Краткие теоретические сведения. Термодинамические (коллигативные) свойства раствора зависят от концентрации и природы растворенного вещества

Термодинамические (коллигативные) свойства раствора зависят от концентрации и природы растворенного вещества, свойств растворителя, температуры, ионной силы раствора и др. К коллигативным свойствам, в частности, относятся понижение давления насыщенного пара растворителя, повышение температуры кипения раствора, понижение температуры замерзания и осмотическое давление.

Давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем давление насыщенного пара над чистым растворителем при тех же температуре и общем давлении:

,

где p₁ – давление насыщенного пара растворителя над раствором, – давление насыщенного пара над чистым растворителем, x_р.в. – мольная доля растворенного вещества; i – изотонический коэффициент, показывающий во сколько раз возрастает число частиц в растворе в результате диссоциации растворенного вещества.

Раствор всегда кипит при температуре, большей, чем чистый растворитель:

,

где Т_кип – температура кипения раствора; – температура кипения чистого растворителя; R – универсальная газовая постоянная; – молярная теплота испарения растворителя; x_р.в. – мольная доля растворенного вещества; C_m – моляльная концентрация растворного вещества; K_эб – эбуллиоскопическая постоянная растворителя (или константа кипения), которая может быть вычислена по формуле:

,

где М_р-ля – молярная масса растворителя, кг/моль.

Эбуллиоскопическая постоянная для водных растворов равна 0,52 K∙кг^‒1∙моль^‒1.

Раствор замерзает при температуре меньшей, чем чистый растворитель:

,

где Т_кр – температура кристаллизации раствора; – температура кристаллизации (плавления) чистого растворителя; R – универсальная газовая постоянная; – молярная теплота плавления растворителя; x_р.в. – мольная доля растворенного вещества; C_m – моляльная концентрация растворного вещества; K_кр – криоскопическая постоянная растворителя (или константа замерзания), которую можно вычислить по уравнению:

.

Для воды криоскопическая постоянная равна 1,86 K·кг/моль, для бензола – 5,07, диоксана – 4,71 и т.д.

Осмотическое давление:

,

где R – универсальная газовая постоянная; Т – температура; x_р.в. – мольная доля растворенного вещества; С_М – молярная концентрация раствора, моль/л; − молярный объем растворителя (объем 1 моль вещества), м³.

Термодинамические свойства предельно разбавленных растворов определяются свойствами чистого растворителя.

Численное значение изотонического коэффициента позволяет для электролитов вычислить степень диссоциации a:

,

где – число частиц, получающихся из одной частицы при диссоциации, например, для хлорида бария .

Для слабых электролитов величина a является степенью диссоциации в классическом понимании этого термина. Для сильных электролитов по этой же формуле вычисляют величину кажущейся степени диссоциации или средний ионного коэййициента активности.

Если вещество в растворе ассоциировано, то значение изотонического коэффициента позволяет вычислить степень ассоциации:

,

где – число частиц, объединяющихся в одну при ассоциации.

По данным измерений давления пара, осмотического давления, темепературы замерзания или кипения можно вычислить, зная массы растворенного вещества и растворителя, молярную массу расвторенного вещества, степень диссоциации слабого электролита, средний ионный коэффициент активности для сильного электролита. По данным измерений температуры замерзания или кипения, можно, кроме того, рассчитать молярную массу и теплоту плавления или испарения растворителя.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 155; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!