45. Какие свойства растворов называются коллигативными?

Четыре свойства разбавленных растворов нелетучего вещества в летучем растворителе объединяются под названием коллигативных свойств:

1. Понижение давления пара растворителя.

2. Повышение температуры кипения растворителя.

3. Понижение температуры замерзания растворителя.

4. Явление осмотического давления.

Эти свойства называются коллигативными (что означает коллективными) потому, что они зависят от количества имеющихся молекул или ионов растворенного вещества, а не от природы растворенных частиц.

Пар над жидкостью в состоянии равновесия называется насыщенным паром. Давление насыщенного пара — характерная величина для данного вещества и зависит от температуры. Если в жидкости растворены нелетучие вещества, то давление ее пара понижается.

 1 закон Рауля. Давление насыщенного пара растворителя над раствором пропорционально мольной доле растворителя.

 

,

 

 

где Р – давления насыщенного пара растворителя над раствором, Па;

Р₀ – давления насыщенного пара над растворителем, Па;

c(р-ля) – мольная доля растворителя;

n(раств. в-ва) – количество растворенного вещества, моль;

n(р-ля) – количество вещества растворителя, моль.

 

Иногда закон Рауля определяют следующим образом. Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества.

 

    или     ,

 

 

где c(раств. в-ва) – мольная доля растворенного вещества.

 

Понижение давления пара над растворами приводит к тому, что они кипят и замерзают при температурах, отличающихся от соответствующих температур для чистых растворителей. 

2 закон Рауля. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов по сравнению с таковыми для чистого растворителя пропорциональны моляльной концентрации растворенного вещества:

 

 

,

 

 

где Dt_кип – повышение температуры кипения раствора, °С;

Dt_зам – понижение температуры замерзания раствора, °С;

К_э – эбуллиоскопическая константы растворителя, (кг×°С)/моль;

К_к – криоскопическая константы растворителя, (кг×°С)/моль;

b – моляльная концентрация, моль/кг;

n(раств. в-ва) – количество растворенного вещества, моль;

m(р-ля) – масса растворителя, кг;

m(раств. в-ва) – масса растворенного вещества, г;

М(раств. в-ва) – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

 

Зная температуры кипения и замерзания чистых растворителей и Dt можно рассчитать температуры кипения и замерзания растворов:

 

t_кип.(р-ра) = t_кип.(р-ля) + Dt_кип.        t_зам.(р-ра) = t_зам.(р-ля) – Dt_зам.

 

 

Закон Вант-Гоффа. Осмотическое давление раствора равно газовому давлению, которое производило бы растворенное вещество, находясь в газообразном состоянии и занимая объем, равный объему раствора.

 

, где

Росм – осмотическое давление, кПа;

с – молярная концентрация растворенного вещества, моль/л;

R – универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/(моль×К);

Т – абсолютная температура, К;

V(р-ра) – объем раствора, л.

Осмос – односторонняя диффузия вещества через полупроницаемую мембрану.

Осмотическое давление – сила, обуславливающая осмос. Оно равно внешнему давлению, при котором осмос видимо прекращается.

Указанные законы справедливы для разбавленных растворов неэлектролитов. Их можно применять и к растворам электролитов, но в этом случае необходимо вводить изотонический коэффициент Вант-Гоффа (i). Это поправочный коэффициент, который учитывает увеличение числа частиц в растворе электролита из-за диссоциации на ионы.

                 

 Значение изотонического коэффициента Вант-Гоффа рассчитывают как частное от деления экспериментальных и теоретических значений осмотического давления, изменения температур кипения и замерзания растворов и понижения давления растворителя над раствором: