- •Негосударственное образовательное учреждение
- •Общие методические указания
- •Правила оформления контрольной работы
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Введение
- •Термодинамика и термохимия Основы термодинамики
- •Основные понятия и определения
- •Первый закон термодинамики
- •Основы термохимии
- •Второй закон термодинамики
- •Условия самопроизвольного протекания процессов
- •2. Процессы, протекающие при постоянном давлении и температуре.
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Основные газовые законы Идеальный газ
- •Уравнение состояния идеального газа
- •Газовые смеси. Закон Дальтона
- •Вариант 1.
- •Двухкомпонентные системы Жидкие бинарные системы
- •Концентрации растворов
- •Осмотическое давление растворов
- •Давление пара разбавленных растворов. Закон Рауля
- •Температуры кипения и замерзания идеального бинарного раствора с нелетучим растворённым веществом. Эбуллиоскопия. Криоскопия.
- •Вариант 1.
- •Вариант 8.
- •Вариант 9.
- •Вариант 10.
- •Химическая кинетика Основные понятия
- •Зависимость скорости реакции от концентрации
- •Реакции нулевого порядка
- •Реакции первого порядка
- •Реакции второго порядка
- •Реакции третьего порядка
- •Зависимость скорости реакции от температуры
- •Вариант 1.
- •Вариант 2.
- •Вариант 3.
- •Вариант 4.
- •Вариант 5.
- •Вариант 6.
- •Вариант 7.
- •Вариант 8.
- •Вариант 9.
- •Вариант 10.
- •Электрохимия Электрическая проводимость растворов электролитов
- •Вариант 1.
- •Вариант 1.
- •Вариант 2.
- •Вариант 3.
- •Вариант 4.
- •Вариант 5.
- •Вариант 6.
- •Вариант 7.
- •Вариант 8.
- •Вариант 9.
- •Вариант 10.
- •Коллоидная химия Поверхностные явления
- •Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Коллоидное состояние вещества
- •Вариант 1
- •Вариант 1.
- •Вариант 1
- •Эбулиоскопические константы некоторых растворителей
- •Криоскопические константы некоторых растворителей
- •Константы диссоциации слабых кислот и оснований при 25ºС
- •Предельные подвижности ионов (См∙см∙моль-1) при 25ºС
- •Примерный перечень вопросов к зачету по дисциплине «Физическая и коллоидная химия»
Осмотическое давление растворов
Все растворы обладают способностью к диффузии. Диффузией называется стремление вещества равномерно распределиться по всему предоставленному ему объёму.
Если разделить раствор и растворитель полунепроницаемой перегородкой, через которую проходят молекулы растворителя, но не проходят молекулы растворённого вещества, то в этом случае возможна только диффузия растворителя в раствор.
Процесс односторонней диффузии растворителя в раствор через полунепроницаемую перегородку называется осмосом.
Осмотическим давлением называется сила на единицу площади (Н/м2), заставляющая растворитель переходить через полунепроницаемую перегородку в раствор, находящийся при том же внешнем давлении, что и растворитель. Осмотическое давление разбавленных растворов подчиняется законам идеального газа.
Закон Вант-Гоффа:
Осмотическое давление разбавленных идеальных растворов численно равно тому давлению, которое оказывало бы растворённое вещество, если бы при данной температуре оно в виде идеального газа занимало тот же объём.
π = СRT, (71)
где C– молярная концентрация раствора, моль/л;R– универсальная газовая постоянная 8,314 Дж/(моль∙К);T– абсолютная температура, К.
В растворах электролитов благодаря электролитической диссоциации и увеличения числа частиц экспериментальное значение осмотического давления всегда выше, чем теоретически вычисленное по уравнению (71). Степень отклонения наблюдаемого осмотического давления (πэксп) от вычисленной величины (πвыч) выражается изотоническим коэффициентом
i= .
При вычислении осмотического давления растворов электролитов в уравнение (71) вводится поправочный (изотонический) коэффициент i> 1, учитывающий увеличение числа частиц в растворе вследствие электролитической диссоциации молекул:
π = iСRT. (72)
Для растворов неэлектролитов изотонический коэффициент равен 1. Изотонический коэффициент i зависит от природы электролита и степени диссоциации его молекул. В общем случае при распаде электролита с образованиемk– ионов
i = 1 + (k – 1)α. (73)
Если при распаде молекулы образуется два иона k = 2, то формула (73) примет более простой вид:
i = 1 + α. (74)
Пользуясь выражениями (71- 74), можно рассчитать осотическое давление, концентрацию, молекулярные веса растворённых веществ, а также степень диссоциации электролитов в растворах.
Пример 10.Вычислить осмотическое давление 2%-ного раствора глюкозы при 0ºС. Плотность раствора принять равной единице.
Решение. Осмотическое давление вычисляем по формуле (71). Концентрация раствора выражается в моль/дм3,R= 8,314 Дж/(моль∙К), молекулярная масса глюкозы С6Н12О6равна 180 г/моль.
В 100 г 2%-ного раствора содержится 2 г глюкозы. Поскольку плотность данного раствора равна 1, то в 1дм3содержится 20 г глюкозы, а это соответствует молярной концентрации С =, в результате получаем:
π = 252,2 кПа
Давление пара разбавленных растворов. Закон Рауля
Давление пара над раствором нелетучего вещества в каком-либо растворителе всегда ниже, чем над чистым растворителем при одной и той же температуре. Согласно закону Рауля : давление насыщенного пара i-того компонента над раствором (Рi ) прямо пропорционально его молярной доле в растворе (χi):
Рi = Рi0· χi,, (75)
где Рi0– коэффициент пропорциональности, равный давлению насыщенного пара над чистымi-тым компонентом;
χi = ,(76)
где ni – число молей растворённого вещества,ns – число молей растворителя.
Пример 11. Вычислить давление пара 10%-ного раствора мочевины СО(NH2)2при 50ºС. Давление паров воды при 50ºСРi0 = 12 320 Н/м2.
Решение. Для решения данной задачи используем формулу (75):
Рi = Рi0· χi
В 100 г 10%-ного раствора мочевины содержится 10 г мочевины и 90 г воды: Мм(СО(NH2)2) = 60 г/моль, Мм(Н2О) = 18 г/моль.
Определяем число молей мочевины (ni) и число молей воды (ns) в 100 г 10%-ного раствора:
ni=;ns=.
Согласно закону Рауля
Рs = Рi0- Рi
Рi = Рi0∙
Рi =12 320 Н/м2· 398 Н/м2,
Рs= 12 320 Н/м2- 398 Н/м2= 11 922 Н/м2.