Докато едни от свойствата на разтворите зависят от свойствата на азтворителя и разтвореното вещество /относителната плътност, цвета, обема и прочие/, други не зависят от природата на двата компонента на разтвора. Впрочем те съставляват и закономерностите при разтворите.
Осмоза и осмотично налягане
Ако на дъното на един цилиндър, пълен с вода, се наслои внимателно в долната му част разтвор на CuSO4 - синьо оцветен, в началото системата е рязко двуцветно оцветена - долу синьо, а в горната част на безцветно. С времето рязката граница между двата цвята все повече и повече отпада и накрая се получава стълб - разтвор, хомогенно синьо оцветен. Такъв е случаят спирт - вода, захарен разтвор - вода и прочие. Следователно равновесието между две неограничено смесващи се течности е при молекулната хомогенност на системата. Основната причина е дифузията. При нея градивните частички на двете течности се стремят взаимно, хомогенно да се разпределят помежду си. При този стремеж очевидно ще се упражнява известно налягане, което може да се измери, ако се употреби полупроницаема мембрана - да пропуска през себе си само градивните частички на едното вещество. Такива полупроницаеми мембрани са целофанът, животинските ципи, утайка от Cu2[Fe(CN)6] и други. Това явление на еднопосочна дифузия представлява осмозата. Тя се демонстрира с така наречения осмометър (фигурата вляво). Във външния съд /в/ се налива чиста вода, а във вътрешния /а/ - захарен разтвор с определена концентрация. Последният е обграден с полупроницаема мембрана. Означението C представлява стъклена тръба, потопена в захарния разтвор. Наблюдението показва, че с времето в стъклената тръба се покачва захарен разтвор на определена височина, зависеща от условията. Причините са, че през полупроницаемата мембрана преминават свободно само водните молекули, а захарните не преминават и че скоростта на преминаването на водните молекули от външния съд във вътрешния е по-голяма, отколкото в обратна посока от вътрешния /захарния разтвор/ към външния /чистата вода/. Стремежът е да се разреди захарният разтвор. Тъй като количеството вода, преминавло във вътрешния съд, е значително по-голямо, то изтласква известна част от захарния разтвор по дръбата C на определена височина. Това е осмотичното налягане, тоест това налягане, което трябва да се приложи откъм страната на захарния разтвор, за да може двете скорости на преминаване на водните молекули през полупроницаемата мембрана да станат еднакви.
Законите са /Пфефер, 1877/
- осмотичното налягане при постоянна температура е пропорционално на концентрацията на разтвореното вещество;
- осмотичното налягане е пропорционално на абсолютната температура на всеки градус повишение то се увеличава с 1/273 от осмотичното налягане при 0 градуса по Целзий.
Вант Хоф и други изследователни обърнаха внимание, че тези закономерности напомнят на газовите закони и че основото газово уравнение / уравнението на Менделеев-Клапейрон/ PV=nRT е приложимо към разредените разтвори. И се подчерта обобщението, че осмотичното налягане на разтвора е равно на налягането, което би имало разтвореното вещество, ако то се намираше при температурата на разтвора в газово състояние и ако заемаше същия обем, какъвто е обемът на разтвора. Установените закономерности са толкова по-валидни, колкото разтворите са по-разредени. Разтвори с еднакво осмотично налягане се наричат изотонични.
Налягане на парите, понижаване на температурата на замръзване и повишение на температурата на кипене на разредените разтвори.
Всяка течност сама за себе си има известно налягане на парите за обикновена температура. Молекулно кинетично обяснението е върху основата, че не всички молекули на течността /например водата/ са еднакво енергитично богати, имат еднаква скорост на движение. Онези молекули, които имат ненормално големи скорости, движейки се към повърхността, я "пробиват" и преминават в паровото пространство. С повишение на температурата броят на ненормално енергитично богатите молекули съответно се увеличава и очевидно по-голям брой молекули преминават над течността - налягането на парите се увеличава. Един разтвор /захарния/ при еднаква температура с чистия разтворител /водата/ има по-ниско налягане на парите, тъй като част от молекулите на нелетливото вещество се разполагат по повърхността на разтворителя, в известно отношение я блокират и като следствие по-малък брой от неговите молекули ще преминават в паровото пространство.
Установи се /Раул, 1882-1887/, че понижението на налягането на парите е пропорционално на количеството разтворено вещество /моларната концентрация/ на разтвора. В тясна връзка с понижението на налягането на парите на разтвора стоят повишение на температурата на кипене и понижение на температурата на замръзване /кристализация/ на разтвора. Тези следствия се изразяват количествено в законите /Раул/: повишението на температурата на кипене, както и понижението на температурата на замръзване на разтворителя е пропорционално на количеството разтворено вещество в даденото количество разтворител или моларната му концентрация в разтвора.
В обощение от тези закономерности следва: еквимолекулни количества от различни вещества, разтворени в едно и също масово количество разтворител, еднакво понижават налягането на парите, еднакво повишават температурата на кипене, еднакво понижават температура на замръзване на разтворителя. Под еквимолекулни количества се разбират такива количества, които се намират в отношение на молекулните маси на веществата. Ако разтворим една десета част от молекулните маси на захарта /34,2 грама/, на глюкозата /18 грама/, на водородния прекис /3,4 грама/ и прочие в 1000 грама вода, температурата на замръзване на разтворителя се понижава с 0,186 градуса по Целзий. Ако се разтворят грам-молни количества от споменатите вещества и други в 1000 градуса /1 литър/ вода, получава се така нареченото молекулно понижение на температурата на замръзване известно като криоскопсна константа и молекулно повишение на температурата на кипене известно като ебулиоскопска константа. За различните разтворители стойностите им са различни, но за водата са съответно за първата 1,86, а за втората 0,52. Очевидно с казаното съществува съответно молекулно понижение на налягането на парите на разтвора и еднакво осмотично налягане на арзтворите /изотонични/.
Върху основата на споменатите закономерности се развиха двата метода - криоскопският и ебулиоскопският за определяне на молекулните маси на вещества, които не са летливи, но разтворими в даден разтворител.