3.2.3. Осмос. Осмотическое давление

Односторонняя диффузия вещества растворителя через полупроницаемую мембрану называется осмосом. Давление, обеспечивающее такое перемещение называется осмотическим ( ). Голландский физико-химик Вант-Гофф показал зависимость величины осмотического давления от концентрации и температуры раствора:

P_осм = i · C_B · R · T кПа,

где P_осм – осмотическое давление (760 мм. рт. столба = 1 атм. = 101,325 кПа); C_B – молярная концентрация (молярность) раствора; R – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура (К).

T = t°С + 273 (t° – температура в шкале Цельсия).

3.2.4. Количественные характеристики растворов электролитов. Закон растворения

Все электролиты в зависимости от степени диссоциации ( ) делятся на сильные, слабые и электролиты средней силы. Степень диссоциации определяется как:

≥ 0,33 для сильных электролитов. К сильным электролитам относятся сильные кислоты (HCl, HClO₃, HClO₄, HBr, HI, HIO₃, H₂SO₄, HNO₃, H₂CrO₄, H₂Cr₂O₇, HMnO₄, H₂MnO₄), сильные основания (NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, LiOH) и растворы солей.

Диссоциация сильных электролитов характеризуется кажущейся степенью диссоциации:

(В отн. Единицах, если умножить на 100%, то в %).

< 0,02 для слабых электролитов. К слабым электролитам относятся слабые кислоты (HF, HClO, HClO₂, HNO₂, H₂S, H₂SO₃, H₂S₂O₃, H₃PO₄, H₂CO₃, HCN, CH₃COOH и др.), слабые основания (NH₄OH, Fe(OH)₂, Zn(OH)₂, Cu(OH)₂, Pb(OH)₂, Mg(OH)₂ и т. д.) и растворы некоторых солей, например HgCl₂, Fe(CNS)₃.

Электролиты с 0,02 ≤ < 0,33 являются электролитами средней силы. Таких веществ не много. Типичным примером является фтористоводородная (плавиковая) кислота HF.

Кинетическая константа равновесия процесса диссоциации слабого электролита называется его константой диссоциации ( ). – справочная характеристика вещества слабого электролита.

Степень диссоциации слабого электролита связана с его константой диссоциации законом разбавления (законом Оствальда):

При ступенчатой диссоциации электролита каждая ступень характеризуется своей константой диссоциации и значением степени диссоциации:

(I ступень диссоциации)

(II ступень диссоциации)

Типичная ошибка: поиск и использование закона растворения для сильных электролитов.

3.2.5. Произведение растворимости. Условие образования осадка

Для веществ труднорастворимых электролитов существует количественная мера их растворимости – произведение растворимости (ПР).

ПР – это произведение в насыщенном растворе молярных концентраций ионов, на которые диссоциирует молекула труднорастворимого электролита. Значения произведений растворимости труднорастворимых веществ (при комнатной температуре) приведены в справочных таблицах. Например,

для AgCl Ag⁺ + Cl^─, ПР = [Ag⁺]_Н ∙ [Cl^─]_Н = 1,78 ∙ 10^─10;

для BiI₃ Bi³⁺+ 3I^─, ПР = = 8,1 ∙ 10^─19.

Индекс «н» у символа концентрации определяет отношение концентрации к насыщенному раствору. Таким образом для любого труднорастворимого вещества состава A_nB_m, диссоциирующего по схеме:

,

ПР = .

Поскольку осадок выпадает из пересыщенных растворов, то условием образования осадка является превышение произведения молярных концентраций ионов труднорастворимого вещества в конкретном растворе над величиной ПР, т.е. > ПР(A_nB_m)_таб.