12.Вопрос

4. Свойства растворов неэлектролитов

По наличию или отсутствию электрической проводимости растворы веществ делят на электролиты – проводящие электрический ток, и неэлектролиты – не проводящие электрический ток, в силу отсутствия в них ионов.

Для описания свойств разбавленных растворов неэлектролитов используют модель идеального раствора.

Идеальным называют раствор, в котором не происходят химические реакции между компонентами, а силы межмолекулярного взаимодействия между компонентами одинаковы.

Образование этих растворов сопровождается нулевым тепловым эффектом, и каждый компонент в растворе ведет себя независимо от других компонентов. К идеальным растворам по свойствам приближаются очень разбавленные растворы неэлектролитов. К общим свойствам таких растворов относятся понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором и температура замерзания, повышение температуры кипения и осмотическое давление.

Допустим, что из раствора при изменении температуры испаряется или кристаллизуется только растворитель, и, что растворенное вещество является неэлектролитом.

7.4.1. Закон Рауля

Над жидкостью всегда имеется пар в результате естественного процесса испарения. Пар, находящийся в равновесии с жидкостью называется насыщенным. При определенных условиях в системе: Н₂О_(ж) = Н₂О_(пар) устанавливается равновесие. Если в эту равновесную систему ввести нелетучее вещество, то концентрация растворителя уменьшится. Это вызовет нарушение равновесия системы. По принципу Ле-Шателье начинает протекать противодействующий процесс, приводящий к конденсации паров воды. Это снижает давления пара. Т.е. давление пара над раствором (р) всегда меньше, чем над чистым растворителем (р₀).  Разность (р₀ – р) = Δр представляет понижение давления пара над раствором. Отношение     (р₀ – р)/р₀ = Δр/р₀ - относительное понижение давления пара над раствором.

В 1887 г. французский физик Рауль, изучая растворы нелетучих жидкостей, установил закон, связывающий понижение давления пара над разбавленными раствораминеэлектролитов с концентрацией:

относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества Δр/р₀ = n/(n + N),

где n – число молей растворенного вещества; N – число молей растворителя.

Из закона Рауля возникают два следствия.

Первое следствие из закона Рауля.

Повышение температуры кипения ΔТ_кип пропорционально моляльности раствора С_m.

ΔТ_кип. = К_эС_m,

где К_э – эбуллиоскопическая постоянная растворителя;

     С_m – моляльная  концентрация раствора;

     ΔТ_кип. = Т_{кип р-ра} – Т_кип._{р-рителя}.

Повышение температуры кипения обусловлено тем, что давление насыщенного пара растворителя над раствором становится равным атмосферному давлению (условие кипения жидкости) при более высокой температуре, чем в случае чистого растворителя.

Второе следствие из закона Рауля.

Температура замерзания (кристаллизации) раствора ниже температуры замерзания (кристаллизации) чистого растворителя.

Это обусловлено более низким давлением пара растворителя над раствором, чем над чистым растворителем. Понижение температуры  замерзания (кристаллизации) Т_зампропорционально моляльности раствора

ΔТ_зам = К_к С_m ,

где К_к – криоскопическая постоянная, зависящая от природы растворителя.

Используя эти уравнения можно определить молярную массу вещества по повышению температуры кипения раствора (метод эбуллиоскопии) или по понижению температуры замерзания раствора (метод криоскопии). Для этого экспериментально определяют повышение температуры кипения или замерзания раствора. Если известна масса растворенного вещества m_B и растворителя m_A, то молярную массу растворенного вещества М_В определяют по уравнению

М_в = 10³Кm_B/(m_AΔT).