Понижение насыщенного пара рас-ля на рас-ом

Насыщенный пар – газообразная фаза, находящаяся в равновесии с жидким раствором. (пар равновес. с жидкостью)

Анализируя, Рауль обнаружил закономерности.

Давление насыщенного пара данного компонента над рас-ом равно давлению насыщенного пара этого компонента в чистом состоянии на его молярную долю в р-ре.

Обычно з-н Рауля применяют для определения давления пара рас-ля над рас-ом, содержащем не летучее растворенное в-во.

P_A=P_A°*X_A

P_H2O=P_H2O°*X_H2O (P_H2O° - функция только температуры

Закон Рауля имеет объяснение: При X_А=1, т.е. в чистом состоянии, давления пара = P_А°. Преоб. р-ра молярная доля рас-ля уменьшается, т.е. уменьшается число частиц, переходящих в пар, следовательно, давление пара рас-ля над р-ром уменьшается.

Х_А+Х_В=1

Х_А=1-Х_В

Относительное понижение давления насыщенного пара рас-ля над разбавленным рас-ом не летучего в-ва равно молярной доле этого в-ва в р-ре.

Повышение температуры кипения растворов

Всякая жидкость кипения при той температуре, при которой давление ее насыщенного пара достигает величины внешнего давления.

Т_кип=Т_{кип р-ра}-Т°_Н2О

Т_кип=Кэ*Сm(В)

Кэ – эбулистическая постоянная, зависит от природы рас-ля

Кэ(Н₂О)=0,52 град*кг/моль

Физический смыл Кэ: Т_кип=Кэ при Сm=1 моль/кг

Понижение температуры замерзания р-ра (ВТОРОЙ З-Н РАУЛЯ)

Температура замерзания – температура, при которой давление насыщенного пара над жидкостью и кристаллами жидкости одинаковые.

Т_зам= Т°_Н2О-Т_{зам р-ра}

Т_зам=Кк*Сm(В)

Кк – криоскопическая постоянная

Кк(Н₂О)=1,86 град*кг/моль

Т_зам=Кк при Сm=1 моль/кг

Коллигативные св-ва р-ров электролитов

В р-рах не электролитов концентрация частиц в р-ре совпадает с концентрацией растворенного в-ва.

С_ч-ц=С_{не элек}

В р-рах электролитов вследствие неполной или полной диссоциации число частиц в р-ре больше их истинной концентрации.

Концентрация частиц в р-ре электролитов:

С_ч-ц=i*С_эл-та

i – изотонический коэффициент, или коэффициент Вантгофа

Показывает во сколько раз возрастает концентрация частиц в результате диссоциации электролита и растворителя i=1+α(N-1), i=1÷N

α – степень диссоциации ; α=0÷1

N – число ионов на которые диссоциирует электролит

KCl, N=2; CrCl₃, N=4, Al₂S₃, N=5

P_осм=i*10³*C(В)*R*T

Т_кип=i*Кэ*Сm(В)

Т_зам=i*Кк*Сm(В)

Пример

1.Определите температуру замерзания р-ра 0,03 моль HCLO в 100г воды, если степень диссоциации кислоты = 5 %

Т_зам=i*Кк*Сm(HClO)

Сm(HClO)=

i=1+α(N-1)=1+0,05*1=1,05

HCLO=H⁺+ClO^-, N=2

Т_зам=1,5*1,86*0,3=0,58°

Т_зам=0-0,58=-0,58°C

2.Степень диссоциации Al₂(SO₄)₃ в водном р-ре равна 75%, рассчитайте изотонический коэффициент

Al₂(SO₄)₃= 2Al³⁺+3SO₄^2-, N=5

i=1+0,75(5-1)=4

Электрохимия

Опр. Электрохимия изучает законы взаимодействия и взаимосвязи химеских и электрических явлений.

Все электрохимические процессы можно разделить на основные группы:

1.Процессы превращения химической энергии в электрическую, это самопроизвольные процессы, проходящие в гальвонических элементах.

2.Процессы превращения электрической энергии в химическую, это не самопроизвольные процессы, к ним относится электролиз.

В зависимости от природы частиц, переносящих электричество, проводники делятся на:

-Проводники 1-го рода – это в-ва, в которых перенос электричества осуществляется электронами – это твердые и жидкие металлы, это некоторые не металлы, н-р, графит.

-Проводники 2-го рода – это системы, в которых перенос электричества осуществляется ионами – это р-ры электролитов, а так же расплавы солей.

Понятие электрода

Электрод – это проводник 1-го рода (металлическая пластина или стержень), находящаяся в контакте с проводником 2-го рода (растворами собственной соли) М/М^z – обозначается электрод.

Структура металла

Кристаллическая решетка металлов построена из катионов и относительно свободных валентных электронов, движущихся между катионами. Такую систему наз-ют эл-ый газ.

При этом число положительных зарядов катионов равно числу электронов.

При контакте металла с водой или раствором собственной соли происходит 2 процесса:

1.Полярные молекулы воды соответствующим образом ориентируются около катионов металлов на поверхности. Взаимодействуют с ними и вырывают их из металлической решетки.

Образование ионов металлов по такой реакции: M→M^z++Zӗ наз-ся окислением. Если прцесс происходит в р-ре, то наз-ся растворением.

Переход катиона в р-р нарушает электрическую нейтральность маталла и р-ра. Теперь металлическая поверхность приобрела избыточный отрицательный заряд, а р-р избыточный положительный заряд, за счет перешедших в него катионов.

2.Сольватированные катионы переходят и з р-ра в металл, теряя свою сольватную оболочку и входя в состав кристаллической решетки.

Переход ионов металла из р-ра в кристаллическую решетку по ур-ию M^z++Zӗ → M наз-ся восстановлением. Если процесс происходит в р-ре, то осаждением.

Через некоторый промежуток времени устанавливается динамичное равновесие, при котором скорость 1-го и 2-го процессов становятся равными. Имеет место электрохимическая реакция: MDM^z++Zӗ

ДЭС

Катионы, оторвавшиеся от кристаллической решетки скапливаются у поверхности металла в концентрации, отвечающей равновесию, они не могут удалиться от поверхности вглубь р-ра, этому препятствует электростатическое притяжение их избыточными электронами на поверхности металла.

Вследствие притяжения образуется двойной электрический слой (ДЭС)

Одна сторона слоя представляет собой поверхность металла, другая ионы металла, находящиеся в р-ре у поверхности металла.

Между этими двумя сторонами слоя возникает разность потенциалов или скачок потенциалов или потенциал.

Величина потенциала для данного металла погруженного в р-р наз-ся потенциалом электрода , В.

Знак и величина потенциала электрода

Из анализа процессов растворения и осаждения металла следует, что величина и знак электродного потенциала зависят от соотношения прочности связи ионов в металле и энергии сольватации иона. Прочность связи ионов в металле характеризуется энергией разрушения кристаллической решетки Е_м, а процесс сольватации – энергией сольватации Е_сол.

Схема ДЭС

1.Если Е_сол>Е_м, то ионы металла будут переходить в р-р, в металле создается избыток электронов, а в р-ре избыточный положительных зарядов, тогда схема ДЭС:

<0 (активные металлы)

2.Если Е_сол<Е_м, то будет наблюдаться преимущественный переход иона из р-ра в металл. Металл приобретает положительный заряд, а р-р отрицательный.

>0 (неактивные металлы)

Водородный электрод

Измерять абсолютное значение потенциала электрода пока нее удалось, поэтому определение потенциала производится относительно некоторого электрода сравнения. Для этого находят разность потенциалов измеряемого электрода и электрода сравнения, потенциал которого условно принимают равным 0. В силу ряда исторически сложившихся причин таким электродом сравнения выбран водородный электрод.

Водородный электрод представляет собой платиновую пластину, опущенную в р-р кислоты (HCl, H₂SO₄), покрытую губчатой платиновой чернью, которая насыщается газообразным водородом.

Находясь в соприкосновении с раствором молекула водорода распадается и анизируется, и ионы Н⁺ подобно ионам металла переходят в р-р. Одновременно происходит обратный процесс Н₂D2Н⁺+2ӗ

Пластина не принимает участия в электродной реакции, а служит для подвода и отвода электронов.

При стандартных условиях, а именно С_н=1 моль/л, Р_Н2 Па, Т=298 К, потенциал водородного электрода равен 0. ° (фи нулевое). °(2Н⁺/Н₂)=0 В. Водород электрода: Pt,H₂/H⁺