Законы Рауля

Осмос. Закон Вант - Гоффа

 

В растворе частицы растворенного вещества и растворителя равномерно распределяются по всему объему раствора. Если смешать два раствора с разным содержанием растворенного вещества, то происходит самопроизвольный процесс выравнивания концентрации вещества во всем объеме раствора. Этот самопроизвольный процесс называется диффузией. Если между двумя растворами поместить полупроницаемую перегородку, которая проницаема только для молекул растворителя, то через нее пойдет односторонняя диффузия, называемая осмосом. В этом случае выравнивание концентраций растворов, разделенных полупроницаемой перегородкой, происходит за счет перехода молекул растворителя (z) из раствора с меньшей концентрацией растворенного вещества (С_м² (х) ) в раствор с большей концентрацией (С_м¹ (х)), так как в этом случае См¹ (z) < Cм²( z).

мембрана

раствор I С_м¹ (х) êê раствор II С_м² (х),

¬¬¬¬¬¬ молекулы (z)

Процесс перехода молекул растворителя через мембрану оказывает на нее давление, которое является количественной характеристикой осмоса. Осмотическое давление (Р_осм) – это равновесное давление раствора, которое препятствует диффузии растворителя через полупроницаемую мембрану. Осмотическое давление зависит от концентрации раствора и температуры раствора, но не зависит от природы растворенного вещества и растворителя.

Закон Вант - Гоффа: для разбавленных растворов неэлектролитов осмотическое давление прямо пропорционально концентрации растворенного вещества и температуре:

Р_осм = С_М ·RTили Р_осм = [ m(x)·/ M(x) V(y)] RT ,

где Р_осм = [кПа], С_М = [моль/л], T - абсолютная температура (К), R- универсальная газовая постоянная, которая равна 8,314 Дж/(моль·К). Очевидно, что в растворах с одинаковой молярной концентрацией в единице объема раствора содержится одинаковое число молекул любого по природе неэлектролита, поэтому осмотическое давление для этих растворов будет одинаковым при Т=const.

 

Общим свойством всех жидких систем является давление насыщенного пара жидкости, которое определяется равновесием между жидким и газообразным состоянием вещества. Это равновесие устанавливается на границе раздела фаз жидкость- пар (газ). При растворении в жидкости (z) какого-либо нелетучего вещества (х) давление насыщенного пара этой жидкости понижается. Это происходит вследствие того, что концентрация молекул растворителя в поверхностном слое раствора становится меньше чем в чистом растворителе, а значит, равновесие может быть достигнуто при меньшем давлении насыщенного пара. При постоянной температуре величина давления насыщенного пара жидкости зависит от ее летучести и концентрации растворенного вещества. Если обозначить через P(z) и Р(у) - давление насыщенного пара растворителя над чистым растворителем и раствором, соответственно, то вышесказанное можно выразить следующими соотношениями:

-разность P(z) - P(y)>0 называется абсолютным понижениемдавления насыщенного пара растворителя над раствором;

-величина P(z) - Р(у) / P(z) или D P(y) / P(z) называется относительным понижениемдавления насыщенного пара растворителя над раствором.

Первый закон Рауля(1887 г). Выражает зависимость относительного понижения давления насыщенного пара растворителя от концентрации раствора неэлектролита. Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором нелетучих веществ равно мольной доле растворенного вещества.

С_m(х) = P(z) - Р(y) = Δ Р(y)