Растворы неэлектролитов. Закон Рауля и его следствия
Растворимость газов в жидкостях
Она зависит от давления и температуры. Растворимость газов неодинакова из-за различной химической природы.
Пример:
N2, H2 – мало растворимы в воде, растворимость NH3, HCl очень велика, в одном объеме H2O растворяется 700 объемов аммиака NH3.
Газ + H2O → 3,5 объема О2 в одном объеме Н2О экзотермический процесс. С повышением температуры растворимость некоторых газов уменьшается. При постоянной температуре и невысоком давлении растворимость газов, не вступающих в химическое взаимодействие с растворителем, подчиняется закону Генри – Дальтона, который состоит из нескольких частей.
1 часть:масса газа, растворяющаяся в данном объеме жидкости, пропорциональна давлению, которое газ производит на жидкость.
Например, CO2 под давлением загоняем в бутылку.
2 часть:объем газа не зависит от давления.
3 часть:если смесь газов растворять, то растворимость каждой составной части пропорциональна своему парциальному давлению.
Газы, реагирующие с водой, не подчиняются закону Генри – Дальтона.
Рассмотрим модель идеального раствора. Раствор называется идеальным, если в нем отсутствует взаимодействие между частицами (молекулами, атомами, ионами). Растворы неэлектролитов– частицы, плохо растворимые в воде, так как нет носителя электрического заряда. Закон Рауля справедлив только для разбавленных растворов неэлектролитов.
Пусть PBO – давление пара над чистым растворителем, при постоянной температуре T1; PB – давление пара растворителя при этой же температуре, но над раствором, состоящим из нелетучего компонента А (сахар), и чистым жидким растворителем В:
PB = f (T).
Разность PBO – PB равна понижению давления пара.
Величина (PBO – PB) /PBO – относительное понижение упругости пара = XA = ΔP/PBO, где XA – мольная доля, PBO > PB, ΔP = PBO – PB – абсолютное понижение упругости пара.
Закон Рауля.Относительное понижение упругости пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного нелетучего компонента.
барометрическая формула Больцмана.
Следствия из закона Рауля:
1. Растворение нелетучего компонента в растворителе приводит к расширению температурной области существования жидкой фазы.
2. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения прямо пропорциональны моляльной концентрации растворенного вещества.
3. Растворы, содержащие одинаковое число молей растворенных веществ в одинаковых молях растворителя, обнаруживают одно и то же понижение температуры замерзания и одно и то же повышение температуры кипения.
Δtкип=Э x Смоляльн,
где Э – эбуллиоскопическая константа, +0,52.
Δtзам=К x Смоляльн,
где К – криоскопическая константа, равная –1,86.
Эбуллиоскопическая константа– разница между температурой кипения раствора и температурой чистого растворителя.
Криоскопическая константа– разница между температурой замерзания раствора и температурой чистого растворителя.
Для решения задач об этих константах необходимо знать массу растворенного вещества и массу раствора. Например, масса хлороформа (трихлорметан CHCl3) рассчитывается по формуле:
где m1 – масса растворенного вещества;
m2 – масса растворителя;
Δt – величина, показывающая на сколько градусов понизилась температура;
К – криоскопическая константа.