Тиск пари розбавлених розчинів. Закон Рауля

Тиск пари над розчином нелеткої речовини в будь - якому розчиннику завжди нижче, ніж над чистим розчинником при одній і тій же температурі.

Згідно закону Рауля, відносне зниження тиску пари розчинника над розчином (депресія розчину) дорівнює молярній частці розчиненої речовини N_b:

(p_A⁰ – p_A ) / p_A⁰ = n_b / (n_a + n_b) = N_b

де p_A⁰ – тиск пари над чистим розчинником за даної температури; p_A – парціальний тиск пари розчинника над розчином за тієї ж температури; n_a – число молей розчинника; n_b – число молей розчиненої речовини.

Таким чином, відносне зниження тиску пари розчинника над розчином (депресія розчину) залежить тільки від концентрації розчину, але не залежить від температури. Для розбавлених розчинів n_b по порівнянню з n_a мало і тому його величиною в знаменнику рівняння можна нехтувати.

Тоді (p_A⁰ – p_A ) / p_A⁰ = n_b / n_a

При дисоціації молекул розчиненої речовини у формули перед n_b ставлять ізотонічний коефіцієнт:

(p_A⁰ – p_A ) / p_A⁰ = і n_b / (n_a + і n_b)

(p_A⁰ – p_A ) / p_A⁰ = і n_b / n_a

Замерзання і кипіння розчинів (фазові переходи)

Внаслідок зниження тиску пари розчинника над розчинами нелетких або малолетких речовин температури замерзання розчинів нижчі, а температури їх кипіння вищі, ніж у чистих розчинників. Зниження температури замерзання розчину Тз, яке дорівнює різниці температур замерзання розчинника і розчину, прямо пропорційне моляльній концентрації С розчиненої речовини:

Т_з = Т_{з розчинника} - Т_{з розчину}

Т_з = Е_з С або Т_з = Е_з (g / M )

де Е_з – молекулярне зниження температури замерзання розчинника або кріоскопічна стала,

М – молекулярна маса розчиненої речовини,

g – маса розчиненої речовини у 1000г розчинника.

Для розчинів електролітів у формули вводять ізотонічний коефіцієнт і

Т_з = і Е_з С або Т_з = і Е_з (g / M )

Звичайно беруть не 1000 г розчинника, а значно меньшу його кількість G (г) і розчиняють в ньому невелике навішування речовини m.

Тоді формули записують так:

Т_з = Е_з m 1000 / G М Т_з = і Е_з m 1000 / G М

Визначивши дослідним шляхом зниження температури замерзання розчину і використовуючи формулу Т_з = Е_з m 1000 / G М, можна розрахувати молекулярну масу розчиненої речовини — неелектроліту або по формулі Т_з = і Е_з m 1000 / G М ізотонічний коефіцієнт і по формулі і = 1 + (К – 1) уявну ступінь дисоціації електролітів (метод кріоскопії). Формулу Т_з = Е_з m 1000 / G М можна використовувати також для визначення температури плавлення сплавів.

Підвищення температури кипіння розчину Т_к , рівне різниці між температурами кипіння розчину

(Т_{к розчину}) і розчинника (Т_{к розчиннника}), прямо пропорційне моляльній концентрації розчиненої речовини:

Т_к = Т_{к розчину} - Т_{к розчинника}

Т_к = Е_к С або Т_к = Е_к (g / M )

де Е_к – молекулярне підвищення температури кипіння розчинника або ебуліоскопічна стала,

М – молекулярна маса розчиненої речовини,

g – маса розчиненої речовини у 1000г розчинника.

Для розчинів електролітів у формули вводять ізотонічний коефіцієнт і

Т_к = і Е_к С або Т_к = і Е_к (g / M )

Визначивши дослідним шляхом підвищення температури кипіння розчину порівняно з чистим розчинником, з формули Т_з = Е_з m 1000 / G М для неелектроліту або Т_з = і Е_з m 1000 / G М для електроліту обчислюємо молекулярну масу розчиненої речовини (метод ебуліоскопії).

Кріоскопічні і ебуліоскопічні сталі Е_з , Е_к є сталими розчинників, наведені в довідниках. За відсутності довідникових даних Е_з , Е_к розраховують за формулами

Е_з = RT_з² / 1000 l _пл Е_к = RT_к² / 1000 l _випар

де T_з – температура замерзання розчинника,К,

T_к - температура кипіння розчинника,К,

l _пл - питома теплота плавлення розчинника, Дж/г,

l _випар - питома теплота випаровування розчинника, Дж/г.