasser, wodurch die Nudeln schneller garen. Diese Aktion nutzt eine kolligative Eigenschaft. Durch die Zugabe des Salzes wird der Siedepunkt des Wassers erhöht, wodurch die Nudeln bei einer höheren Wassertemperatur schneller garen.
Die Gefrierpunktserniedrigung wird auch häufig von Köchen ausgenutzt. Sowohl Zucker als auch Salz als gelöste Stoffe helfen Eiscreme zu gefrieren. Der Zucker in der Eiscreme beeinflusst die Temperatur, bei der die Eiscreme gefriert, und Salzwasser um den Eiscremebehälter herum erzeugt eine kältere Umgebung, in der die Eiscreme schneller gefriert.