Головна

Підвищення температури кипіння, зниження температури замерзання розчинів. Другий закон Рауля

З графіка (див. Малюнок 3) також видно, що температура кипіння розчину вище температури кипіння чистого розчинника. Під температурою кипіння мається на увазі та температура, при якій тиск насиченої пари дорівнює зовнішньому тиску.Тому вона різна: для чистої води - це температура Т1, А для розчину - Т2.

Для розбавлених розчинів при зниженні температури (див. Малюнок 3) першим починає кристалізуватися чистий розчинник. Це відбувається тоді, коли тиск пари над розчином стане одно насиченому пару над кристалом (лінія О-В). Температура початку кристалізації для розчину складу З1 відповідає температурі Т3, А для складу З2 - Т4. При збільшенні концентрації розчиненого речовини температура замерзання зменшується, що також добре видно на Р-Т-діаграмі (див. Малюнок 3).

Криві тиску пари над розчинами тим більше віддалені від відповідної кривої води, ніж концентрированнее розчин. Тому і різниця між температурами кипіння або замерзання води і розчину тим більше, чим вище концентрація розчину.

Вивчаючи замерзання і кипіння розчинів, Рауль встановив, що для розбавлених розчинів неелектролітів підвищення температури кипіння і зниження температури замерзання пропорційні концентрації розчину.

Другий закон Рауля: підвищення температури кипіння (зниження температури замерзання) розчину в порівнянні з температурою кипіння (замерзання) розчинника пропорційно моляльній концентрації розчиненого речовини.

Математично ці зміни температури можна розрахувати за формулами:

;

;

де КЭ - ебуліоскопічна (від лат. ebullire - кипіти) постійна розчинника; ККР - Кріоскопічна (від грец. Сrios - холод) постійна розчинника;  - Підвищення температури кипіння;  - Зниження температури замерзання; Сm - Моляльна концентрація розчиненої речовини.

якщо розписати Сm, То формули приймуть вигляд:

;

.

фізичний сенс ебуліоськопічеський і криоскопической постійних визначається наступним чином. Їх числові значення показують, на скільки градусів вище кипить і на скільки градусів нижче замерзає одномоляльний розчин (який містить 1 моль розчиненої речовини в 1000 г розчинника) в порівнянні з температурами кипіння і замерзання чистого розчинника. Одиниці виміру - 1 град · моль-1· Кг.

Ебуліоскопічна і кріоскопічна константи залежать від природи розчиненої речовини, а є характеристиками розчинника. Їх значення для деяких розчинників наведені в таблиці 1.

Таблиця 1 - кріоскопічні і ебуліоськопічеський константи деяких розчинників

 розчинник tКВП, ° С КЭ, Град · моль-1· кг tЗАСТУПНИК, ° С ККР, Град · моль-1· кг
 Вода (Н2О) Бензол (С6Н6) Хлороформ (СНСl3) Сірковуглець (СS2) Тетрахлорид вуглецю (ССl4)  80,161,746,276,5  0,522,533,632,345,03  5,5-63,5-111,5-23  1,865,124,703,83

На вимірах температур кипіння і замерзання розчинів засновані ебуліоськопічеський і кріоскопічний методи визначення молекулярних мас речовин. Ці два методи широко використовуються в хімії, так як, застосовуючи різні розчинники, можна визначати молекулярні маси різноманітних речовин.

Для визначення молярної маси розчиненої речовини зручно користуватися таким співвідношенням:

,

де - Підвищення температури кипіння або зниження температури замерзання розчину порівняно з відповідними характеристиками чистого розчинника;

К - ебуліоскопічна або кріоскопічна константа.

Здатність розчинів замерзати при більш низькій температурі, ніж розчинник, використовується при приготуванні нізкозамерзающіх розчинів, які називаються антифризами. Антифризами замінюють воду в радіаторах автомобільних і авіаційних моторів в зимовий час. В якості основних компонентів можуть бути використані т. Н. поліспирти - етиленгліколь і гліцерин:

СН2 - СН2 СН2 - СН2 - СН2

| | | | |

ВІН ВІН ВІН ВІН ВІН

етиленгліколь гліцерин

Водний розчин етиленгліколю (58-процентний по масі), наприклад, замерзає тільки при температурі мінус 50 ° С.

осмос

Самовільний перехід розчинника через напівпроникну мембрану, розділяє розчин і розчинник або два розчини з різною концентрацією розчиненої речовини, називається осмосом. Осмос обумовлений дифузією молекул розчинника через напівпроникну перегородку, яка пропускає тільки молекули розчинника. Молекули розчинника дифундують з розчинника в розчин або з менш концентрованого розчину в більш концентрований, тому концентрований розчин розбавляється, при цьому збільшується і висота його стовпа h (малюнок 4).

 При рівновазі зовнішній тиск врівноважує осмотичний тиск. В цьому випадку швидкості прямого і зворотного переходів молекул через напівпроникну перегородку стають однаковими. Якщо зовнішній тиск, прикладена до більш концентрованого розчину, вище осмотичного p, т. Е. Р p, то швидкість переходу молекул розчинника з концентрованого розчину буде більше, і розчинник буде переходити в розбавлений розчин (або чистий розчинник). Цей процес, званий зворотним осмосом, Використовується для очищення природних і стічних вод, для отримання питної води з морської.

Кількісно осмос характеризується осмотичним тиском, рівним силі, що припадає на одиницю площі поверхні, і що змушує молекули розчинника проникати через напівпроникну перегородку. Осмотичний тиск зростає зі збільшенням концентрації розчиненого речовини і температури. Вант-Гофф припустив, що для осмотичного тиску можна застосувати рівняння стану ідеального газу:

 або .

Звідки

,

де p - Осмотичний тиск, кПа; с - Молярна концентрація розчину, моль / л; R - Універсальна газова постійна, Т - Абсолютна температура.

Осмос грає дуже важливу роль в біологічних процесах, забезпечуючи надходження води в клітини і інші структури. Розчини з однаковим осмотичним тиском називаються ізотонічними. Якщо осмотичний тиск вище внутрішньоклітинного, то воно називається гіпертонічним, якщо нижче внутрішньоклітинного - гіпотонічним. Наприклад, середнє осмотичний тиск крові при 36 ° С дорівнює 780 кПа. Гіпертонічні розчини цукру (сироп) і солі (розсіл) широко застосовуються для консервування продуктів, так як викликають видалення води з мікроорганізмів.

Зниження тиску пари. Перший закон Рауля | Приклади розв'язання задач


дисперсні системи | розчини | Способи вираження складу розчинів | Приклади розв'язання задач | Зміна ентальпії і ентропії системи при розчиненні | Розчинність. Насичені, ненасичені і пересичені розчини | Рішення | Рішення. | Рішення | дисперсні системи |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати