2.2. Физико-химические свойства растворов неэлектроитов

2.2.1. Осмотическое давление разбавленных растворов

Осмотическое давление прямо пропорционально молярной концентрации раствора ( ) и абсолютной температуре (Т). Эта зависимость дается уравнением Ванг-Гоффа:

,

где R - универсальная газовая постоянная, значение которой определяется принятыми единицами измерения. Если давление изме­рять в Па, а объем в , то R = 8.3144 Дж , Т - абсолютная температура.

Поскольку = n/V ,то уравнение Вант - Гоффа аналогично уравне­нию Менделеева - Клапейрона, которое характеризует газовое состояние вещества:

= ,

где n - число молей растворенного вещества;

V - объем раствора.

Заменяя в выражении Р = его выражением по формуле для моляр­ной концентрации:

,

где m - масса растворенного вещества;

М - молярная масса растворенного вещества;

получим формулу, удобную для вычисления молярной массы растворенного вещества.

Пример 1. Вычисление осмотического давления растворов.

Определить величину осмотического давления раствора, если в 500 мл раствора содержится 1.8 г глюкозы при-25 °С.

Решение. Осмотическое давление раствора определяют согласно закону Вант - Гоффа:

.

В 0.5 л раствора содержится 1.8 г глюкозы, молярная масса которой равна 180 г . Следовательно, в 0.5 л раствора содержится n= 1.8 : 180 = 0.01 моль глюкозы.

Осмотическое давление этого раствора глюкозы:

= 0.49 Па.

Пример 2. Вычисление молярной массы неэлектролита по относи­тельному понижению давления пара растворителя над раствором.

Навеска вещества массой 12.42 г растворена в воде объемом 500 мл. Давление пара полученного раствора при 20 °С равно 3732.7 Па. Давление пара воды при той же температуре 3742 Па. Как по этим данным найти мо­лярную массу (М) растворенного вещества?

Решение. Для определения М надо вычислить n, пользуясь законом Рауля:

, откуда n = ,

так как и N = = 27.78 моль, то

n = = 0.069 моль.

Поскольку n = , то M = = = 180 г .

2.2.2. Давление пара разбавленных растворов неэлектроитов. Первый закон Рауля.

Давление пара растворов ниже давления пара чистых растворителей при той же температуре. Понижение давления пара , отнесенное к ( / ) называют относительным понижением давления насыщенного пара раствора.

Закон Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества,

т.е, ,

где N и n - количества растворителя и растворенного вещества соответственно.

Закон Рауля используют для определения молярной массы вещества.

Пример 1. Вычисление давления пара растворителя над раствором. Определите давление пара растворителя над раствором, содержащим 1.212•10²³ молекул неэлектролита в 100 г воды при 100 °С. Давление пара воды при 100°С равно 1.0133 • 10³ Па.

Решение. Относительное понижение давления пара растворителя над раствором согласно закону Рауля выражается соотношением . Количество растворителя N и растворенного вещества n находим :

N = n = .

Давление пара над раствором :

Р = = 1.0133 - .0133 = 0.98 Па.

Пример 2. Вычисление молярной массы неэлектролита по относительному понижению давления пара растворителя над раствором.

Рассчитайте молярную массу неэлектролита, если 28.5 г этого вещества, растворенного в 785 г воды, вызывают понижение давления пара воды над раствором на 52.37 Па при 40 °С. Давление водяного пара при этой же темпе­ратуре равно 7375.9 Па.

Решение. Относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно

Находим: N = = = 43.56 моль; n = = ,

здесь - неэлектролита, молярная масса которого г .

; 0.309 + 0.202 = 28.5.

0.309 = 28.298; = 91.58 г .

Молярная масса неэлектролита равна 92 г .