21. Процеси кипіння та замерзання розчинів. Закони Рауля. Антифризи, їх застосування в автомобільному транспорті

 Температура кипіння і замерзання розчинів

У прямій залежності від тиску насиченої пари розчину нелеткої речовини знаходиться температура кипіння розчину.

Температурою кипіння рідини є температура, за якої тиск її парів стає рівним зовнішньому тиску (так, при 101,3 кПа температура кипіння води дорівнює 1000С, бензолу 800С).

Зниження тиску пари розчинника в результаті розчинення в ньому речовини означає необхідність підвищення температури розчину для відновлення порушеної рівноваги „рідина - пара”. Тоді температура кипіння розчину буде вищою за температуру кипіння розчинника.

Зі зниженням тиску пари над розчином пов'язана більш низька температура замерзання розчину у порівнянні з чистим розчинником (температура твердіння (замерзання) - це температура, за якої тиск пари над рідиною стає рівним тиску пари над твердою фазою). Температура твердіння розчину відповідає виділенню з нього першого кристалика твердої фази.

Оскільки для розбавлених розчинів зниження тиску пари пропорційно концентрації, то і підвищення температури кипіння, і зниження температури твердіння (замерзання) розбавлених розчинів пропорційно їх концентрації:

"Tкип = Е"m

"Tзам = К"m

де Е - ебуліоскопічна стала; К - кріоскопічна стала; m - моляльна концентрація розчину.

Константи Е і К не залежать від природи розчиненої речовини, а характеризують тільки розчинник.

Оскільки "Tкип і "Tзам змінюються пропорційно числу молів розчиненої речовини, а кожний моль містить однакове число молекул (6,02· 1023), то ці характеристики розчину залежать тільки від числа частинок розчиненої речовини. Звідси випливає другий закон Рауля:

підвищення температури кипіння і зниження температури замерзання (твердіння) розчинів пропорційні числу частинок розчиненої речовини і не залежать від її природи.

Зако́н Рау́ля (рос. закон Рауля; англ. Raoult’s law; нім. Raoultsches Gesetz n) — парціальні тиски р_і пари кожного з компонентів ідеального розчину при постійній температурі є пропорційними до молярних часток цих компонентів в рідкій фазі  :

,

де   — пружність пари чистого розчинника.

Залежність зниження тиску пари розчинів від їхньої концентрації виражається першим законом Рауля (1887р.): відносне зниження тиску насиченої пари над розчином прямопропорційне мольній частці розчиненої речовини.

Другий закон Рауля: підвищення температури кипіння, або зниження температури замерзання розчину прямопропорційне молярній концентрації розчиненої речовини. Коефіцієнти пропорційності називають відповідно ебуліоскопічна і кріоскопічна сталі. Значення коефіцієнтів залежать лише від природи розчинника.

Антифриз  — водні розчини деяких речовин (етиленгліколю, пропіленгліколю, гліцерину, неорганічних солей), що не замерзають при температурах нижчих 0°C; застосовують всистемах охолодження автомобілів при температурах навколишнього повітря від −75° до 0 °C. Застосовується як добавка до палив машин і механізмів в кліматичних зонах з низькими температурами.