3. Коллигативные свойства растворов

Коллигативные свойства растворов – свойства растворов, которые зависят только от концентрации растворенного вещества, но не от его состава.

Таблица 6.2. Коллигативные свойства растворов.

Свойство	Обозначение	Расчет	Единицы измерения
Давление пара растворителя над раствором	p	p0x	Па
Понижение температуры начала замерзания раствора	Tз	Km	К
Повышение температуры начала кипения раствора	Tк	Еm	К
Осмотическое давление		cRT	Па

Примечания:

1) Понижение давления пара растворителя над раствором также называют законом Рауля. В данном случае p⁰ – давление пара над чистым растворителем, p – давление пара растворителя над раствором.

2) Закон Рауля можно записать в виде p₁ = p₁⁰x₁ = p₁⁰(1–x₂), откуда x₂ = (p₁⁰–p₁)/p₁⁰ = =p₁/p₁⁰, где индекс «1» относится к растворителю, «2» - к растворенному веществу.

3) K – криоскопическая постоянная – величина, численно равная понижению температуры начала замерзания раствора единичной моляльности.

4) Е - эбуллиоскопическая постоянная – величина, численно равная повышению температуры начала кипения раствора единичной моляльности.

5) Осмотическое давление – давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы остановить самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемую мембрану. Внимание! При расчетах по данной формуле молярная концентрация берется в моль/м³ (а не в моль/л, 1 моль/м³ = 1000 моль/л).

6) Если растворенным веществом является электролит со степенью диссоциации α, то появляется дополнительный множитель i (изотонический коэффициент), указывающий на возрастание числа частиц вследствие электролитической диссоциации электролита. Формулы для расчета коллигативных свойств в этом случае имеют вид:

p₁/p₁⁰ = ix₂ (см. примечание 2)

T_з = iKm

T_к = iЕm

 = icRT

Изотонический коэффициент связан со степенью диссоциации выражением i = α(k–1) + 1, где k – число ионов, на которое диссоциирует в растворе формульная единица электролита.

Задача 2. Повышение начала температуры кипения 4% водного раствора BaCl₂ составляет 0.302°С. Определите степень диссоциации соли, если E(H₂O) = 0.52

4. Водородный показатель. Ионное произведение воды.

4.1. Диссоциация воды протекает по уравнению 2H₂O  H₃O⁺ + OH^–

Константа равновесия этого процесса К = a(H₃O⁺)●a(OH^–)/a(H₂O)²  [H₃O⁺]●[OH^–] = K_w

• K_w - ионное произведение воды или константа автопротолиза воды.

• При T = 22C = 295 К K_w = 10^–14.

• При нагревании степень диссоциации воды и, следовательно, величина K_w увеличиваются.

4.2. Водородный показатель pH = –lg [H₃O⁺]

Таблица 6.3. Диапазоны pH для различных сред.

Среда	Соотношение [H3O+] и [OH–]	Диапазон pH
Нейтральная	[H3O+] = [OH–]	pH = 7
Кислая	[H3O+] > [OH–]	pH < 7
Щелочная	[H3O+] < [OH–]	pH > 7