nekrasovI (1114433), страница 55
Текст из файла (страница 55)
ххля этого сосуд нзполняют раствором К,ре(СХ)з н зятем опускают нз некоторое время в раствор Сн50е З) Нз рнс. Ч.в нзобрзженз схема установки, когорзя пбзволяет нзглядно показать аналогию между осмотнческнм н гззовым лввленнямн. Еслн в обладающий полупронннвемымн стенками сосуд Б поместить нзучвемыа раствор, в во внешнна сосуд А — чнстыл рзстворнтель, то рззность уровнеа ртути в бзрометрнческоа трубке (З) покажет величину создающегося в снстеме осмотнческого дзвлення. 6 4. Гипотеза ионизация !67 С другов стороны, если стенка сосуда Б сделать яз металлического палладия. то они будут пропускать водород, но ие другие газы, т.
е. также будут обладать свойством полупроницаемостк Поместим в сосуд Б под атмосферным давлением смесь водорола с азотом, а во виешнив сосуд А чистый водород (тоже под атмосферным давлением). Так как концентрации водорода в обоих сосудах будут стремнться к выравниванию, ои частично перейдет из сосуда А в сосуд Б, по обусловит повышение общего давления в последнем сосуде и будет отмечаю расхождением уровней ртути в барометрнческов трубке.
э 4) Хорошим объектом для наглядноА иллюстрация осмоса может служить человеческиА глаз. Общая концентрация растворенных веществ в глазной ткани выше нх концентрации в пресной воде н ня же нх концентрации в морской, Поэтому при контакте с д пресной водоА глазная ткань несколько сразбухает» (что сопровождается ощущением рези в глазах), а при контакте с морской водоА несколько «усыхает» (что при достаточно длительном контакте проявляется в виде некоторого покраснения глазного яблока, ио протекает безболезненно). 6) Если в системе с полупроннцаемоп мембранов наложить яа раствор достаточшзе внешнее давление, то произойдет т. и. о б р а т н ы А о с и о с — растворнтель станет свыжнмэться» нэ раствора, Было показано, что с мембраной из ацетнлцеллюлозы под давлением около !00 пг может быть достигнуто почти полное (на 96,5Я обессолмвание морскоА воды.
Уже создаются установки для ее опреснения таким путем. 6) Если под стеклянпыд колокол (рнс. У.9) поставить стакан с растаорвтелем (А) н другов стакан с раствором (Б), то в газовоА фазе под колоколом установится давление пара, соотэетстэуюшес чистому растворителю. Но так как яад раствором оио меььше, иа поверхности жидкости в стакане Б будет за единицу вреиенн оседать молекул растворителя больше, чем испаряться с нее. Вызванная этим убыль молекул в газлвоп фазе пополняется дазьнедшнм испарением чистого растворителя. В результате ' будет, таким образом, происходить не реп ос его нз А в Б я увеличение обьема раствора за счет чистого растворителя. л б Очевидно, что явление это аналогично обычному осмосу, Й причем роль полупроиицаемоА перегородки играет в данном случае газовая фаза (вследствие иелетучестя растворенного вещества) .
7) При смешивании соли со снегом нля мелко раздробр„,',~'"ее э'ы ленным льдом происходит образование раствора. сопровождающееся сильным охлаждением вследствие большого по. глошения тепла лъдом прн его плавлении. Достигаемая низшая температура смеси зависит от природы соли, ее относительного количества н тщательности перемешиваиия. С помощью (ЧаС! можно добитьсн понижения температуры до — 21'С, а ецю взять СаС!з ° 6Н»О, то температура может быть понижена до — 55'С. Ряс.
т-6. Лквлогкч между осы»та»»- скак н га»»эы» Лава»экам». 9 4. Гипотеза иоиизации. Количественные ясследовдиия зависимости свойств разбавленных растворов от концентрации растворенного вещества показали, что для всех этих свойств — понижения давления ' пара, повышения температуры кипения, понижения температурех замерзания, д также для осмотических явлений, действителеи один и тот же заков разбавленных растворов (Рауль — Вант-Гофф, 1886 г.): свойства разбавленных растворов изменяются прямо пропорционально отиосительиому числу растворенных частиц. Это дало возможиость разработать методы определеиия молекуляриых весов таких веществ, к которым неприменимо измерение плотности пара.
Для подобных определений можно использовать любое из перечисленных выше общих свойств разбавленных растворов. Чаще У. Растворы всего пользуются понижением температуры замерзания. Ход раесуждений при этом становится понятным из приводимого ниже примера. Пример. Исслеловаиня волных растворов веществ с известными молекулярными в«сачи показывают, что прн растворении а 1000 г волы одной грамм-молекулы температура замерзания понижается на 1,66 град.
Следовательно, по закону разбавленных растворов нри растворении в том же количестве волы П, грамм. молекулы температура замерзания лачина понизиться на 093 грод, прн растворении О,! грамм-молекулы — на 0,166 грод н т. д. Пусть теперь требуетси определить молекулярный вес глюкозы. Анализ «того соединения лает простейшую формулу СН«О (сумма атомных весов равна 30). Очевидно, что истинная формуле глюкозы будет (С_#_«О), где и может быть равно нлн 1, или 2, илн 3 и т. д.
Лля решения вопроса о аечичнне и растворяем 30 г глюкозы в 1000 г воды и определнем температуру замерзании раствора. Опыт показывает, что оиа понижается на 0,3! град, т. е. на г/«от 1,66 град, Следовательно, 30 г соответствуют '/е грамм молекулы, т. е. и = 6, н истинная формула глюкозы С«111«О«.г « Приведенная теория разбавленных растворов, сводящая изменение различных свойств к одной простой закономерности, явилась большим научным достижением.
Однако она содержала в себе внутреннее противоречие, которое, как это обычно и бывает, послужило толчком для ее дальнейшего развития. Дело заключалось в том, что выводы теории, полностью подтверждавшиеся на опыте пока исследованию подвергалнсь водные растворы органических веществ, а также растворы в других растворителях (эфире, бензоле и т. п.), оказались неприменимыми к водным растворам кислот, оснований и солей. Например, для раствора, содержащего на 1000г воды 1 грай(ы-молекулу (ч)аС! (58,5г), понижение температуры замерзания составляло 3,36 град, т.
е. бычо гораздо ббльшим, чем требовала теория. То же самое наблюдалось и для других растворов солей, кислот и оснований — понижение температуры замерзания (и изменение остальных общих свойств растворов) получалось всегда б ол ьш е теоретического. Выход из создавшегося положения можно было искать в двух направлениях: или по отношению к водным растворам кислот, оснований и солей неверна была сама теория или, наоборот, она оставалась верной и для этого случая, а видимые отклонения от нее обусловливались неправильным подсчетом числа растворенных чзстиц.
Так как эффекты всегда получались ббльшие, чем требовалось теорией, можно было думать, что при растворении, например, 100 молекчл )х)аС! в растворе получается больше 100 частиц, т. е. что часть молекул поваренной соли распадается на какие-то более мелкие частицы. Решение вопроса последовало на основе результатов изучения электропроводности растворов. Известно было, что растворы в таких растворителях, как эфир, бензол и т. п., не проводят электрический ток, а в водных растворах ток хорошо проводят только кислоты, основания и соли, т. е.
именно те вещества, для которых наблюдаются отклонения от закона разбавленных растворов. Выдвинутая Аррениусом (!887 г,) гипотеза ггонизаг(ии связала эти особенности кислот, оснований и солей с нх электропроводностью в растворах, что позволило не только качественно объяснить оба явления, но и количественно рассчитывать одно из них на основании результатов, получаемых при изучении другого. Сущность гипотезы ионизации состояла в том, что молекулы кислот, оснований и солей в водном растворе частично распадаются на самостоятельные ион ы. Чем больше таких ионов, тем больше электропроводность раствора. Но по мере распада молекул на ионы растет й е. Гилотеза иоиизоции и общее число растворенных частиц, так как при этом из одной частицы получаются две (или более).
Следовательно, закон разбавленных растворов оказывается правильным и для водных растворов кислот, оснований и солей, если учитывать как самостоятельные частицы не только молекулы, но и возникающие прн их распаде ионы. Будучи сторонником «физической» теории растворов (5 2), Аррениус не учитывал взаимодействия растворенного вещества с растворителем и считал, что молекулы распадаются на свободные ионы, например, по схеме МаС1 = Кеа' + С! Д+ (- ~ь Изолированное рассмотрение процесса ионизации не давало возможностей для его правильного понимания.
д г, .~ э Правильное понимание процесса ионизации к1олекул в растворах стало возможным лишь на основе синтеза представ: ений Аррениуса и химической теории раство- лириоа моле«уров Менделеева. Первое указание на необходимость лм около илии. такого синтеза принадлежит И. А. Каблукову (1891 г.), который формулировал сущность вопроса следующим образом: «По- нашему, вода, разлагая молекулы растворенного тела, входит с ионами в непрочные соединения, находяшиеся в состоянии диссоциации; по мнению же Аррениуса, ионы свободно двигаются, подобно тем отдельным атомам, которые происходят при диссоциации молекул галоидов при высокой температуре».
С точки зрения И. А. Каблукова, в водных растворах содержатся не свободные, а г и д р а т и р о в а н и ы с ионы, причем именно гидратация и является основной причиной иоиизации молекул. Для отличия гидратированных ионов от свободных (негидратированных) положительные заряды первых обозначают точками, а отрицательные штрихами. Поэтому, например, ионизация в растворе 11аС! должна изображаться ие приведенной выше, а следующей схемой: !)аС1 = Ма'+ С1' Данная И. А. Каблуковым трактовка ионизации растворенных вешеств является в настоящее время об. щепринятой.
Положительно заряженные ионы называют к а т и о- Рие 1Г 11 Д"."оли на ми, а отрицательно заряженные — а пионами. около иоииой молекулы. Сам процесс распада ионной молекулы на отдельные ионы может быть представлен следующим образом. Около каждого из ионов находящейся в растворе молекулы, например 1(аС1, ориентируются полярные молекулы воды, как это для случая К)а' схематически показано на рис Ъ'-10 При положении А отрицательный полюс диполя будет притягиваться к иону, а положительный отталкиваться. В результате молекула повернется и перейдет в положение Б. Но величины положительного и отрицательного зарядов диполя равны, а расстояние их от иона разное. Поэтому притяжение к последнему действует сильнее отталкивания и повернувшаяся молекула притяиется к иону (В). Очевидно, что аналогичные явления будут происходить и вблизи отрицательного иона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
