Разбавленные растворы неэлектролитов

Свойства разбавленных растворов неэлектролитов, относящихся к нелетучим веществам, описываются следующими законами.

Давление пара над растворами

Первый закон Рауля: относительное понижение парциального давления пара растворителя над разбавленным раствором неэлектролита равно молярной доле растворенного вещества:

где - давление насыщенного пара чистого растворителя при данной температуре;

P₁ - давление насыщенного пара растворителя над раствором;

x₁ и x₂ - молярная доля растворителя и растворенного вещества, соответственно.

Франсуа Мари Рауль 1830

1 закон Рауля

Учитывая, что x₁ + x₂ = 1 и, проведя преобразования, можно получить:

P₁ = x₁

Это уравнение представляет собой другое выражение закона Рауля: парциальное давление насыщенного пара растворителя над раствором прямо пропорционально его молярной доле.

Температура кипения и замерзания растворов

Из первого закона Рауля вытекает, что растворы нелетучих веществ должны кипеть при более высокой и замерзать при более низкой температуре, чем чистый растворитель.

Второй закон Рауля: повышение температуры кипения или понижение температуры замерзания разбавленных растворов неэлектролитов пропорциональны числу частиц растворенного вещества и не зависят от его природы:

T_кип. = EC_m

T_зам. = KC_m ,

где E и K - коэффициенты пропорциональности, соответственно, эбуллиоскопическая и криоскопическая константы, зависящие только от природы растворителя (для воды K = 1,86, E = 0,516);

C_m - моляльность неэлектролита в растворе.

Осмотическое давление

Если раствор и растворитель разделены полупроницаемой (т.е. проницаемой только для растворителя) мембраной, то растворитель проникает в раствор, преодолевая избыточное давление, до достижения его равновесного давления - осмотического давления.

Осмотическое давление не зависит от природы растворителя и растворенного вещества. Оно пропорционально молярной концентрации раствора C и абсолютной температуре T:

P_осм. = CRT,

где R - универсальная газовая постоянная.

Подставляя в выражение С = n/V, где n - количество растворенного вещества, моль; V - объем раствора, л;

получим уравнение, аналогичное уравнению газового состояния:

P_осм.V = nRT.

Закон Вант-Гоффа: осмотическое давление численно равно тому давлению, которое оказывало бы растворенное вещество, если бы оно при данной температуре находилось в состоянии идеального газа и занимало объем, равный объему раствора.

Растворы электролитов. Основы теории электролитической диссоциации

Распад растворенного вещества на ионы под действием молекул растворителя называют электролитической диссоциацией или ионизацией вещества в растворах.

Теория электролитической диссоциации была создана в 1884-1887 гг. шведским химиком С. Аррениусом и развита в трудах И.А. Каблукова, В.А. Кистяковского на основе химической (гидратной) теории растворения Д.И. Менделеева.

Сванте Аррениус Каблуков Иван Алексеевич

Кистяковский Владимир Александрович Менделеев Дмитрий Иванович

Основные положения теории электролитической диссоциации:

1. при растворении солей, кислот и оснований в воде происходит ионизация этих веществ с образованием заряженных частиц - ионов: положительных (катионов) и отрицательных (анионов);

2. электрическая проводимость растворов солей, кислот и оснований в воде прямо пропорциональна общей концентрации ионов в растворе.

Возможность и степень распада растворенного вещества на ионы определяется природой растворенного вещества и растворителя. Электролитической ионизации в полярных растворителях подвержены ионные и молекулярные соединения с полярным типом связи.

Электролитическую диссоциацию в растворе вызывают не только вода, но и неводные полярные растворители, такие как жидкие аммиак, диоксид серы и др.

Электролитическая диссоциация обусловлена взаимодействием полярных молекул растворителя с частицами растворенного вещества.