29

Билет 29

1. Термодинамика растворения твердых веществ в жидкости.

Растворение кристаллических веществ часто идет с поглощением теплоты (Н  0  затрата энергии на разрыв химических связей) и обычно сопровождается ростом энтропии (S  0 – увеличение числа частиц). Согласно уравнению Гиббса G = Н - ТS , самопроизвольному течению процесса растворения кристаллических веществ в воде способствуют высокие температуры. Однако растворимость некоторых солей, например FeSO₄·H₂O, Na₂SO₄·H₂O, Na₂SO₄, снижается с увеличением температуры, так как S  0 при образовании гидратов энтропия уменьшается.

2. Характеристики разбавленных растворов неэлектролитов.

Свойства идеальных жидких растворов зависят только от концентрации растворенного вещества и природы растворителя и практически не зависят от природы растворенных веществ. Такие свойства обычно называют коллигативными (коллективными). Рассмотрим четыре таких свойства.

1. Давление пара растворителя над раствором.

давление насыщенного пара растворителя над раствором (Р₁) всегда меньше, чем над чистым растворителем (Р⁰₁)

Р = Р₁⁰ · χ₂ или ,

где ,

m₁ , m₂  массы растворителя и растворенного вещества (г), соответственно; М₁ и М₂  молярные массы (г/моль.

Таким образом, относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества. Это и есть первый закон Рауля.

2. Температура кипения (Т_кип). Т_кип прямо связана с давлением насыщенного пара над жидкостью. Любая жидкость начинает кипеть при температуре, при которой давление ее насыщенного пара достигает величины внешнего давления. Второй закон Рауля для кипения раствора: повышение температуры кипения раствора (Т_кип) пропорционально моляльности раствора (С_m):

Т_кип = К_э·С_m ,

где Т_кип = (Т¹  Т⁰); К_э  эбулиоскопическая постоянная растворителя,

,

где m₁ , m₂  массы (г) растворителя и растворенного вещества, соответственно; М₂  молярная масса растворенного вещества, в г/моль.

3. Температура замерзания (Т_зам). понижение температуры замерзания растворов (Т_зам) пропорционально концентрации растворенных веществ.

Т_зам = К_к·С_m ,

где Т_зам = (Т⁰  Т¹); С_m – моляльность, К_к  криоскопическая постоянная растворителя, для воды она равна 1,85 К·кГ/моль. Криоскопические постоянные растворителей также находятся методом экстраполяции. К_э и К_к зависят от природы растворителя и не зависят от припроды реагирующих веществ.

4. Осмос  явление односторонней диффузии через полупроницаемую перегородку, разделяющую раствор и чистый растворитель или два раствора разной концентрации.

Осмотическое давление раствора равно такому давлению, которое создавало бы растворенное вещество в объеме раствора, если бы оно находилось в газообразном состоянии (принцип Вант-Гоффа).

P_осм = C_М·R·T ,

где С_М  молярная концентрация раствора (число моль вещества на 1 л раствора) ; R  универсальная газовая постоянная; T  абсолютная температура.

3. Дайте определение растворитель

Растворитель – компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. Если агрегатные состояния одинаковы, то растворителем обычно называют вещество, которое находится в большом количестве.

4. Рассчитайте температуру кипения 10% раствора Na₂SO₄ в воде, если степень диссоциации соли равна 80%

5. Рассчитайте pH раствора 5% Na₂SO₃ в воде