Свойства разбавленных растворов неэлектролитов. Неэлектролиты- вещества, растворы которых не проводят электрический ток

Неэлектролиты - вещества, растворы которых не проводят электрический ток. Разбавленные растворы неэлектролитов обладают рядом свойств (коллигативные свойства), которые зависят только от концентрации растворенного вещества и природы растворителя и практически не зависят от природы растворенных веществ.

1. Понижение давления пара растворителя над раствором. Первый закон Рауля. Давление насыщенного пара является весьма важным свойством растворов, с которым связан и ряд других свойств. В результате естественного испарения над жидкостью образуется пар. Одновременно с ним протекает экзотермический процесс конденсации. При определенных условиях устанавливается равновесие (DG = 0), которое при данной температуре характеризуется давлением насыщенного пара. При растворении нелетучего компонента в данном растворителе его концентрация уменьшается, и в результате уменьшается число молекул растворителя, переходящих в пар. Это вызывает нарушение равновесия жидкость-пар в сторону процесса конденсации, и давление пара над раствором снижается.

Следовательно, давление насыщенного пара растворителя над раствором (Р ₁ ) всегда меньше, чем над чистым растворителем ( Р º ₁ )

Понижение давления пара будет тем больше, чем больше концентрация (мольная доля χ _в-ва) растворенного вещества в растворе:

DР = Р₁⁰·χ _в-ва или , (8.1)

где - мольная доля вещества (см. тему 6); ∆ Р - относительное понижение давления насыщенного пара растворителя.

Закон Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества.

Пример 1. Имеется 30 %-й раствор глюкозы (С₆Н₁₂О₆). На сколько понизится давление насыщенного пара над раствором, если давление пара воды при 25 ⁰С составляет
3, 17 кПа? Вычислить давление насыщенного пара этого раствора.

Решение. Согласно выражению (7.6) найдем мольную долю вещества.

Молярная масса глюкозы равна 180 г/моль. В 30%-ном растворе содержится 30 г вещества и 70 г растворителя на каждые 100 г раствора.

; моль (С₆Н₁₂О₆);

моль (Н₂О). кПа.

Р₁ = Р⁰₁ - ∆ Р = 3, 17 - 0, 13 = 3, 04 кПа (3040 Па).

2. Температура кипения (Т_кип). Т_кип прямо связана с давлением насыщенного пара над жидкостью. Любая жидкость начинает кипеть при температуре, при которой давление ее насыщенного пара достигает величины внешнего давления.

Поскольку давление пара растворов, в соответствии с законом Рауля, снижается, то температура кипения растворов всегда выше, чем температура кипения растворителя на величину DТ_кип.

1-е следствие из закона Рауля: повышение температуры кипения раствора (DТ_кип) пропорционально моляльности раствора (С_m):

DТ_кип = К_э·С_m, (8.2),

где DТ_кип = (Т₁ - Т⁰); Т₁ - температура кипения раствора; Т⁰ - температура кипения растворителя; К_э - эбулиоскопическая постоянная растворителя.

3. Температура замерзания (кристаллизции) (Т_зам). Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором понижает температуру замерзания раствора (Т_зам.).

2-е следствие из закона Рауля: понижение температуры замерзания раствора (DТ_зам) пропорционально моляльности раствора (С_m):

DТ_зам = К_к·С_m, (8.3)

где DТ_зам = (Тº - Т₁); С_m – моляльная концентрация, К_к - криоскопическая постоянная растворителя. К_э и К_к зависят от природы растворителя и не зависят от природы реагирующих веществ.

Пример 2. При какой температуре будет кипеть и замерзать 30%-й раствор глюкозы (С₆Н₁₂О₆)? К_Э и К_К (Н₂О) равны 0, 52 и 1, 86, соответственно.

Решение. Согласно (8.2) и (8.3) и (7.5):

DТ_кип = К_Э·С_m = ; t_кип = 100 + 1, 23 = 101, 23 º C,

DТ_зам = К_к·Сm ; t_зам = 0 - 4, 4 = -4, 4 º C.

4. Осмотическое давление. Осмос - явление односторонней диффузии через полупроницаемую перегородку, разделяющую раствор и чистый растворитель или два раствора разной концентрации.