27. Растворы неэлектролитов. Закон Рауля и его следствия
Рассмотрим модель идеального раствора. Раствор называется идеальным, если в нем отсутствует взаимодействие между частицами (молекулами, атомами, ионами).Растворы неэлектролитов – частицы, плохо растворимые в воде, так как нет носителя электрического заряда. Закон Рауля справедлив только для разбавленных растворов неэлектролитов.
Пусть PBO – давление пара над чистым растворителем, при постоянной температуре T1;PB – давление пара растворителя при этой же температуре, но над раствором, состоящим из нелетучего компонента А (сахар), и чистым жидким растворителем В:
PB = f (T).
Разность PBO – PB равна понижению давления пара.
Величина (PBO – PB) /PBO – относительное понижение упругости пара = XA = ?P/PBO, гдеXA – мольная доля, PBO > PB, ?P = PBO – PB – абсолютное понижение упругости пара.
Закон Рауля. Относительное понижение упругости пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного нелетучего компонента.
барометрическая формула Больцмана.
Следствия из закона Рауля:
1. Растворение нелетучего компонента в растворителе приводит к расширению температурной области существования жидкой фазы.
2. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения прямо пропорциональны моляльной концентрации растворенного вещества.
3. Растворы, содержащие одинаковое число молей растворенных веществ в одинаковых молях растворителя, обнаруживают одно и то же понижение температуры замерзания и одно и то же повышение температуры кипения.
?tкип=Э x Смоляльн,
где Э – эбуллиоскопическая константа, +0,52.
?tзам=К x Смоляльн,
где К – криоскопическая константа, равная –1,86.
Эбуллиоскопическая константа – разница между температурой кипения раствора и температурой чистого растворителя.
Криоскопическая константа – разница между температурой замерзания раствора и температурой чистого растворителя.
Для решения задач об этих константах необходимо знать массу растворенного вещества и массу раствора. Например, масса хлороформа (трихлорметан CHCl3) рассчитывается по формуле:
где m1 – масса растворенного вещества;
m2 – масса растворителя;
?t – величина, показывающая на сколько градусов понизилась температура;
К – криоскопическая константа.
Закон Дальтона.
До сих пор мы говорили о давлении какого-нибудь одного газа — кислорода, водорода и т. п. Но в природе и в технике мы очень часто имеем дело со смесью нескольких газов. Самый важный пример этого — воздух, являющийся смесью азота, кислорода, аргона, углекислого газа и других газов. От чего зависит давление смеси газов? Поместим в колбу вещество, химически связывающее кислород из воздуха, например фосфор, и быстро закроем колбу пробкой с трубкой, присоединенной к ртутному манометру (рис. 388). Через некоторое время весь кислород воздуха соединится с фосфором. Мы увидим, что манометр покажет меньшее давление, чем до удаления кислорода. Значит, присутствие кислорода в воздухе увеличивает его давление. Точное исследование давления смеси газов впервые произведено в 1809 г. английским химиком Джоном Дальтоном (1766—1844). Давление, которое будет иметь каждый из газов, составляющих смесь, если удалить остальные газы из объема, занимаемого смесью, называют парциальным давлением этого газа (от латинского слова pars — парциальный, частичный). Дальтон нашел, что давление смеси газов равно сумме их парциальных давлений (закон Дальтона). Если, например, давление кислорода в колбе равно 400 мм рт. ст., а давление водорода в такой же колбе при той же температуре равно 300 мм рт. ст., то, смешав те же массы кислорода и водорода в такой же колбе (и при той же температуре), получим смесь при давлении 400 мм рт. ст.+300 мм рт. ст.=700 мм рт. ст. Заметим, что к сильно сжатым газам закон Дальтона неприменим, так же как и 8акон Бойля — Мариотта.
28.Понижение температуры замерзания разбавленных растворов пропорционально концентрации растворенного вещества. Это заключение можно получить, повторив все рассуждения и математические операции, выполненные при выводе зависимости повышения температуры кипения раствора от концентрации. [1]
Итак, понижение температуры замерзания разбавленного раствора, как и повышение температуры кипения его, пропорционально концентрации растворенного вещества. Это утверждение также впервые было высказано Раулем и называется вторым законом Рауля. [2]
Опытным путем установлено, что понижение температуры замерзания разбавленного растворапропорционально концентрации растворенного вещества. В 1883 г. французский химик Ф. М. Рауль сделал очень интересное открытие: понижение температуры замерзания, вызываемое разными растворенными веществами, взятыми в одинаковых молярных количествах, одинаково для данного растворителя. [3]
Опытным путем установлено, что понижение температуры замерзания разбавленного растворапропорционально концентрации растворенного вещества. В 1883 г. французский химик Ф. М. Рауль сделал очень интересное открытие: понижение температуры замерзания, вызываемое различными растворенными веществами, взятыми в одинаковых молярных количествах, оказывается одним и тем же для данного растворителя. [4]
В основе криоскопических измерений лежит определение понижения температуры замерзания разбавленного раствора ( АГ3) по сравнению с чистым растворителем. [5]
Средний коэффициент активности сильного электролита вычисляют по понижению температуры замерзания разбавленного раствора электролита. [6]
Величина К3 зависит только от свойств растворителя, поэтому понижение температуры замерзания разбавленных растворов определяется только концентрацией, а не природой растворенного вещества. [7]
Тамман [ 4, Каррара [5], Орндорф и Уайт 16 ] и Мендель [53] провели ряд измерений по понижению температуры замерзания разбавленных растворов перекиси водорода ( содержащих ее в количестве меньше 5 вес. [8]
Величина К3 зависит только от свойств растворителя. Поэтому понижение температуры замерзания разбавленных растворов в данном растворителе определяется только концентрацией растворенного вещества. [9]
Величина / ( 3 зависит только от свойства растворителя. Поэтому понижение температуры замерзания разбавленных растворов в данном растворителе определяется только концентрацией растворенного вещества. [10]
Из опыта известно, что растворы замерзают при более низкой, а кипят при более высокой температуре, чем температура замерзания и кипения чистого растворителя. Измерения показали, что понижение температуры замерзания разбавленного раствора, равно как и повышение температуры его кипения, зависит только от концентрации раствора, но не зависит от природы растворенного вещества. [11]
Практически среднечисловой молекулярный вес вычисляют делением веса образца на число молекул в нем. Среднечисловой молекулярный вес находят определением осмотического давления, по повышению температуры кипения и понижению температуры замерзания разбавленных растворов полимеров, а также определением числа концевых групп. [12]
Растворы замерзают при более низкой, а кипят при более высокой температуре, чем чистый растворитель. Эти закономерности относятся только к растворам нелетучих веществ. Установлено, что понижение температуры замерзания разбавленного раствора, как и повышение температуры его кипения, зависят только от концентрации раствора, но не зависят от природы растворенного вещества. [13]
Константа замерзания ( криоскопическая постоянная) Кзан, или моляльное понижение температуры замерзания, является величиной, характерной для данного растворителя и независящей от природы растворенного вещества. Физический смысл ее ясен из приведенного уравнения: Хзам - это понижение температуры замерзания раствора, содержащего 1 моль вещества в 1000 г растворителя, при условии, что раствор этой концентрации обладает свойствами идеального и растворенное вещество не диссоциирует и не ассоциирует. Для экспериментального определения / ( зам следует измерить понижение температуры замерзания разбавленных растворов, а затем пересчитать эти данные на 1 моль.