- •I. Количества веществ относятся к известному количеству раствора.
- •II. Количества веществ относятся к известному количеству растворителя.
- •Теории растворов.
- •Термодинамика многокомпонентных систем. Химические потенциалы.
- •Уравнения Гиббса-Дюгема.
- •Соотношение между химическими потенциалами компонента, входящего в состав нескольких фаз гетерогенной системы.
- •Термодинамические функции идеальных растворов газов (смесей идеальных газов).
- •Неидеальные растворы газов. Летучесть компонентов раствора.
- •Ограниченная взаимная растворимость газов.
- •Давление насыщенного пара бинарных жидких растворов.
- •Закон рауля. Идеальные растворы.
- •Реальные растворы. Отклонения от закона Рауля.
- •Диаграмма равновесия жидкость – пар в бинарных системах.
- •Фракционная (дробная) перегонка. Разделение азеотропных растворов.
- •Ограниченная взаимная растворимость жидкостей.
- •Коэффициент распределения вещества в двух несмешивающихся растворителях. Экстракция.
- •Растворимость газов в жидкостях.
- •Идеальная растворимость твердых веществ.
- •Отклонения от идеальной растворимости.
- •Зависимость растворимости твердых веществ от давления.
- •Криоскопия. Эбуллиоскопия. Криоскопия (Понижение температуры замерзания растворов).
- •Эбуллиоскопия (Повышение т кипения растворов нелетучих веществ).
- •Осмотическое давление.
- •Термодинамика осмотического давления.
- •Интегрируем, считая const :
- •Коллигативные свойства растворов.
Осмотическое давление.
Все ранее рассмотренные явления в растворах относились к равновесным состояниям каждой гомогенной фазы переменного состава (раствора) и к равновесиям раствора с другими фазами (пар, твёрдое вещество). Равновесие осуществляется при равенстве Т и Р во всех частях всех фаз, составляющих систему, и при постоянстве состава во всех участках одной фазы. При наличии же разностей химических потенциалов компонентов между участками одной фазы или между разными фазами эти компоненты диффундируют в направлении падения своего химического потенциала до тех пор, пока не будет достигнут одинаковый состав во всех участках внутри каждой фазы и равновесное распределение компонентов между фазами. Необходимым условием достижения такого равновесия является возможность свободного перехода всех компонентов из одного участка каждой фазы в другой участок и из одной фазы в другую.
Иная картина наблюдается в тех случаях, когда отдельные части системы разделены перегородками, которые непроницаемы для одних компонентов (например, растворённого вещества) и проницаемы для других компонентов (например, для растворителя). Простыми примерами таких полупроницаемых перегородок является кожа, пергамент и другие животные и растительные ткани.
1
h
2
|
Сосуд 1 содержит водный раствор какого-либо вещества; закрыт внизу полупроницаемой перегородкой. Сосуд 1 помещен в сосуд 2 с водой. Вода будет проходить из сосуда 2 в сосуд 1. |
Такой самопроизвольный переход воды (или растворителя) через полупроницаемую перегородку в раствор называется осмосом. Сила (на единицу площади), заставляющая растворитель переходить через полупроницаемую перегородку в раствор (находящийся при том же внешнем Р, что и растворитель), называется осмотическим давлением.
Вследствие осмоса уровень раствора в сосуде 1 повышается, создавая дополнительное давление, которое препятствует осмосу. При некоторой высоте h столба жидкости в сосуде 1 дополнительное Р достигает такой величины, при которой осмос прекращается, т. е. устанавливается равновесие между раствором данной концентрации и чистым растворителем, разделёнными полупроницаемой перегородкой.
Таким образом, равновесию между раствором заданной концентрации и чистым растворителем соответствует определённое гидростатическое давление в сосуде с раствором. Это давление равно осмотическому давлению и отличается от него только знаком. Поскольку реально измеряемой величиной является именно гидростатическое давление, можно и само осмотическое давление определить как дополнительное давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы предотвратить поступление в него (или удаление из него) растворителя через полупроницаемую перегородку.
Впервые осмотическое давление () измерил Пфефер (1877). Вант-Гофф показал (1886), что в разбавленных растворах зависимость осмотического давления от концентрации раствора совпадает по форме с законом Бойля-Мариотта для идеальных газов.
Для растворов с концентрациями с 0,3 моль/л V = 22,6 латм/моль (для идеальных газов PV = 22,4 ; V – объем, заключающий 1 моль растворенного вещества); при более высоких концентрациях V растет. Зависимость от Т : Т. Рассмотренные закономерности осмотического давления разбавленных растворов охватываются уравнением Вант-Гоффа :
= cRT
(с – молярная концентрация; с = = )
Т.о., разбавленных растворов численно равно тому давлению, которое производило бы то же число молекул растворенного вещества, если бы оно в виде идеального газа занимало при данной Т объем, равный объему раствора.