4.4. Растворимость газов, жидкостей и кристаллов в жидкостях. Влияние на растворимость природы компонентов раствора, температуры и давления. Насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы.
4.5. Различные способы выражения концентрации растворов и их взаимные пересчеты.
Молярная концентрация
,
где ν — количество растворённого
вещества, моль;
V — общий объём раствора, л.
Моляльная концентрация
,
где ν — количество
растворённого вещества, моль;
m2 — масса растворителя, кг.
Нормальная концентрация
где ν — количество растворённого вещества, моль;
V — общий объём раствора, литров;
z — число эквивалентности (фактор эквивалентности f_{eq}=1/z).
Титр
,
где m1
— масса растворённого вещества, г;
V — общий объём раствора, мл;
4.6. Растворы неэлектролитов.
Неэлектролиты-вещества, которые в растворенном или расплавленном состоянии не проводят электрический ток.
4.7. Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Явление осмоса в природе. Давление насыщенного пара над раствором. Повышение температуры кипения растворов и понижение температуры кристаллизации. Законы Рауля.
Осмос – самопроизвольная диффузия молекул растворителя через полупроницаемую мембрану при условии разности концентраций раствора по обе стороны мембраны.
Осмотическое давление –давление, которое нужно приложить к раствору во избежание проникновения растворителя в раствор.
Осмотическое давление p достаточно разбавленных коллоидных растворов может быть найдено по уравнению:
П=сRT=(Cm/Na)RT=CmkT или П=СRT уравнение Вант-Гоффа
где V – объем частицы; М – масса одного моля растворенного вещества; с – массовая концентрация.
Если концентрацию растворённого вещества выразить как молярную
С = n/V (число молей растворённого вещества в единице объёма), тогда
Росм ∙V = n∙R∙T или
Pосм = m∙R∙T/M∙V,
R=8,314 Дж/моль∙К (универсальная газовая постоянная).
Это уравнение совпадает с уравнением идеального газа, уравнением Менделеева-Клайперона. Поэтому Вант - Гофф пришёл к выводу, что осмотическое давление равно тому давлению, которое оказывало бы растворённое вещество, если бы оно, находясь в газообразном состоянии при той же температуре, занимало тот же объём, что и раствор.
Законы Рауля. 1 закон: Давление насыщенных паров над раствором меньше, чем давление насыщенных паров над растворителем. Относительное понижение давления насыщенных паров растворителя нвд раствором прямо пропорционально мольной доли раствора при t=const.
(P0А-pА)/p0А=XB компонент А-растворитель
Парциальное давление насыщенного пара i-го компонента над раствором (pi) равно произведению давления насыщенного пара над чистым компонентом (p0i) на мольную долю (xi) этого компонента в растворе:
Pi=P0i*xi
Температура кипения жидкости – температура, при которой давление насыщенных паров жидкости становится равным атмосферному давлению.
2 закон: изменение температуры кипения и замерзания растворов прямо пропорционально моляльной концентрации раствора.
∆Tкип=ECm E-эбуллиоскопическая константа (Е(H2O)=0,52) ∆Tкип-разность между Tкип раствора и растворителя.
∆Tзам=KCm K-криоскопическая константа (K(H2O)=1,86) ∆Tзам-разность между Tзам раствора и растворителя.
Роль осмоса в природе. У растений клетки используют осмос для увеличения объёма вакуоли. Благодаря этому растение становится более упругим.
Следует отметить роль осмоса в переносе питательных веществ в высоких стволах деревьев. Дело в том, что капиллярный перенос у высокорослых деревьев не способен выполнить функцию снабжения питанием.
Роль осмоса также важна для целых биологических систем. Иногда осмос имеет негативное влияние. Например, если в водоёме концентрация соли или других веществ в воде существенно изменится, то все обитатели такой экосистемы могут погибнуть из-за губительного фатального воздействия осмоса.