- Коллигативные свойства растворов
-
Коллигативные свойства растворов — это те свойства, которые при данных условиях оказываются равными и независимыми от химической природы растворённого вещества; свойства растворов, которые зависят лишь от количества кинетических единиц и от их теплового движения.
В этой статье будут кратко рассмотрены изменения термодинамических свойств растворов относительно свойств растворителя:
- понижение давления пара[1],
- повышение температуры кипения[1],
- понижение температуры замерзания[1],
- осмотическое давление.
Основные статьи на данные темы можно найти по вышеуказанным ссылкам.
Примечание: идеальным называют раствор, образование которого не сопровождается химическим взаимодействием, изменением объёма и тепловым эффектом.
Ещё одно примечание: все формулы в статье даны для растворов неэлектролитов. При рассмотрении растворов электролитов необходимо умножать правую часть формулы на изотонический коэффициент (i).
Содержание
Законы Рауля
Первый закон Рауля
Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, называют насыщенным. Давление такого пара над чистым растворителем (p0) называют давлением или упругостью насыщенного пара чистого растворителя.
В 1886 (1887) году Ф. М. Рауль сформулировал закон:
Давление пара раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, прямо пропорционально мольной доле растворителя в данном растворе:
- p = p0 · χр-ль, где
- p — давление пара над раствором, ПА;
- p0 — давление пара над чистым растворителем;
- χр-ль —— мольная доля растворителя.
Для растворов электролитов используют несколько другую форму уравнения, позволяющую добавить в неё изотонический коэффициент:
- Δp = i · p0 · χв-ва, где
- Δp — собственно изменение давления по сравнению с чистым растворителем;
- χв-ва — мольная доля вещества в растворе.
Второй закон Рауля
Тот же Рауль экспериментально доказал, что
повышение температуры кипения раствора по сравнению с температурой кипения растворителя, а равно и понижение температуры замерзания раствора по сравнению с аналогичным характеризующей величиной для растворителя прямо пропорциональна моляльности раствора, то есть,
Осмотическое давление
Рассмотрим ситуацию, при которой частично проницаемая мембрана (т. е., такая, через которую могут проходить лишь мелкие объекты, например, молекулы растворителя, но не крупные — например, молекулы растворённого вещества) разделяет чистый растворитель и раствор (или два раствора с разными концентрациями). Тогда молекулы растворителя находятся практически в равных физических условиях по обе стороны мембраны, однако в более насыщенном растворе некоего вещества их концентрация, разумеется, меньше, чем в более разбавленном (в котором меньше места в растворе занимают молекулы растворённого вещества). Следовательно, со стороны менее насыщенного раствора через мембрану диффундирует большее число молекул, чем с противоположной стороны. А это значит, что растворитель попросту переходит из менее насыщенного раствора в более насыщенный, разбавляя его (выравнивая концентрации обоих растворов) и создавая давление на мембрану. Процесс этот (он называется осмосом) можно прекратить, оказав определённое давление на более насыщенный раствор (например, при помощи поршня) —— это давление и называется осмотическим давлением.
Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются изотоническими.
Определить осмотическое давление раствора можно по формуле, полученной в 1886 году Я. Х. Вант-Гоффом:
- π = CMв-ва · R · T, где
- CMв-ва — молярная концентрация раствора, выраженная в , а не в , как обычно;
- R — универсальная газовая постоянная;
- T — термодинамическая температура системы.
См. также
Примечания
Для улучшения этой статьи желательно?: - Проверить достоверность указанной в статье информации.
- Викифицировать статью.
- Добавить иллюстрации.
Категории:- Растворы
- Физическая химия
- Количество вещества
Wikimedia Foundation. 2010.