6. Властивості ідеальних розчинів

Важливою властивістю рідини є тиск її насиченої пари.

Для чистої рідини тиск насиченої пари залежить тільки від температури, для розчинів - від температури і концентрації.

Вода, що міститься в закритій посудині при сталій температурі, випаровується. Цей процес веде до рівноваги випаровування  конденсація.

Тиск насиченої пари називається пружністю пари.

Розчиняючи речовину в даному розчиннику, ми зменшуємо число молекул розчинника в одиниці об'єму, отже, зменшується число молекул, що вилітають в одиницю часу з рідкої фази в газоподібну.

Рівновага між рідиною і парою встановиться при меншій концентрації пари, тобто при меншому її тиску.

Тиск насиченої пари розчинника над розчином завжди менший, ніж над чистим розчинником.

6.1. Закон Рауля:

для розбавлених розчинів тиск насиченої пари розчинника над розчином P₂ пропорційний його молярній частці N₁ в розчині.

Відносне зниження пружності пари розчинника над розчином дорівнює мольній частці розчиненої речовини N₂

Закон Рауля

Закон Рауля справедливий тіль-ки для гранично розведених розчинів неелектролітів і нелетких розчи-нених речовин.

7. Підвищення температури кипіння розчинів. Ебуліоскопія.

Кипіння рідини починається тоді, коли пружність пари досягає зовнішнього тиску

Залежність тиску пари чистої води - АВ і розчинів -А₁В₁, А₂В₂ від температури. Для розчину пружність пари досягне зовнішнього тиску при вищій температурі (Т₁, Т₂), ніж для води (Т₀).

Температура кипіння розчину вища від температури кипіння розчинника.

ΔТ_к = Т_к1 – Т_к0

ΔТ_к – підвищення температури кипіння розчину

За фізичним змістом ε - це підвищення температури кипіння розчину, який містить 1 моль розчиненої речовини в 1000 г розчинника.

8. Зниження температури замерзання розчинів. Кріоскопія.

Рідина замерзає тоді, коли тиск її пари дорівнює тиску пари відповідної твердої фази.

Експериментально встановлено, що температура замерзання розчину нижча від температури замерзання розчинника.

Температура кристалізації тим нижча, чим більша концентрація розчину

Ебуліоскопічна та кріоскопічна стала залежить тільки від природи розчинника

На цьому грунтуються ебуліоскопічний та кріоскопічний методи визначення молекулярної маси

9. Тиск насиченої пари в ідеальних системах, утворених леткими компонентами

Ідеальними називають розчини, утворені компонентами, в яких сили взаємодії між однорідними та різнорідними молекулами однакові.

Наприклад, у ідеальному розчині, що складається з компонентів А та В, сили взаємодії між молекулами А-А, В-В та А-В однакові. Тобто властивості окремих компонентів в індивідуальному стані не відрізняються від їх властивостей в розчинах.

Якщо ідеальний розчин складається з двох летких компонентів, то закон Рауля буде справедливий, як для розчинника, так і для розчиненої речовини.

За сталої темпера-тури тиск пари над ідеальним розчином є лінійною функцією концентрації розчину.

Загальний тиск пари дорівнює сумі парціа-льних тисків компо-нентів.

10 . Реальні розчини. Відхилення від закону Рауля

Реальні розчини не підпорядковуються законам ідеальних розчинів.

Якщо тиск пари над реальним розчином більший, ніж над ідеальним розчином того ж складу, відхилення від закону Рауля називають позитивним, а якщо тиск менший – має місце негативне відхилення.

а – позитивні відхилення б – негативні відхилення

10.1. Позитивні відхилення від закону Рауля

Позитивні відхилення виникають, коли енергія взаємодії різнойменних молекул (А-В) менша, ніж однойменних (А-А, В-В). Сила взаємодії між молекулами в розчині менша і вони легше переходять в пару. Утворення такого розчину супроводжується поглинанням тепла та збільшенням об’єму.

Гексан – спирт ( C₆H₁₄ – C₂H₅OH)

10.2. Негативні відхилення від закону Рауля

Негативні відхилення виникають, коли енергія взаємодії різнойменних молекул (А-В) більша, ніж однойменних (А-А, В-В). Сила взаємодії між молекулами в розчині більша і вони важче переходять в пару. Утворення такого розчину супроводжується виділенням тепла та зменшенням об’єму.

Етер - хлороформ (C₂H₅-O-C₂H₅ - CHCl₃)

11. Рівновага пара-рідина. Закони Коновалова.

Д.П. Коновалов, досліджуючи склад насиченої пари бінарних систем, будував діаграми, які отримали назву діаграм Коновалова. Існує два типи діаграм:

тиск насиченої пари як функція складу розчину і пари;

температура кипіння як функція складу пари і розчину.

12. Перший закон Коновалова

Насичена пара порівняно з рівноважнім розчином збагачена тим компонентом, додавання якого до розчину збільшує тиск насиченої пари над розчином або зменшує температуру його кипіння.

13. Другий закон Коновалова

Максимуму на діаграмі склад-пружність пари відповідає мінімум на діаграмі склад-температура кипіння рідкої суміші, і навпаки.

У точках максимуму або мінімуму склад пари і рідкої суміші однаковий. Такі суміші називаються азеотропними.

Азеотропні суміші – це суміші, які відповідають екстремумам, мають постійну температуру кипіння і переганяються, як чисті речовини без зміни складу.

Прикладом азеотропної суміші можуть бути розчин етилового спирту у воді (96%), розчин соляної кислоти (20,24%) та інші.

Азеотропи з мінімумом температури кипіння зуст-річаються частіше, ніж з максимумом. До них належать: вода — етанол, ацетон — метанол, бензол — оцтова кислота та інші. Прикладами азеотропів з максимумом температури кипіння можуть бути хлороформ — ацетон, вода — мурашина кислота, вода — фтороводень.

РОЗЧИНИ ЕЛЕКТРОЛІТІВ

Наприкінці XIX ст. перед хімією розчинів постали питання, пов’язані з тим, що закони Рауля і принцип Вант-Гоффа не виконуються для розчинів, які проводять електричний струм - розчинів електролітів. Узагальнюючи експериментальні дані, Вант-Гоф прийшов до висновку, що ці розчини поводять себе так, нібито вони містять більше частинок розчиненої речовини, ніж це витікає з їх концентрації

Підвищення Т_кип, зниження Т_з, осмотичний тиск для розчинів електролітів завжди більші, ніж розраховані теоретично. Для врахування цих відхилень у відповідні рівняння Вант - Гофф ввів поправку - ізотонічний коефіцієнт.