Лекция № 4 «растворы неэлектролитов»
1 Свойства растворов неэлектролитов
Неэлектролиты – это вещества, растворы которых не проводят электрический ток. В растворенном состоянии они сохраняют молекулярную структуру. Как правило, это органические соединения (спирт, глюкоза, и т.д.).
Важной характеристикой раствора является давление паров растворителя и растворенного вещества над раствором, так как плавление, кипение и другие процессы, приводящие к фазовым переходам, протекают при определенных значениях давлений паров над раствором.
Далее мы рассмотрим влияние концентрации растворенного вещества на изменение давления пара над раствором и соответственно на изменение температур кипения и замерзания растворов, а также осмотического давления.
1.1 Закон Рауля
Рассмотрим двухкомпонентный раствор:
1) растворитель – летучее вещество,
2) Растворенное вещество – нелетучее и не диссоциирующее на ионы.
Летучие вещества – это вещества которые можно перевести в газообразное состояние при атмосферном давлении.
Количественно равновесное состояние между жидкостью и паром характеризуется давлением насыщенного пара. Обозначим:
р0 – давление насыщенного пара над чистым растворителем,
р – давление насыщенного пара над раствором.
Молекулы нелетучего компонента препятствуют улетучиванию из раствора молекул растворителя (какая-то часть поверхности просто занята ими), т.е. р0 > р. Таким образом, давление насыщенного пара растворителя над раствором ниже, чем над чистым растворителем. Разность между этими величинами
(р0 - р) – абсолютное значение понижения давления пара растворителя над раствором. Если эту величину разделить на значение давления пара чистого растворителя, то получим
(
)
– относительное
понижение давления пара растворителя
над
раствором.
В
1887г французский ученый Ф.М. Рауль открыл
закон, согласно которому относительное
понижение давления насыщенного пара
растворителя над раствором равно мольной
доле растворенного вещества.
Математически
закон Рауля выражается уравнением
.
Из закона Рауля следует, что понижение давления пара над раствором не зависит от природы растворенного вещества, а только от количества частиц растворенного вещества.
Уменьшение давления пара над раствором приводит соответственно к повышению температуры кипения и понижению температуры замерзания раствора.
1.2 Криоскопический и эбуллиоскопический законы Рауля
Данные законы позволяют рассчитывать повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания растворов нелетучих неэлектролитов.
Температура кипения – это температура при которой давление пара над раствором становится равным внешнему давлению. Для достижения раствором данного давления пара растворителя требуется более высокая температура в сравнении с чистым растворителем.
Температура замерзания – это температура при которой давление пара над раствором станет равным давлению насыщенного пара над кристаллами растворителя. Для раствора, в сравнение с чистым растворителем, температура замерзания ниже.
В практических расчетах удобно пользоваться криоскопическим и эбуллиоскопическим законами Рауля: