Осмос и осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.

ИДЕАЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ. ЗАКОНЫ ВАНТ-ГОФФА, РАУЛЯ И ГЕНРИ.

Идеальныминазываются растворы, образованные компонентами, у которых силы взаимодействия между однородными и разнородными молекулами одинаковы (т.е. объём раствора равен сумме объёмов растворителя и растворенного вещества и образование раствора не сопровождается выделением или поглощением теплоты). В идеальных растворах свойства отдельных компонентов не отличаются от их свойств в чистом индивидуальном виде, поэтому природа идеальных растворов достаточно проста. Их поведение точно описывают законы Вант-Гоффа и Рауля, которые называют законами идеальных растворов.

Если трубку, заполненную раствором (например, сахара), отделить от воды полупроницаемой мембраной (которая пропускает только молекулы воды, но не сахара), то через мембрану происходит диффузия молекул воды в раствор и уровень жидкости в трубке поднимается. Это приводит к увеличению давления в нижней части раствора, что затрудняет дальнейшую диффузию воды. При некоторой высоте () столба раствора в трубке скорости диффузии воды из наружнего сосуда во внутрений и обратно сравняются и подъём жидкости в трубке прекратится, т. е. система придёт в равновесие. Процесс односторонней диффузии растворителя через полупроницаемую перегородку от раствора с меньшей концентрацией растворенного вещества к раствору с большей концентрацией называют осмосом. Давление, которое нужно приложить в процессе осмоса к раствору, чтобы привести его уровень к уровню чистого растворителя, называют осмотическим давлением.

Вант-Гофф, анализируя результаты изучения осмотического давления разных растворов, пришел к выводу: в разбавленных растворах (С ≤ 0,01моль/л) растворитель и раствореное вещество ведут себя подобно газам. Поэтому к разбавленным растворам применимо уравнение состояния идеальных газов в следующей форме:

, (28)

где π – осмотическое давление, n – число молей растворенного вещества. Решив это уравнение относительно p и произведя замену n/V = C, получают выражение, называемое законом Вант-Гоффа:

, (29)

где С – концентрация растворенного вещества, моль/л.

Закон Рауля.

При анализе результатов измерений давления насыщенного пара растворов нелетучих веществ Ф.М. Рауль обнаружил важную закономерность:

парциальное давление насыщенного пара -го компонента над раствором (p_i) равно произведению давления насыщенного пара над чистым компонентом (p_0i) на мольную долю (x_i) этого компонента в растворе:

. (30)

Уравнение (30) носит название закона Рауля.