В. Фазовое равновесие жидкость – твердое вещество растворимость твердых веществ в жидкостях (закон шредера)
Изменение давления практически не влияет на равновесие в конденсированных системах, поэтому примем, что . Влияние температуры на растворимость малорастворимых в жидкости твердых веществ при равновесии кристаллов твердого вещества и раствора этого вещества в жидком растворителе выражает уравнение Шредера:
.
(162)
где
– мольная доля малорастворимого вещества
в растворе (растворимость);
– температура
плавления.
Из анализа уравнения Шредера следует:
1. с повышением температуры растворимость твердых веществ возрастает;
2. легкоплавкие вещества растворяются лучше тугоплавких.
Уравнение
Шредера позволяет рассчитать растворимость
только малорастворимых веществ, поскольку
в этом случае мольную теплоту растворения
можно заменить теплотой плавления
.
Если вещество
хорошо растворимо, то молекулы
растворенного вещества сольватированы,
а теплота растворения складывается из
теплоты плавления и мольной теплоты
сольватации
:
,
(163)
Теплота плавления
(т.к. при
плавлении теплота переходит от окружающей
среды к системе),
а теплота сольватации
(все молекулы
в растворе находятся в движении и
обладают определенной кинетической
энергией. При сольватации молекулы
растворителя входят в сольватную
оболочку растворенного вещества и
движутся вместе с ними, а энергия этих
молекул выделяется во внешнюю среду).
Поэтому, для хорошо растворимых веществ
влияние температуры на растворимость
будет определять соотношение слагаемых
в (165):
если
,
то с повышением температуры растворимость
веществ будет увеличиваться (например,
сахароза);
если
,
то с повышением температуры растворимость
веществ будет снижаться (например,
).
Шредер рассматривал
случай, когда
,
допуская, что при растворении
малорастворимого вещества его молекулы
не сольватированы.
3.3.6. Коллигативные свойства растворов
Коллигативными называют физико-химические свойства разбавленных растворов, не зависящие от природы растворенного вещества и определяющиеся только его концентрацией и природой растворителя.
Понижение давления пара над раствором по сравнению с чистым растворителем
Для растворов нелетучих веществ закон Рауля принимает вид:
.
Формулировка закона Рауля: относительное понижение давления пара растворителя над раствором по сравнению с давлением пара чистого растворителя при той же температуре равно мольной доле растворенного нелетучего вещества.
На
рис. 22: 1 – кривая зависимости давления
насыщенного пара над чистым твердым
растворителем (кривая возгонки);
2 – кривая зависимости давления насыщенного пара над чистым жидким растворителем (кривая испарения);
3 – кривая зависимости давления насыщенного пара над раствором нелетучего вещества с мольной долей ;
,
– тройная точка растворителя и раствора;
,
– давление насыщенного пара над чистым
растворителем и раствором при
;
Из рис. 22 видно,
что
.