Криоскопические и эбуллиоскопические константы

P(z) P(z)

Жидкость закипает, кода давление насыщенного пара этой жидкости становится равным внешнему атмосферному давлению, и кристаллизуется, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным давлению насыщенного пара твердой фазы этой жидкости (для воды – лед). Исходя из первого закона Рауля, становится очевидным, что присутствие растворенного вещества понижает температуру кристаллизации раствора и повышаеттемпературу кипения раствора по сравнению с t_к_p и t_кипчистого растворителя.

Второй закон Рауляопределяет зависимость температуры кристаллизации и кипения раствора от концентрации растворенного вещества: Повышение температуры кипения и понижение температуры кристаллизации разбавленных идеальных растворов пропорциональны моляльной концентрации растворенного вещества. Δt_кип= К_кип·С_m, Δt_к_p = К_кр·С_m.

Здесь С_m -моляльная концентрация раствора (моль/кг); К_кип- эбуллиоскопическая константа или константа кипения растворителя; К_кр - криоскопическая константа или константа кристаллизации растворителя.

Для воды К_кип = 0,52°С, К_кр = 1,86°С.

По своему смыслу эбуллиоскопическая и криоскопическая константы показывают повышение температуры кипения и понижение температуры кристаллизации раствора, моляльная концентрация которого равнаединице.Используя вышесказанное, можно составить следующие соотношения:

t_к_p(у) ⁰С = t_к_p(z) ⁰С – Δ t_к_p ; где Δ t_к_p = t_к_p(z) - t_к_p(y) ,

t_кип.(у)⁰С = t_кип.(z)⁰С + Δ t_кип, где Δ t_кип = t_кип(y) - t_кип(z) .

Например, 1m водный раствор любого неэлектролита закипает при температуре 100,52°С , а кристаллизуется при температуре –1,86 °С.

Пример 1. Вычислите осмотическое давление раствора, содержащего в 1,4 л 63 г глюкозы C₆H₁₂O₆ при О°С.

Решение. Согласно закону Вант-Гоффа, Р_осм = С_{М *}RT. Сначала рассчитаем молярную концентрацию раствора глюкозы:

n (C₆H₁₂O₆) (C₆H₁₂O₆) 63
С_М = ———————— = ——————————— = ——————— = 0,25 (моль/л),

V(у) М (C₆H₁₂O₆) · V(у) 180,16 · 1,4

Р_осм= 0,25 ·8,314 · 273 · 10³ = 5,67 · 10⁵ Па

Пример 2. Определите температуры кипения и замерзания раствора, содержащего 1 г нитробензола C₆H₅NO₂ в 10 г бензола. Температура кипения чистого бензола 80.2°С, температура кристаллизации -5.4°С. К_кр = 5,1°С. К_кип ⁼ 2,57°С.

Решение. Из закона Рауля следует:

Δt_к_p = К_кр · C_m = К_кр · m (C₆H₅NO₂)·10³/ [M (C₆H₅NO₂) · m (С₆Н₆)],

Δt_кип ⁼ К_кип· C_m = К_кип · m (C₆H₅NO₂)·10³/ [M (C₆H₅NO₂) · m (С₆Н₆)],

где m (C₆H₅NO₂) и m (С₆Н₆) - массы нитробензола и бензола, M (C₆H₅NO₂) - молекулярная масса C₆H₅NO₂, которая равна 123,11 г/моль. Подставляя численные значения всех величин в формулы, находим:

Δt_к_p = [5,l · l·10³]/ [123,11 · 10] = 4,14°С,

Δt_кип =[2,57 · l·10³]/ [123,11 · 10] = 2,05°С.
Находим температуру кипения и кристаллизации раствора:

t_кип = t_кип (С₆Н₆) + Δt_кип = 80,2 + 2,05 = 82,25°С ;

t_к_p = t_к_p (С₆Н₆) - Δt_к_p = 5,4 · 4,14 = 1,26°С.

растворитель	Т кристалл. ⁰С	К крист.	Ткипен. ⁰С	К кипения
Вода		1,86		0,52
Анилин	- 5,96	5.87	184,3	3,65
Бензол	5,45	5,07	80,2	2,61
Уксусная кислота	16,65	3,6	118,5	3,14
Камфора		38,5		6,09