24. Осмос и осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Изотонический коэффициент.

О́смос — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).

Осмотическое давление

Рассмотрим ситуацию, при которой частично проницаемая мембрана (т. е., такая, через которую могут проходить лишь мелкие объекты, например, молекулы растворителя, но не крупные — например, молекулы растворённого вещества) разделяет чистый растворитель и раствор (или два раствора с разными концентрациями). Тогда молекулы растворителя находятся практически в равных физических условиях по обе стороны мембраны, однако в более насыщенном растворе некоего вещества их концентрация, разумеется, меньше, чем в более разбавленном (в котором меньше места в растворе занимают молекулы растворённого вещества). Следовательно, со стороны менее насыщенного раствора через мембрану диффундирует большее число молекул, чем с противоположной стороны. А это значит, что растворитель попросту переходит из менее насыщенного раствора в более насыщенный, разбавляя его (выравнивая концентрации обоих растворов) и создавая давление на мембрану. Процесс этот (он называется осмосом) можно прекратить, оказав определённое давление на более насыщенный раствор (например, при помощи поршня) —— это давление и называется осмотическим давлением.

Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются изотоническими.

Определить осмотическое давление раствора можно по формуле, полученной в 1886 году Я. Х. Вант-Гоффом:

π = C_Mв-ва · R · T, где

C_Mв-ва — молярная концентрация раствора, выраженная в , а не в , как обычно;

R — универсальная газовая постоянная;

T — термодинамическая температура системы.

25. Понижение температуры замерзания растворов. Криоскопическая постоянная.

26. Повышение температуры кипения растворов. Эбулиоскопическая постоянная.

С давлением насыщенного пара тесно связаны такие свойства растворов, как температура кипения и температура замерзания. Жидкость закипает тогда, когда давление насыщенного пара над ней равно внешнему (атмосферному) давлению. Жидкость замерзает тогда, когда давление ее насыщенного пара над жидкостью будет равно давлению насыщенного пара над твердой фазой (льдом). Так как давление насыщенного пара над раствором меньше, чем над чистым растворителем (водой), то для закипания раствора требуется более высокая, а для замерзания – более низкая температура, чем для растворителя (воды) (рис.1). II закон Рауля или следствия из I закона Рауля: “Повышение температуры кипения tкип или понижение температуры замерзания (кристаллизации) tзам растворов по сравнению с чистым растворителем прямо пропорционально моляльности раствора” tкип = E Cm; (5) tзам = К Cm; (6) Cm= , nв= (7) где Е– эбулиоскопическая (эбулиометрическая) константа, кгградмоль-1, К – криоскопическая (криометрическая) константа, кгградмоль-1, Сm – моляльность, моль/кг.

Измерение температур кипения и замерзания растворов лежит в основе эбулиоскопического и криоскопического методов определения молярных (молекулярных) масс веществ.  Подставив в уравнения (5) и (6) данные выражения (7), можно рассчитать молярную массу (г/моль) растворенных веществ - неэлектролитов по формулам:  или , где К и Е – криоскопическая и эбулиоскопическая константы, кгградмоль–1; tзам – понижение температуры замерзания и tкип.– повышение температуры кипения, определенные экспериментально, mв – масса растворенного вещества, г; mр-ля – масса растворителя, кг.