- •Содержание
- •Работа 1. Физико-химический анализ двухкомпонентной смеси.
- •Работа 3. Изучение взаимной растворимости трехкомпонентной системы
- •Свойства разбавленных растворов
- •Работа 4. Определение изотонического коэффициента I электролита в водном растворе методом криоскопии.
- •Электропроводность растворов электролитов.
- •Работа 5. Определение электропроводности и константы диссоциациислабого электролита.
- •Контрольные вопросы
- •Работа 7. Измерение эдс гальванического элемента.
- •Адсорбция
- •Работа 9. Влияние различных факторов на величину адсорбции израстворов.
- •Контрольные вопросы
- •Работа10. Изучение адсорбции поверхностно-активного вещества (пав) на границе воздух-раствор.
- •Контрольные вопросы
- •Газовая хроматография
- •Работа 13. Изучение кинетики гомогенного каталитического разложения н2о2.
- •1. Некоторые физические постоянные
- •2. Криоскопические и эбуллиоскопические постоянные некоторых растворителей
- •3. Константы диссоциации некоторых кислот
- •4. Удельная электропроводность раствора кСl (0,01 моль/л) при различных температурах, Ом-1 см-1.
- •7. Зависимость поверхностного натяжения воды от температуры.
- •8. Свойства логарифмов
- •9. Некоторые интегралы
Свойства разбавленных растворов
Раствором называется термодинамическая система, состоящая не менее чем из двух компонентов, любая часть которой имеет одинаковый состав и химические свойства. Наиболее простым закономерностям подчиняются идеальные растворы.
Для того, чтобы законы, выведенные для идеальных растворов, можно было использовать для растворов электролитов, вводится поправочный коэффициент – изотонический коэффициент Вант – Гоффа (i), показывающий во сколько раз изменится фактическое число частиц в растворе вследствие диссоциации. Изотонический коэффициент определяется по уравнению
i=1+α(v-1) (2.1)
где α-степень диссоциации, v -фактическое число частиц, образующихся при диссоциации из одной молекулы электролита: для растворов электролитов i >1, для растворов неэлектролитов i = 1.
Свойства идеального разбавленного раствора из нелетучего вещества в летучем растворителе при постоянной температуре определяется законом Рауля: понижение давления ∆p пара растворителя над раствором нелетучего вещества по сравнению с давлением пара над чистым растворителем р0 определяется уравнением:
∆p=р0хbi(2.2)
где хb – молярная доля растворенного вещества.
Для растворов по сравнению с чистым растворителем, характерно понижение температуры замерзания
∆Tm=Kmi(2.3)
и повышение температуры кипения
∆Tb=Emi(2.4),
где К и Е - криоскопическая и эбулиоскопическая постоянные, соответственно, которые определяются только природой растворителя; m - моляльная концентрация, моль/кг. Для воды К=1,86 град кг/моль; E=0,52 град кг/моль.
Осмотическое давление разбавленных растворов пропорционально молярной концентрации растворенного вещества с, моль/л:
π = RTci (2.5)
В идеальных растворах, все эти свойства определяются только концентрацией растворенных веществ, но не зависят от их природы. Определив из опыта одно из перечисленных свойств раствора, можно рассчитать концентрацию растворенного вещества (iс) и любое из других свойств. Например, экспериментальное определение величины ∆Tm и ∆Tb (криоскопия и эбулиоскопия) часто используются для нахождения изотонических коэффициентов растворов электролитов, осмотического давления растворов, молярных масс растворенных веществ.
Работа 4. Определение изотонического коэффициента I электролита в водном растворе методом криоскопии.
Цель работы: Определить температуру замерзания растворителя и температуру начала замерзания раствора, по величине ∆Tm рассчитать изотонический коэффициент i, рассчитать осмотическое давление раствора.
Порядок выполнения работы:
Подготовить криометр (рис.2.1) к работе. Для этого промыть пробирку 1 и резервуар термометра 2 дистиллированной водой. Заполнить стакан 4 охлаждающей смесью из льда, NaCI и воды.
Измерить температуру замерзания воды. Для этого в пробирку 1 налить такой объем дистиллированной воды, чтобы ее уровень был на 0,5-1 см выше резервуара термометра и поместить ее в криометр (сосуд 3). Наблюдать за понижением температуры воды, непрерывно перемешивая жидкость мешалкой 5. Начиная с температуры 2 - 3°С, отмечать показания термометра каждые 30 секунд и записывать их в таблицу 2.1. Обычно температура жидкости постепенно снижается до значения ниже температуры замерзания (переохлаждение), затем после начала кристаллизации ее температура быстро повышается до постоянного значения, которое и является температурой замерзания чистого растворителя Т0. Записать температуру замерзания воды в таблицу 2.2. Вынуть пробирку из криометра, расплавить кристаллы, нагревая пробирку рукой, и повторить определение температуры замерзания воды.
Измерить температуру замерзания раствора. Приготовить раствор исследуемого вещества (концентрация вещества указывается преподавателем). Пробирку 1 и термометр промыть исследуемым раствором. Определить температуру начала замерзания раствора, как определяли температуру замерзания воды.
а) б)
Рис 2.1 а). Изменение температуры в процессе охлаждения 1-воды, 2-раствора; б) Криометр.
Важно помнить, что температура кристаллизации раствора будет постепенно понижаться по мере выпадения кристаллов растворителя и повышения концентрации раствора (рис.2а). Температура кристаллизации растворителя из раствора исходной концентрации соответствует наивысшей температуре после переохлаждения (T1). Измерения повторить 2-3 раза.
По данным таблицы 2.1 построить кривые охлаждения воды и раствора.
По экспериментально найденному значению ∆Tm=T0-T1, рассчитать величину изотонического коэффициента i=∆Tm/Кс, и сравнить найденное значение с максимально возможным для раствора данного вещества.
По формуле (2.6), полученной из формул (2.3) и (2.5), рассчитать осмотическое давление исследуемого раствора:
π273=RT∆Tm(2.6)
7. Установить изотоничность раствора исследуемого вещества крови. Для этого по формуле (2.7) рассчитать осмотическое давление раствора при 310 К:
π310=310π273/273 (2.7)
Полученное значение сравнить с осмотическим давлением крови (783 кПа).
Таблица 2.1
Зависимость температуры раствора(t1) от времени охлаждения .
Растворитель |
Раствор | ||
время, мин. |
t0,°C |
время, мин. |
t1,°C |
0,5 |
|
|
|
1,0 |
|
|
|
…. |
|
|
|
Таблица 2.2
Растворитель К………
Растворенное вещество…………………..
Масса растворителя Масса вещества………………
Температура кристаллизации |
∆Tm |
С |
i |
π273 |
π310 | |
растворитель |
раствор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
Перед выполнением работы:
Сформулируйте цель работы.
Какова последовательность выполнения эксперимента?
Как будет изменяться температура растворителя в процессе его охлаждения? Какое показание термометра принимают за температуру замерзания растворителя?
Как будет изменяться температура раствора в процессе его охлаждения? Какое показание термометра принимают за температуру замерзания раствора?
К защите работы:
Как зависит температура замерзания раствора от концентрации растворенного вещества. Запишите формулу для расчета ∆Tm .
Каков физический смысл криоскопической постоянной?
Какое давление называют осмотическим?
Как оценить осмотическое давление раствора по температуре его замерзания?
Зависит ли осмотическое давление раствора от природы растворенного вещества?
В каких случаях величина осмотической концентрации совпадает с аналитической?
Каково максимальное значение изотонического коэффициента КСl, Na2SO4?
Будет ли одинаковым понижение температуры замерзания растворов сахарозы и NaСl одной и той же моляльной концентрации?
Будет ли изотоничен 0,85% раствору NaCl раствор А : глюкоза 1%; СаCl2 0,85%; мочевина 1,2%; КСl 4%?
Имеются растворы Ва(NО3)2 и А12(SО4)3 с одинаковой моляльной концентрацией. Какой из растворов обладает большим осмотическим давлением (кажущуюся степень ионизации солей считать одинаковой)?