5.2 Свойства растворов неэлектролитов

К общим (коллигативным) свойствам растворов неэлектролитов относятся:

• понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором;

• понижение температуры замерзания (кристаллизации) растворов;

• повышение температуры кипения растворов;

• осмотическое давление.

5.2.1 Осмотическое давление

Самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемую мембрану, разделяющую раствор и растворитель или два раствора с различной концентрацией растворенного вещества, называется осмосом. Количественно осмос характеризуется осмотическим давлением, равным силе, приходящейся на единицу площади поверхности мембраны. Осмотическое давление возрастает с увеличением концентрации растворенного вещества и температуры.

Вант-Гофф предполагал, что для осмотического давления можно применить уравнение состояния идеального газа.



Откуда ,

где  – осмотическое давление, кПа

с – молярная концентрация раствора, моль/л

ν – количество растворенного вещества, моль

V – объем раствора, л

R – молярная газовая постоянная, 8,31 .

Осмотическое давление разбавленного раствора численно равно тому давлению, которое производило бы данное количество растворенного вещества, занимая в виде газа при данной температуре объем, равный объему раствора.

Пример 1. Вычислите осмотическое давление раствора при температуре 22^OC, в 1,2 л которого содержится 20,5 мг сахара С₁₂Н₂₂О₁₁.

Решение. Вычисляем молярную концентрацию раствора

M(С₁₂Н₂₂О₁₁)=342 г/моль; T=273+22=295 К.

Отсюда =сRT=510^-58,31295=0,122 (кПа)=122 (Па).

Пример 2. В 250 мл раствора содержится 17 мг растворенного вещества. Осмотическое давление раствора при температуре 27^oC равно 1,84 кПа. Вычислите молярную массу вещества.

Решение. Из формулы Вант-Гоффа выведем величину М и подставляем данные условия задачи:

; T=273+27=300К.

Отсюда

5.2.2 Давление пара растворителя над разбавленными растворами

неэлектролитов

Давление пара растворителя над раствором ниже давления его пара над чистым растворителем при той же температуре. Согласно закону Рауля понижение давления насыщенного пара растворителя А над раствором P_А пропорционально молярной доле растворенного нелетучего вещества В.

Если Р_o – давление насыщенного пара растворителя над чистым раство- рителем,

Р – давление насыщенного пара растворителя над раствором,

Р_о – Р =P – понижение давления насыщенного пара растворителя,

ν_В – количество растворенного вещества, моль,

ν_А – количество растворителя, моль,

_В=- молярная доля растворенного вещества,

тогда

Закон Рауля может быть выражен формулой

, если   молярная доля растворителя.

Пример 3. Рассчитайте давление насыщенного пара бензола С₆Н₆ над раствором нафталина С₁₀Н₈ в бензоле при температуре 40^оС, если в 400 г раствора содержится 128 г нафталина, а давление насыщенного пара чистого бензола при данной температуре равно 24,15 кПа.

Решение. Для решения задачи следует применить закон Рауля в виде

, вычислив молярную долю бензола.

М(С₆Н₆) = 78 г/моль

М(С₁₀Н₈) = 128 г/моль

m(С₆Н₆) = 400  128 = 272 (г).

ν(С₆Н₆)=(моль)

ν(С₁₀Н₈)=(моль)

_(С6Н6)=

Отсюда

(кПа).