Глава 9. Коллигативные свойства растворов
После изучения этой темы вы должны: иметь представления о следующих понятиях и явлениях: - осмос, осмотическое давление (закон Вант-Гоффа), его роль. - закон Рауля о давлении паров растворителя над раствором и изменении температур кипения и замерзания растворов (следствия закона Рауля). Коллигативные свойства – это свойства, которые не зависят от природы частиц растворенного вещества, а зависят только от концентрации частиц в растворе. Коллигативными свойствами разбавленных растворов являются: - скорость диффузии - осмотическое давление (Закон Вант-Гоффа) - давление насыщенного пара растворителя над раствором (Закон Рауля) - температура кипения раствора (1следствие из закона Рауля) - температура кристаллизации раствора (2 следствие из закона Рауля) Свойства неэлектролитов Осмосом называется самопроизвольное перемещение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора меньшей концентрации в раствор большей концентрации. В результате протекания осмоса возникает осмотическое давление раствора. Гипертоническим раствором называют тот раствор, у которого осмотическое давление больше. Гипотоническим раствором – раствор с меньшим осмотическим давлением. Изотоничные растворы – это растворы с одинаковой величиной осмотического давления.
Н2О Н2О
Вант-Гофф, изучая зависимость осмотического давления от внешних факторов установил, что оно не зависит от природы растворенного вещества, а зависит только от числа частиц в растворе и от температуры: Росм= СмRT, где Росм [кПа], T [K]- абсолютная температура, R=8,32 кДж/моль - универсальная газовая постоянная, См - молярная концентрация раствора [моль/л]. Осмотическое давление раствора, содержащего несколько веществ, равно сумме осмотических давлений, вызываемых каждым из них. Давление насыщенного пара растворителя над раствором (Закон Рауля): Относительное понижение давления насыщенного пара над раствором прямо пропорционально мольной доле растворенного вещества: где -давление насыщенного пара над чистым растворителем; РА-давление насыщенного пара растворителя над раствором; NB- мольная доля растворенного вещества: , где na, nb – число молей растворителя (а) и растворенного вещества (b). Набольшее практическое значение получили I, II следствие закона Рауля. I следствие закона Рауля: Повышение температуры кипения раствора прямо пропорционально молярной концентрации растворенного вещества: Dtкип = Kэб.Сm , где Dtкип = t кип р-ра – t кип н2o, 0С ; Kэб – эбулиоскопическая константа растворителя (Kэб н2о ); Сm- моляльная концентрация растворенного вещества, моль/1000г растворителя. II следствие закона Рауля: Понижение температуры замерзания раствора прямо пропорционально молярной концентрации растворенного вещества: Dtзам =Kкр.Сm , где Dt= t зам.н2о – t зам р-ра, 0С; Kкр - криоскопическая константа растворителя (Ккр н2о =1,86); Сm- моляльная концентрация растворенного вещества, моль/1000г растворителя.
Примечание: см. приложение 7 – «Криоскопические константы некоторых растворителей», приложение 8 – «Эбулиоскопические константы некоторых растворителей». Эти уравнения справедливы только для растворов, в которых отсутствует взаимодействие частиц, т.е. для идеальных растворов. В реальных растворах имеют место межмолекулярные взаимодействия между молекулами вещества и растворителя, которые могут приводить либо к процессам диссоциации, либо к процессам ассоциации молекул. Диссоциация молекул вещества в водном растворе характерна для сильных электролитов. В результате диссоциации число частиц увеличивается. Доля (i) образовавшихся частиц определяется как отношение общего числа частиц к первоначальному числу молекул. Она зависит от степени диссоциации электролита и от числа частиц, на которые распадается молекула: i = (n -1)a + 1, i – получил название изотонический коэффициент, n – число частиц (ионов), на которые распадается молекула, a – степень диссоциации (в долях).
Примеры расчетов температур кипения, замерзания, осмотического давления растворов различных концентраций Пример 1. Вычислить температуру замерзания, кипения раствора этилового спирта с процентной концентрацией (w), равной 40 %. Решение: Вычислим температуру замерзания раствора исходя из II следствия закона Рауля: Dtзам = Kкр.Сm, однако для решения необходимо перейти от одного вида концентрации к другому: w [m в-ва, г \ 100г р-ра] ® Сm[ n молей \ 1000 г р-ля ] 1. Перейдем от массы вещ-ва (m) к молям (n) через пропорцию: 1 моль С2Н5ОН содержит ------- 46 г х моль //------//-------//-------//------40 г или по формуле х(n) = = моль/100р-ра, где m(с2н5он) = 40г, M(с2н5он) = 46г/моль 2. Перейдем от массы раствора к массе растворителя: m р-ля = m р-ра - m в-ва = 100 – 40 = 60г р-ля 2. Через пропорцию выразим Сm : 0,87 молей С2Н5ОН содержит в 60 г растворителя х (Сm) -//-----//-----//-----//------/- 1000 г х (Сm) = = 14,5 молей/1000г р-ля 4. По формуле Dtзам = Kкр.Сm найдем Dt: Dt = 1,86.14,5 = 26,97 0C 5. Dt = tзам н2о – tзамр-ра Þ tзам р-ра = tзам н2о – Dt = 0 - 26,97 = -26,97 0C- температура замерзания 40 % раствора этилового спирта. Вычислим температуру кипения раствора исходя из I следствия закона Рауля: Dtкип = Kэб. Сm, Сm = 14,5 моль/1000р-ля (см. выше) Из формулы найдем Dt: Dt = 0,516 . 14,5 = 7,48 0C Dt = tкипр-ра – tкип н2о Þ tкип р-ра = tкип н2о + Dtкип = 100+7,48=107,48 0C- температура кипения 40% раствора этилового спирта. Пример 2. Вычислить концентрацию физиологического раствора (NaCl) изотоничного с осмотическим давлением крови равное » 800 Кпа. Степень диссоциации NaCl принять за 90%. Решение: Для растворов электролитов Росм(NaCl ) = i·См·R·T Þ См = (1) Условие изотоничности означает, что Росм(NaCl ) = Росм крови = 800 кПа, i = (n-1)·a + 1= (2 - 1) ·0,9 = 1,9 NaCl Û Na++Cl-, где n = 2, a = 0,9 Подставим найденные значения в формулу (1) См = 0,17 моль/л – концентрация хлорида натрия, которая создает осмотическое давление 800 кПа. Рекомендуемая литература: [1], с.225-230; [2], с.205-208.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (856)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |