II. Давление пара разбавленных растворов. Закон Рауля

2.1.Давление насыщенного пара растворителя

Давление пара над раствором нелетучего вещества в каком-либо растворителе всегда ниже, чем над чистым растворителем при одной и той же температуре. Согласно закону Рауля (I закон), относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над идеальным раствором нелетучего вещества равно молярной доле растворенного вещества:

,где

• -давление пара над чистым растворителем, Па;- давление пара растворителя над раствором нелетучего вещества, Па; //– абсолютное понижение давления пара над раствором, Па. Величина- относительное понижение давления пара над раствором.

• - молярная доля растворенного вещества (Х), которая определяется по формуле:, где- число молей растворенного вещества;- число молей растворителя. Величина– мольная доля растворенного вещества.

• Число молей растворенного вещества и растворителя можно находить по формулам: или.

• Отсюда можно найти:и

Таким образом, относительное понижение давления пара растворителя над раствором (или депрессия раствора) зависит только от концентрации раствора, но не зависит от температуры. Для разбавленных растворов по сравнениюмало и поэтому его величиной в знаменателе уравнения:можно пренебречь и тогда закон Рауля примет вид: .

Закон Рауля точно соблюдается только для идеальных растворов и приближенно для разбавленных реальных растворов: чем разбавленнее раствор, тем более он приближается к идеальному.

2.2. Температура кипения и замерзания растворителя и раствора (II закон Рауля)

Изучая кипение и замерзание растворов, Рауль (1882) установил, что повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания разбавленных растворов неэлектролитов пропорционально моляльности растворов. Эта закономерность называется вторым законом Рауля и его математическим выражением являются уравнения:

- моляльность раствора;

- эбуллиоскопическая постоянная растворителя (от лат. «ebbulire» — выкипать);

- криоскопическая постоянная растворителя (от греч. «криос» - холод);

- температура кипения и замерзания раствора;

–температура кипения и замерзания чистого растворителя.

Постоянные константы ине зависят от природы растворенного вещества, а характеризуют лишь растворитель. Справочные значения константидля некоторых растворителей приведены в таблице (см. приложение 6).

На измерениях температур кипения и замерзания основаны эбуллиоскопический и криоскопический методы определения молекулярных масс веществ:

Второй закон Рауля иногда называют следствием первого. Ряд ученых подразделяют все закономерности, установленные Раулем на три закона:

1. тоноскопический (понижение давления пара над раствором);

2. криоскопический (понижение температуры замерзания раствора);

3. эбуллиоскопический (повышение температуры кипения раствора).

В целом, обобщенные формулы для разбавленных растворов электролитов и неэлектролитов имеют вид:

Для растворов неэлектролитов	Для растворов электролитов
1. 2. 3. 4.	1. 2. 3. 4.

Задача №1. Применение соединений цинка в медицине основано на том, что цинк дает соединения с белками – альбуминаты растворимые и нерастворимые, последние обычно образуют пленку на тканевой поверхности и оказывают подсушивающее действие, что способствуют заживлению тканей, а растворимые оказывают действие от слабовяжущего до резко прижигающего. Осмотическое давление 0,1 М. ZnSO₄ при 0°С равно Па.Определить кажущуюся степень диссоциации соли в данном растворе.

Решение.

1. Для растворов электролитов применяем формулу: , из которой находим изотонический коэффициент:.

2. Соль при диссоциации образует 2 иона (К=2).

3. Согласно (3) , отсюдаили.

Ответ..

Задача №2. Определить концентрацию раствора глюкозы, если раствор этого вещества при 18°С изотоничен с раствором, содержащим 0,5 моль/л хлорида кальция. Кажущаяся степень диссоциации СаCI₂ в растворе при указанной температуре составляет 65,4%.

Решение.

1. Согласно (1) и (2) , а.

2. Так как оба раствора изотоничны, то .

3. При диссоциации молекулы соли образуется 3 иона (К=3),.

4. Согласно формуле (3): . Следовательно, .

Ответ.моль/л.

Задача №3. В медицине раствор формальдегида применяется для консервации анатомических и биологических препаратов и не может быть назначен внутрь, т.к. является протоплазматическим ядом. Определить температуру кипения раствора, содержащего 6 г формальдегида в 100 г воды.град∙кг/моль.

Решение.

1. Согласно закону эбулиоскопии(Рауля): град.

2. Тогда

Ответ.

Задача №4.По фармакологическим свойствам этиловый спирт относится к веществам наркотического действия. Воздействуя на кору головного мозга, он вызывает характерное алкогольное возбуждение, в больших дозах – ослабление возбудительных процессов коры и угнетение деятельности дыхательного центра. При какой примерно температуре будет замерзать 40 % водный раствор .

Решение.

1. Из формулы закона криоскопии (Рауля): ,следует:

2. Отсюда: .

Ответ. Раствор начнет замерзать примерно при .

1.2. Ситуационные задачи №№5, 6, 7,8 для закрепления материала (выполнить в протокольной тетради).

Задача №5. В медицинской практике для компенсации больших потерь крови больному вводят физиологический раствор. Рассчитайте массовую долю (в %) NaCI (с точностью до целых) в физиологическом растворе, осмотическое давление которого при 25^оС составляет 762,7 кПа (α=1, ρ=1 г/см³).

Задача №6.С медицинской целью камфору применяют натуральную правовращающую, добываемую из камфорного дерева, либо синтетическую левовращающую, полученного из пихтового масла, либо рацемическую. Криоскопическая постоянная камфоры равна 40,27^оС. 0,0113 г фенантрена понизили точку замерзания 0,0961 г камфары на 27,0^оС. Найдите молярную массу фенантрена в камфоре.

Задача №7. В медицинской практике фруктозу применяют при лечении белой горячки и американскими учеными предложено ее вводить в состав «отрезвляющих» препаратов, т.к. фруктоза, применяемая в дозе 1 г на кг массы тела одновременно с алкоголем, увеличивает скорость его выведения из организма на 10%, а принимаемая через час – на 20-30%.

Вычислите температуру кипения и замерзания 5% водного раствора фруктозы. К∙кг/моль, К∙кг/моль.

Задача №8. Бензол используется для синтеза поверхностно-активных веществ, в том числе большое количество фармацевтических препаратов. Вычислите давление насыщенного пара над раствором бензола (Mr=78 г/моль), в 83 г которого содержится 12,8 г нафталина - С₁₀Н₈ (= 128 г/моль), если давление насыщенного пара бензола при 20^оС равна 100 кПа.