8 Свойства растворов электролитов. Методы определения стеПени электролитической диссоциации

При изучении растворов электролитов (кислот, щелочей, солей) обнаружилось, что эти вещества вызывают более высокое осмотическое давление, чем это следует по закону Вант-Гоффа для неэлектролитов.

Растворы электролитов замерзают при более низких и кипят при более высоких температурах, чем одинаковые с ними по молярной концентрации растворы неэлектролитов.

Для электролитов Вант-Гофф ввел поправочный изотонический коэффициент i, который показывает, во сколько раз наблюдаемое π_осм., ∆t_кип., ∆t_зам., ∆р_{раствора} больше вычисленного, т.е.

Изотонический коэффициент i связан со степенью диссоциации электролита α соотношением

или

где n – число ионов, на которое распадается при диссоциации молекула электролита. Например, для KCl n=2, для BaCl₂ и Na₂SO₄ n= 3 и т.д.

Таким образом, найдя по опытным величинам π_осм., ∆t_кип., ∆t_зам., ∆р значение i, можно вычислить степень диссоциации электролита в данном растворе.

Для растворов неэлектролитов: Для растворов электролитов:

∆t_зам.=К_кр·С_m ∆t_зам.=iК_кр·С_m

∆t_кип.=Э·С_m ∆t_кип. =i ·Э·С_m

π_осм.=С_m·R·T π_осм.= i·С_m·R·T

Пример 22. Осмотическое давление 0,1 н ZnSO₄ при 0 °С равно

1,59 ·10⁵ Па. Вычислите изотонический коэффициент этого раствора.

Решение: Изотонический коэффициент i показывает, во сколько раз значение осмотического давления π´_осм. , повышения температуры кипения ∆t´_кип. (или понижения температуры замерзания ∆t´_зам.), понижения давления пара над растворителем ∆р´ для раствора электролита, найденные экспериментально, больше соответствующих значений (π_осм., ∆t_кип., ∆t_зам., ∆р ) для растворов неэлектролитов при той же молярной концентрации или моляльности. Отклонение растворов электролитов от законов Вант-Гоффа и Рауля объясняется тем, что при растворении электролита в воде увеличивается общее число частиц, так как электролиты диссоциируют на ионы.

Значение изотонического коэффициента для растворов электролитов больше 1, а для растворов неэлектролитов равно 1. Осмотическое давление для растворов электролитов с учетом изотонического коэффициента равно

Отсюда

Пример 23. Давление водяного пара над раствором 24,8 г KCl в 100 г Н₂О при 100 °С равно 9,14·10⁴ Па. Вычислите изотонический коэффициент, если давление водяного пара при этой температуре равно 1,0133·10⁵ Па.

Решение: Первый закон Рауля для электролитов выражается уравнением

М (KCl) = 74,56 г/моль; n = 24,8/74,56=0,33 моль;

М (Н₂О) = 18,02 г/моль; N₁ =100/18,02=5,55 моль.

Изотонический коэффициент равен

9 Рекомендации для самостоятельной работы, контрольные вопросы и требования к знаниям и умениям

9.1. Рекомендации

1. Рекомендуется прежде всего внимательно изучить теоретический раздел настоящего методического руководства, привлекая, при необходимости, учебники и конспекты лекций.

2. Тщательно проработать примеры решения задач по каждому разделу, приведенные в руководстве.

3. При возникновении трудностей в понимании каких-либо вопросов обратиться к преподавателю за разъяснениями.

4. Удостовериться в полноте усвоения материала, отвечая на вопросы для самоконтроля.