Тема 4. Растворы Теоретические сведения

Одним из важнейших свойств растворов, с которым связан ряд других свойств, является давление насыщенного пара. Давление насыщенного пара над раствором нелетучего вещества в летучем растворителе при одной и той же температуре всегда ниже, чем над чистым растворителем. Зависимость давления насыщенного пара растворителя над раствором от концентрации растворенного вещества выражается уравнением, вытекающим из закона Рауля (относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества χ_В):

, (1)

где р⁰_А – давление насыщенного пара над чистым растворителем;

р_А – давление насыщенного пара растворителя над раствором;

χ _В – молярная доля растворенного вещества, равная

χ _В = , (2)

ν_А , ν_В – число молей растворенного вещества и растворителя соответственно.

При замерзании разбавленного раствора из него выкристаллизовывается чистый растворитель. Температура, при которой давление насыщенного пара над раствором и кристаллами одинаково, называется температурой замерзания раствора Т_зам.

Вследствие понижения давления пара растворителя над растворами нелетучих и малолетучих веществ, температуры их замерзания ниже, чем у чистых растворителей. Понижение температуры замерзания раствора (ΔТ_зам), равное разности температур замерзания растворителя (Т⁰_зам) и раствора (Т_зам), прямо пропорционально моляльной концентрации с_m растворенного вещества:

ΔТ_зам = К ·c_m, (3)

где К – криоскопическая константа растворителя, численно равная понижению температуры кристаллизации одномоляльного раствора;

c_m – моляльная концентрация раствора.

Криоскопическая константа зависит только о природы растворителя и может быть определена из уравнения

(К/моль), (4)

где T⁰_зам – температуры замерзания растворителя, К;

∆H_плавл – удельная энтальпия плавления растворителя, Дж/г.

Подставив в формулу (3) выражение моляльной концентрации через массы растворенного вещества (m_B) и растворителя (m_A) и молярную массу растворенного вещества М_В, получим

(5)

Определив опытным путем ΔТ_зам, можно вычислить молярную массу растворенного вещества – неэлектролита М_В. Если растворенное вещество – электролит, молекулы которого в растворе диссоциируют на ионы, то при расчетах в формулу (3) вводится изотонический коэффициент – i:

Δ Т_зам = i · К · с_m. (6)

Изотонический коэффициент может быть рассчитан по формуле

_. или . (7)