2.1.Давление насыщенного пара растворителя
Давление пара над раствором нелетучего вещества в каком-либо растворителе всегда ниже, чем над чистым растворителем при одной и той же температуре. Согласно закону Рауля (I закон), относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над идеальным раствором нелетучего вещества равно молярной доле растворенного вещества:
, где
-давление пара над чистым растворителем, Па; - давление пара растворителя над раствором нелетучего вещества, Па; / /– абсолютное понижение давления пара над раствором, Па. Величина - относительное понижение давления пара над раствором.
- молярная доля растворенного вещества (Х), которая определяется по формуле: , где - число молей растворенного вещества; - число молей растворителя. Величина – мольная доля растворенного вещества.
Число молей растворенного вещества и растворителя можно находить по формулам: или .
Отсюда можно найти: и
Таким образом, относительное понижение давления пара растворителя над раствором (или депрессия раствора) зависит только от концентрации раствора, но не зависит от температуры. Для разбавленных растворов по сравнению мало и поэтому его величиной в знаменателе уравнения: можно пренебречь и тогда закон Рауля примет вид: .
Закон Рауля точно соблюдается только для идеальных растворов и приближенно для разбавленных реальных растворов: чем разбавленнее раствор, тем более он приближается к идеальному.
2.2. Температура кипения и замерзания растворителя и раствора (II закон Рауля)
Изучая кипение и замерзание растворов, Рауль (1882) установил, что повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания разбавленных растворов неэлектролитов пропорционально моляльности растворов. Эта закономерность называется вторым законом Рауля и его математическим выражением являются уравнения:
- моляльность раствора;
- эбуллиоскопическая постоянная растворителя (от лат. «ebbulire» — выкипать);
- криоскопическая постоянная растворителя (от греч. «криос» - холод);
- температура кипения и замерзания раствора;
– температура кипения и замерзания чистого растворителя.
Постоянные константы и не зависят от природы растворенного вещества, а характеризуют лишь растворитель. Справочные значения констант и для некоторых растворителей приведены в таблице (см. приложение 6).
На измерениях температур кипения и замерзания основаны эбуллиоскопический и криоскопический методы определения молекулярных масс веществ:
Второй закон Рауля иногда называют следствием первого. Ряд ученых подразделяют все закономерности, установленные Раулем на три закона:
тоноскопический (понижение давления пара над раствором);
криоскопический (понижение температуры замерзания раствора);
эбуллиоскопический (повышение температуры кипения раствора).
В целом, обобщенные формулы для разбавленных растворов электролитов и неэлектролитов имеют вид:
-
Д ля растворов неэлектролитов
Для растворов электролитов
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.