2. Розбавлені розчини неелектролітів. Закони ідеальних розчинів

Розчини, утворення яких не супровождується зміною обʼєму системи, а також тепловими ефектами (Н = 0, V = 0) називають ідеальними.

Властивості ідеальних розчинів, подібно до властивостей сумішей ідеальних газів, не залежать від природи розчиненої речовини, а визначаються лише концентрацією. До моделі ідеального розчину наближаються дуже розбавлені розчини неелектролітів (розбавлений розчин глюкози у воді, розчин нафталіну у бензолі, тощо) та розчини близьких за хімічними та фізичними властивостями неполярних речовин (розчин толуола у бензолі, розчин пропанола у етанолі). Властивості розчинів, які не залежать від природи розчиненої речовини, а визначаются кількостю частинок у розчині, називають колігативними. Ідеальні розчини мають чотири колігативні властивості.

1. Тоноскопічний закон Рауля

Тиск насиченої пари – це тиск, при якому (при певній температурі) досягається динамічна рівновага, коли швидкість випаровування рідини дорівнює швидкості конденсації пари над рідиною. Якщо розчинити нелеткий компонент у розчин-нику, тиск насиченої пари розчинника зменшиться, із-за зменшення концентрації розчинника у розчині.

Зниження тиску пари над розчином пропорціонально мольній частці розчиненої речовини.

 Р = Р₁⁰ – Р₁ = Р₁⁰ (2)

де (2) – мольна частка нелеткого розчиненного компонента.

2. Кріоскопічний та ебуліоскопічний закони Рауля

Зниження тиску пари розчинника над розчином, яке зумовлене присутністю нелеткої розчиненої речовини, впливає на температуру кипіння і замерзання розчину. Температура кипіння рідини – це така температура, при якій тиск насиченої пари над рідиною дорівнює зовнішньому. Температура замерзання (кристалізації) – така температура, при якій тиск насиченої пари над рідиною дорівнює тиску насиченої пари над випадаючими з неї кристалами твердої фази розчинника.

Підвищення температури кипіння і зниження температури замерзання розбавлених розчинів неелектролітів прямо пропорційне моляльній концентрації розчиненої речовини

Т_кип = К _еб С_mВ Т_зам = К_крС_mВ,

де К_еб та К_кр – коефіцієнти пропорційності. Вони є сталими величинами для кожного розчинника і чисельно дорівнюють тому підвищенню температури кипіння або зниженню температури замерзання, яке спостерігається для ідеального одномоляльного розчину. Наприклад, для води К_еб = 0,52, К_кр = 1,85; для ацетатної кислоти К_еб = 3,07 , К_кр = 3,9.

Цей закон Рауля є основою для експериментальних методів визначення молярних мас розчинених речовин. Метод, що грунтується на підвищенні температури кипіння розчинів називають ебуліометрією, на сниженні температури замерзання – кріометрією.

С_m(2) = ν(2) : = · ,

де m(2) – маса (наважка) розчиненої речовини 2, М(2) – її молярна маса , m(1) – маса (наважка) розчинника.

М(2) = К _еб m(2)1000/ t ^.m(1) М(2) = К_кр m(2)1000/ t ^.m(1).

Приклад 1. Розчин камфори масою 0,552 г в 17 г етера кипить при температурі на 0,461 С вище, ніж чистий етер. К_еб етера = 2,16 С. Визначити молярну масу камфори.

Розвязання:

М(камфори) – ?

М(камфори) = К _еб m_B1000/ t ^.m_роз-ка = (2,16^.1000^.0,552):0,461^.17 = 155,14(г/моль).

Відповідь: М(камфори) = 155,14(г/моль).