Тема 6. «Свойства растворов неэлектролитов»

6.1 Содержание программы Давление  насыщенного  пара  разбавленных  растворов. Температура кристаллизации разбавленных растворов. Температура кипения разбавленных растворов. Осмотическое давление разбавленных растворов

Уровень теоретической и практической подготовки Студент должен знать понятия электролитов и неэлектролитов, основные физико-химические свойства разбавленных растворов неэлектролитов, законы Вант - Гоффа и Рауля. Студент должен уметь выполнять расчеты осмотического давления, давления насыщенного пара, температуры кипения и замерзания растворов.

6.2 Методические рекомендации к теме

Неэлектролитами называются вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток. К ним относятся вещества с молекулярным строением (большинство органических веществ, газы и т.д.). Разбавленные растворы неэлектролитов обладают рядом коллигативных свойств, которые широко используются для определения молекулярной массы растворенного вещества. Данные свойства выразаются следующими законами: 1) закон Вант-Гоффа: осмотическое давление раствора прямо пропорционально его молярной концентрации: где Р - осмотическое давление раствора, кПа; С - молярная концентрация раствора; R – универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/(моль·К); Т – температура, К; 2) первый закон Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества: где р₀ - давление насыщенного пара над чистым растворителем, р - давление насыщенного пара растворителя над раствором; N – молярная доля растворенного вещества рассчитывается по формуле:

3) второй закон Рауля: повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания разбавленных растворов неэлектролитов прямо пропорциональны моляльной концентрации растворенного вещества: где Е - эбуллиоскопическая постоянная, К – криоскопическая постоянная, m – моляльная концентрация, моль/кг. Моляльная концентрация (моляльность) показывает, какое количество растворенного вещества содержится в 1 кг растворителя. Ее можно рассчитывать по формуле: где m_в-ва – масса растворенного вещества, г; m_р-ля – масса растворителя, г; М – молярная масса вещества, г/моль. 6.3 Примеры решения задач Задача 1. Вычислите осмотическое давление раствора, содержащего в 1,5л 50г глюкозы при 25⁰С. Решение: 1) Рассчитываем молярную концентрацию раствора по формуле 16: 2) Осмотическое давление рассчитываем по формуле 34: Задача 2. При некоторой температуре давление пара над раствором, содержащем 62г фенола С₆Н₅ОН в 60 молях эфира, равно 50,7 кПа. Определите давление пара эфира при этой температуре. Решение: 1) Рассчитываем количество фенола: 2) Определяем молярную долю фенола по формуле 36: 3) Из формулы 35 выражаем и рассчитываем давление пара эфира:

Задача 3. При растворении 6г некоторого неэлектролита в 200г воды температура кипения повышается на 0,26°. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Решение: 1) Эбуллиоскопическую константу воды берем из приложения 3. Из формулы 38 выразим и рассчитаем моляльность раствора : 2) Молярную массу выражаем из формулы 39:

Задача 4. К 4л воды прилили 1л метанола (ρ=0,8 г/мл). Полученный раствор залили в радиатор автомобиля. Рассчитайте минимальную температуру, при которой автомобиль можно оставлять на открытом воздухе не опасаясь, что вода в радиаторе замерзнет. Решение: 1) По известной плотности рассчитаем массу метанола: Так как плотность воды равна 1 г/мл, масса воды равна 4000г 2) Рассчитаем моляльность полученного раствора по формуле 39: 3) По закону Рауля (38) рассчитываем понижение температуры замерзания: Криоскопическую константу берем из приложения 3. 4) Так как температура замерзания воды равна 0⁰С, температура замерзания раствора t_зам = 0 – 11,625 = -11,625⁰С. Следовательно автомобиль можно на открытом воздухе оставлять до -10⁰С.