Давление пара разбавленных растворов. Закон Рауля. Температуры кипения и замерзания разбавленных растворов неэлектролитов

1. Понижение давления пара раствора неэлектролита по сравнению с давлением пара чистого растворителя.

2. Закон Рауля. Формулировка и математическое выражение.

DР = Р_о - Р = Р_о×n/(N+n),

где Р - давление пара растворителя над раствором; Р_о - давление пара над чистым растворителем; n - число молей растворенного вещества; N - число молей растворителя.

3. Условие кипения жидкостей.

4. Условие замерзания жидкостей.

5. Графики температурных зависимостей давления пара P = P(T) для растворов различной концентрации.

6. Моляльная концентрация раствора.

7. Математическое выражение, связывающее понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения раствора с моляльной концентрацией.

8. Физический смысл эбулиоскопической и криоскопической констант.

Значения криоскопических (K) и эбулиоскопических (E) постоянных некоторых растворителей

 

Растворитель	K (кг×К/моль)	Е (кг×К/моль)
Вода	1,86	0,52
Бензол	5,1	2,57
Этиловый спирт	-	1,16

 

9. Пример. Рассчитать, при какой температуре должен кристаллизоваться раствор, содержащий в 250 г воды 54 г глюкозы.

Воспользуемся формулой Dt_з = K×С_m, где K- криоскопическая константа воды, С_m - моляльная концентрация раствора.

Произведем замену С_m = m/(M×m’), где m- масса растворенного вещества в г; m’ - масса растворителя в кг; M - молярная масса глюкозы, равная 180 г/моль.

Найдем величину Dt_з

Dt_з = K×m/(M×m’) = 1,86×54/(180×0,25) = 2,23 К.

t_з = t_зH2O - Dt_з = 0 - 2,23 = -2,23 ^oC.

Следовательно, раствор будет кристаллизоваться при -2,23°С.

 

Свойства разбавленных растворов электролитов

1. Растворение электролитов в воде. Электролитическая диссоциация.

2. Увеличение числа частиц растворенного вещества в результате диссоциации.

3. Степень диссоциации электролита.

4. Изотонический коэффициент. Связь изотонического коэффициента со степенью диссоциации.

5. Отношение величин осмотического давления, понижения давления пара, повышения температуры кипения и понижения температуры замерзания для раствора электролита и неэлектролита при одинаковой концентрации.

Изотонический коэффициент

i = Dp/Dp_неэ. = Dt_з/Dt_{з неэ.} = Dt_k/Dt_{k неэ.}

i = 1+ a(n-1)

где a - степень диссоциации; n - число ионов, на которые распадается молекула электролита; _неэ. - неэлектролит.

6. Осмотическое давление крови животного. Изотонические и гипертонические растворы, применение.

7. Пример. Вычислить при 100 °С давление насыщенного пара воды над раствором, содержащим 5 г гидроксида натрия в 180 г воды. Кажущаяся степень диссоциации гидроксида натрия равна 0,8.

Решение: вычисляем изотонический коэффициент

i = 1 + a×(n - 1) = 1 + 0,8×(2 - 1) = 1,8

Понижение давления пара над раствором вычисляем по уравнению

DР = Р_о - Р = i×Р_о×n/(N + n),

где Р_о - давление пара над растворителем; n - число молей растворенного NaOH; N - число молей воды.

Давление насыщенного пара над водой при 100 °С равно 101,33 кПа или 760 мм рт, ст. Молярная масса гидроксида натрия составляет 40 г/моль, молярная масса воды 18 г/моль. Следовательно, n =5/40 = 0,125 моль, N =180/18 =10 моль

Отсюда DР = 101,3×1,8×0,125/(10+0,125) = 2,23 кПа.

Находим искомое давление насыщенного пара над раствором

Р = Р_о - DР = 101,33 - 2,23 = 99,1 кПа.

Домашнее задание

Ответьте на следующие вопросы:

1. Какое давлениепроизводит 1 моль газа, заключенныйв объеме 22,4 литров при нормальных условиях?

2. Какое давление производит 1 моль газа, заключенный в объеме 1 литр при нормальных условиях?

3. Каково осмотическое давление любого одномолярного раствора неэлектролита?

4. Как рассчитать молярную концентрацию раствора, если известно содержание растворенного вещества в одном литре раствора и его молярная масса?

5. Каковы значения эбулиоскопическойи криоскопической постоянных для воды?

6. Зависят ли значения эбулиоскопической и криоскопической постоянных растворителя от свойств растворенного вещества?

7. Как рассчитать моляльную концентрацию, если известна масса растворенного вещества, содержащегося в одном кг растворителя, и его молярная масса?

8. Почему опытное значение степени диссоциации сильного электролита называют кажущимся?

9. Каков физический смысл изотонического коэффициента?