Вопрос №21. Закон Рауля.

При данной температуре давление насыщенного пара над каждой жидкостью – величина постоянная. Опыт показывает, что при растворении в жидкости какого-либо вещества давление насыщенного пара этой жидкости понижается. Таким образом, давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем при той же температуре. Разность между этими величинами принято называть понижением давления пара над раствором. Отношение величины этого понижения к давлению насыщенного пара над чистым растворителем называется относительным понижением давления пара над раствором.

Закон Рауля: Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества.

Явление понижения давления насыщенного пара над раствором вытекает из принципа Ле-Шателье. Изначально жидкость и пар находятся в равновесии. При растворении в жидкости какого-либо вещества концентрация молекул растворителя уменьшается.

Система стремится компенсировать это воздействие. Начинается конденсация пара и новое равновесие устанавливается при более низком давлении насыщенного пара.

Кривая кипения для раствора лежит ниже, чем для воды. При переходе от воды к раствору изменяется положение кривой плавления в сторону понижения температуры. Кривые кипения и плавления расположены тем дальше от соответствующих кривых воды, чем концентрированнее раствор.

Вопрос №22. Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.

Самопроизвольный процесс перемещения вещества, приводящий к выравниванию его концентрации, называется диффузией. В ходе диффузии некоторая первоначальная упорядоченность в распределении веществ сменяется полной беспорядочностью их распределения. При этом энтропия системы возрастает.

Осмосом называется процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону большей концентрации растворенного вещества (меньшей концентрации растворителя).

Осмотическое давление – давление растворенного вещества, численно равное внешнему давлению, которое нужно приложить, чтобы прекратить осмос.

По закону Вант-Гоффа осмотическое давление раствора численно равно тому газовому давлению, которое имело бы растворенное вещество, будучи переведенным в газообразное состояние в том же объеме и при той же температуре. π=cRT.

Для растворов электролитов закон принимает вид π=icRT, где i – изотонический коэффициент, по определению равный отношению числа всех частиц вещества к числу растворенных частиц.

Вопрос №23. Растворы электролитов. Сильные и слабые электролиты. Степень электролитической диссоциации. Изотонический коэффициент.

Растворы некоторых веществ (солей, кислот и щелочей) отклоняются от законов Рауля и Вант-Гоффа. Обобщая экспериментальные данные Вант-Гофф пришел к выводу, что растворы этих веществ всегда ведут себя так, будто содержат больше частиц растворенного вещества, чем это следует из аналитической концентрации. Для учета этих отклонений он ввел в законы изотонический коэффициент, определяемый следующим образом: i=π(эксп)/ π(теор)=ΔTкип (эксп)/ ΔTкип (теор)= ΔTзам (эксп)/ ΔТзам (теор).

Для растворов электролитов, т.е. веществ, проводящих электрический ток, изотонический коэффициент всегда больше 1.

Для объяснения особенностей свойств растворов электролитов Аррениус предложил теорию электролитической диссоциации, основывающуюся на следующих постулатах:

1. Электролиты в растворах распадаются на ионы – диссоциируют;

2. Диссоциация является обратимым равновесным процессом;

3. Силы взаимодействия ионов с молекулами растворителя и друг с другом малы.

Диссоциация электролитов происходит в растворе под действием полярных молекул растворителя; наличие ионов в растворе предопределяет его электропроводность. Для оценки полноты диссоциации в теории электролитической диссоциации вводится понятие степени диссоциации, которая равна отношению числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул. В растворе устанавливается динамическое равновесие между недиссоциированными молекулами и ионами. Исходя из степени диссоциации все электролиты делятся на 3 группы:

1. Сильные электролиты – электролиты, степень диссоциации близка к 1. К ним относятся например HCl, H2SO4, HNO3, NaOH, KOH, NaCl

2. Средние электролиты – электролиты, диссоциирующие частично (от 0,03 до 0,3). H3PO4, Mg(OH)2.

3. Слабые электролиты практически не диссоциируют. К ним относятся плохо растворимые соли, большинство органических кислот, H2S, Cu(OH)2.

С уменьшением концентрации электролита степень его диссоциации возрастает, так как при разбавлении раствора уменьшается вероятность эффективного столкновения разноименных ионов. Повышение температуры ведет к увеличению кинетической энергии движения всех частиц в растворе и в молекуле электролита, что приводит к более эффективному разрыву молекул на ионы.

Теория электролитической диссоциации. Физическая теория

Аррениуса, химическая Д.И. Менделеева и современный взгляд на диссоциацию.

Электролитическая диссоциация – процесс распада электролита на ионы при его растворении или плавлении.

Для объяснения особенностей свойств растворов электролитов Аррениус предложил теорию электролитической диссоциации, основывающуюся на следующих постулатах:

1. Электролиты в растворах распадаются на ионы – диссоциируют;

2. Диссоциация является обратимым равновесным процессом;

3. Силы взаимодействия ионов с молекулами растворителя и друг с другом малы.

Однако эта теория не учитывала всей сложности явлений в растворах. В частности, она рассматривала ионы как свободные, независимые от молекул растворителя частицы.

Теории Аррениуса противостояла химическая, или гидратная, теория растворов Менделеева, в основе которой лежало представление о взаимодействии растворенного вещества с растворителем.

Современная теория объединила теории Аррениуса и Менделеева. Распадаться на ионы могут только те молекулы, химическая связь в которых имеет достаточно высокую степень ионности. Полярность связи способствует проявлению большой электростатической составляющей межмолекулярного взаимодействия молекул растворителя и электролита. Чтобы ионы, входящие в состав молекулы электролита, меньше притягивались друг к другу, растворитель должен обладать высоким значением относительной диэлектрической проницаемости. Такие растворители называются ионизирующими. Вещества могут распадаться на ионы и при их расплавлении, когда энергии теплового движения оказывается достаточно для разрыва полярных связей.