6. Свойства растворов неэлектролитов
Температура замерзания (кристаллизации) раствора ниже температуры замерзания (кристаллизации) чистого растворителя, а температура кипения раствора выше температуры кипения растворителя.
Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов по сравнению с чистым растворителем определяют по II закону Рауля:
Dtзам. = Кк×Сm ; Dtкип. =Кэ×Cm,
где Dtзам. и Dtкип. – соответственно понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения раствора находят по формуле
Dtзам = Тзам. р-ля – Тзам. р-ра ; Dtкип= Ткип. р-ра – Т кип. р-ля;
Кк и Кэ – соответственно криоскопическая и эбулиоскопическая константы растворителя; Сm – моляльная концентрация раствора (моль/кг) может быть найдена по формуле
,
где m1 – масса растворенного вещества, г; М – его молярная масса, г/моль; m2 – масса растворителя, г.
Осмотическое давление раствора неэлектролита определяют согласно закону Вант-Гоффа:
,
где n – количество растворенного вещества, моль; V – объем раствора, м3; R – газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль·К); Т – температура, К; m – масса растворенного вещества, г; M – его молярная масса, г/моль; См - молярная концентрация, моль/л
Пример 1. Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизуется при -0,279°С. Вычислите молярную массу глицерина.
Решение. Температура кристаллизации чистой воды 00С, следовательно, понижение температуры кристаллизации ∆T = 0 - (- 0,279) = 0,279°. Масса глицерина m (г), приходящаяся на 1000 г воды, равна:
M
=
=
13,8 г
Подставляя в
уравнение M
= K
числовые значения, вычисляем молярную массу глицерина:
М =
=
92 г/моль.
Пример 2. Вычислите осмотическое давление раствора, содержащего в 1,4 л 63 г глюкозы C6H12O6 при 0 °С.
Решение. Молярная масса глюкозы составляет 160 г/моль, следовательно, в 1,4 л раствора содержится количество вещества глюкозы
.
Осмотическое давление этого раствора глюкозы равно
.
Дж = Па ∙ м3; 1л = 10 –3 м3.
Таблица 1.
Криоскопические и эбуллиоскопические константы растворителей
|
Растворитель |
Формула |
tпл, 0C |
Tкип, 0C |
Кк |
Кэ |
|
Анилин |
C6H5NH2 |
-5,96 |
184,3 |
5,87 |
3,69 |
|
Ацетон |
CH3COCH3 |
–94,6 |
56 |
2,4 |
1,48 |
|
Бензол |
C6H6 |
5,4 |
80,2 |
5,1 |
2,57 |
|
Вода |
H2O |
0 |
100 |
1,86 |
0,516 |
|
Камфора |
С10H16O |
178 |
204 |
40 |
6,09 |
|
Метиловый спирт |
CH3OH |
– |
67 |
– |
0,84 |
|
Нафталин |
C10H8 |
80,1 |
218 |
6,89 |
5,8 |
|
Нитробензол |
C6H5NO2 |
5,82 |
210,9 |
8,1 |
5,27 |
|
Сероуглерод |
CS2 |
– |
46,3 |
– |
2,34 |
|
Уксусная кислота |
CH3COOH |
16,65 |
118,5 |
3,9 |
3,14 |
|
Фенол |
C6H5OH |
– |
182,1 |
– |
– |
|
Хлороформ |
CHCl3 |
-63,2 |
61,12 |
4,90 |
3,8 |
|
Этиловый спирт |
C2H5OH |
– |
77,4 |
– |
1,2 |
|
Эфир (диэтиловый) |
(C2H5)2O |
-117 |
34,6 |
1,79 |
2,02 |
Задание: вычислить молярную массу растворенного вещества, используя данные таблицы 1.
|
№ задачи |
Растворенное вещество |
Растворитель |
Dt |
Температура замерзания р-ра, °С | ||
|
Название |
Масса, г |
Название |
Масса, г | |||
|
161 162 163
164 165 166 167 168
169 170 |
Неэлектролит Нафталин Неэлектролит
Сера Спирт Спирт Неэлектролит Этиловый спирт Мочевина Сера |
0,2 5 13
3,24 15% 6,55 1,05 8,74
6 0,162
|
Бензол Вода Диэтиловый эфир Бензол Вода Вода Вода Вода
Вода Бензол |
26 200 400
40
500 30 1000
50 20 |
0,318
0,453
0,81
0,081 |
-1,45
-10,26 -0,53 -0,7 -0,354
-3,72 |
|
№ задачи |
Растворенное вещество |
Растворитель |
Dt |
|темп-pa кипения р-ра, °С | |||
|
название |
масса, г |
Название |
масса, г |
р-ра |
p-ля | ||
|
171 172 173 174
175
176
177 178 179 180 |
Фосфор Сера Глицерин Фенол
Хлороформ
Сера
Йод Глицерин Неэлектролит Неэлектролит
|
1,08 5,12 9,2 0,94
15
0,81
12,7 2,3 55,4 0,062 моль
|
Сероуглерод Бензол Ацетон Этиловый спирт Диэтиловый эфир Бензол Этиловый спирт Ацетон Вода Вода
|
180 100 400 500
400
400 200
100 2,5 л 200 мл
|
0,47 4,1
0,232
0,635
0,081
|
56,38
79,59
56,73 100,16 100,16
|
78,3
56,3
|
Задание: вычислить осмотическое давление водных растворов неэлектролитов
|
№ задачи |
Неэлектролит |
Содержание |
Объем раствора |
Температура |
Формула |
|
181 |
– |
0,2 моль/л |
- |
0 |
|
|
182 |
– |
0,15 моль |
2л |
20 |
|
|
183 |
– |
0,02 моль/л |
- |
10 |
|
|
184 |
– |
0,04 моль/л |
- |
10 |
|
|
185 |
сахар |
91 г |
1л |
27 |
C12H22O11 |
|
186 |
глицерин |
46г |
3л |
27 |
С3H5(OH)3 |
|
187 |
сахар |
68,4г |
3л |
17 |
C12H22O11 |
|
188 |
анилин |
3,72г |
1л |
0 |
C6H5NH2 |
|
189 |
глицерин |
0,736г |
0,4л |
10 |
С3H5(OH)3 |
|
190 |
глюкоза |
90,08г |
4л |
0 |
C6H12O6 |
|
191 |
сахар |
3г |
5 л |
0 |
C12H22O11 |
|
192 |
глицерин |
4г |
2 л |
20 |
С3H5(OH)3 |
|
193 |
метиловый спирт |
3г |
1л |
18 |
CH3OH |
|
194 |
фенол |
0,1г |
2л |
10 |
C6H5OH |
|
195 |
глюкоза |
63г |
1,4л |
20 |
C6H12O6 |
|
196 |
- |
0,5 моль |
2 л |
20 |
|
|
197 |
- |
0,25 моль |
1 л |
30 |
|
|
198 |
- |
0,05 моль |
3 л |
0 |
|
|
199 |
глицерин |
3г |
2 л |
20 |
С3H5(OH)3 |
|
200 |
- |
2 моль/л |
- |
40 |
|