Давление пара растворов

При данной температуре давление насыщенного пара над каждой жидкостью – величина постоянная. Опыт показывает, что при растворении в жидкости какого-либо из веществ давление насыщенного пара этой жидкости понижается, т.е. давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем при той же температуре.

В 1881 году французский физик Рауль, изучая растворы различных нелетучих веществ, установил закон, связывающий понижение давления над разбавленными растворами неэлектролитов с концентрацией:

«Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворённого вещества»

,

где – давление насыщенного пара над чистым растворителем, – давление насыщенного пара растворителя над раствором, – мольная доля растворённого вещества. Из приведенного уравнения следует, что с увеличением содержания нелетучего растворенного вещества давление пара растворителя уменьшается. Из закона Рауля возникает два следствия:

1. Температура кипения раствора выше, чем температура кипения растворителя

.

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

,

где – эбуллиоскопическая константа,

– криоскопическая константа,

– моляльность,

– повышение или понижение температуры кипения или кристаллизации раствора ( – температура кипения или кристаллизации чистого растворителя, – раствора).

В разбавленном растворе нелетучего неэлектролита выкипает растворенного вещества (при кипении) или кристаллизуется (при замерзании) только растворитель, вследствие чего концентрация раствора в ходе кипения или кристаллизации возрастает, что и приводит к ещё большему повышению температуры кипения (так как условием кипения жидкости является равенство давления насыщенного пара раствора атмосферному), что достигается при более высокой температуре, или снижением температуры кристаллизации (замерзания).

Следует отметить, что константы и зависят только от природы растворителя.

Из уравнений и можно определить молярную массу растворенного вещества. Если известна моляльность , экспериментально найдена величина (повышение температуры кипения или понижение температуры кристаллизации)

,

где и – массы растворителя и расворенного вещества, или .

Для воды ,

Осмотическое давление

Процесс перемещения веществ, приводящий к выравниванию их концентрации, обусловленный тепловым движением частиц, называется диффузией.

Рассмотрим диффузию между раствором и растворителем или двумя растворами различной концентрации, разделёнными полупроницаемой перегородкой, проницаемой для молекул растворителя и задерживающей частицы растворенного вещества.

Диффузия молекул растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану) называется осмосом.

h

H₂O

Давление, которое нужно приложить к раствору и достаточное, чтобы растворитель не проникал в раствор, называется осмотическим.

Осмотическое давление равно тому давлению, которое бы производило растворенное вещество, если бы оно в виде идеального газа занимало тот же объем, что и в растворе при той же температуре

( )

Раствор поднимается по трубке до тех пор, пока число молекул растворителя, диффундирующих во взаимопротивоположных направлениях, не станет одинаковым.

Осмотическое давление, осмос, имеет большое значение в процессах жизнедеятельности различных организмов, определяя распределение растворенного вещества и воды в тканях.

При уменьшении в организме воды возникает чувство жажды, утоление которой восстанавливает водно-солевое равновесие и осмотическое давление крови.

От осмотического давления зависит всасывающая сила клетки, достигая при 6 % влажности окружающей среды (400 атм), чтобы обеспечить необходимое для прорастания поглощение воды из сравнительно сухой почвы.

Гиперфильтрация – обратный осмос – это движение растворителя через полупроницаемую перегородку от более концентрированного раствора к менее концентрированному под действием специально создаваемого давления, превышающим осмотическое давление обоих растворов (используется для очистки сточных вод, опреснения воды).

Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются изотоническими.

Если осмотическое давление выше внутриклеточного, оно называется гипертоническим, если ниже внутриклеточного – гипотоническим.

Среднее осмотическое давление крови при 36°С равно 780 кПа.