Коллигативные свойства водных растворов.

Многие свойства раствора зависят не только от концентрации растворенного в нем вещества, но и от природы этого вещества. Например, плотность раствора зависит от индивидуальных свойств растворителя и растворенного вещества и от его концентрации. Но некоторые физические свойства растворов определенного типа зависят только от концентрации частиц растворенного вещества, и не зависят от индивидуальных свойств растворенного вещества. Эти свойства растворов называются коллегативными. К их числу относятся понижение давления паров (см. ан. химию, законы Рауля и Дальтона) , возрастание температуры кипения, уменьшение температуры затвердевания и осмотического давления раствора.

Повышение температуры кипения. Жидкость начинает кипеть, когда давление ее паров уравнивается с внешним давлением. Поскольку давление паров растворов при прибавлении нелетучего компонента снижается, раствор кипит при более высокой температуре, по сравнению с температурой кипения чистого растворителя. Повышение температуры кипения () относительно температуры кипения чистого растворителя пропорционально числу растворенных частиц в расчете на моль молекул растворителя (моляльной концентрации растворенных частиц). Моляльность – число молей растворенного вещества на 1000 грамм растворителя (или на определенное число молей растворителя).

- моляльная константа (зависит от растворителя), [º/Мл];

- моляльность раствора, [º/Мл].

Для воды = 0,52 ºС/Мл, следовательно, температура кипения одномоляльного раствора сахарозы или любого другого водного раствора, в котором концентрация нелетучего вещества равна 1 Мл, будет на 0,52 ºС больше температуры кипения чистой воды.

При растворении в воде одного моль в ней образуется два моля частиц (один моль натрия и один моль хлора), поэтому 1 Мл растворв воде будет характеризоваться вдвое большей температурой кипения по сравнению с 1 Мл раствором какого-либо неэлектролита (сахарозы).

Понижение температуры затвердевания. Температура затвердевания – это такая температура, при которой уравнивается давление паров твердой и жидкой фаз. Понижение температуры застывания растворов объясняется тем, что растворенное вещество обычно нерастворимо в твердой фазе растворителя. При застывании в растворе отделяется от раствора твердая фаза, представляет собой почти чистый лед. Таким образом, на давление паров твердой фазы не влияет наличие растворенного вещества, в то же время давление паров раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, уменьшается пропорционально моляльной доле растворенного вещества.

В результате температура, при которой раствор и твердая фаза должны иметь одинаковое давление паров, также уменьшается. Как и увеличение температуры кипения, так и понижение температуры застывания пропорционально мольяльности раствора:

- моляльная константа температуры застывания раствора, [º/Мл]. ºС/Мл, следовательно, 0,5 Мл растворили любой 1 Мл раствор неэлектролита должен застывать при температуре на 1,86 ºС меньше температуры застывания чистой воды. Понижение температуры застывания раствора объясняет, как действует антифриз, и почему дороги зимой посыпают солью.

Осмос. Ряд материалов определенного типа, в том числе мембраны в биологических системах, обладают свойством полупроницаемости, т.е. способностью пропускать частицы одного вида и не пропускать частицы другого вида. Осмос – это результат проникновения молекул растворителя, но не растворенного вещества, через такую полупроницаемую мембрану из более разбавленного раствора в более концентрированный. А давление, которое необходимо создать, чтобы воспрепятствовать осмосу – осмотическое давление. Эта величина пропорциональна молярности раствора:

При одинаковом осмотическом давлении растворы называют изотоническими, растворы с большей концентрацией – гипертоническими, меньшей – гипотоническими.