Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Массовая доля ш — отношение массы данного компонента в растворе к массе всего раствора. Массовая доля выражается обычно в процентах и показывает, сколько граммов данного компонента содержится в )00 г раствора. Растворимость. Способность одного вещества растворяться в другом при заданных условиях имеет количественное выражение, даззйваемое .растворимостью, Растворимость всегда равна концентрации насыщенного при данных условиях раствора. Понятие «насыщенный раствор» связано с обратимостью процесса растворения.
На границе раздела вещество — растворитель одновременно идут два процесса: растворение и выделение вещества из раствора. Если скорости этих процессов равны, система находится в состоянии динамического равновесия (о= ц), отвечающего насыщению раствора. Всякий раствор, концентрация которого при заданных условиях меньше растворимости вещества, является ненасыщенным: скорость растворения при контакте вещества с растворителем больше скорости выделения вещества из раствора (о) й).
При определенных условиях можно получить раствор, концентрация вещества в котором больше растворимости. Такой раствор называют пересыщенным: контакт раствора с веществом вызывает выделение вещества из раствора (о(Ь). Концентрация пересышенного раствора падает до тех пор, пока не становится равной растворимости вещества при данных условиях. Поскольку понятие насыщения раствора связано с равновесием процесса растворения, его можно относить только к определенным условиям: раствор, насыщенный при одной температуре, может стать ненасыщенным (или пересышенным) при другой. Таким образом, растворимость вещества является функцией температуры, а если растворяемое вещество газообразно, то н функцией давления газа над растворома. Чаще всего растворимость * Генри установил закон: растворниость гази прямо пропорциональна его парцнальиому давлению над раствором й, = Крч где )У, — молярная доля газа в растворе; р~ — парциальное давление газа над раствором; К вЂ” константа Генри.
Закон Генри справедлив лишь для случая, когда паровая фаза падчиияетсн законам идеальных газов, в частности заиоиу Дальтоиа. 14в твердых веществ при повышении температуры увеличивается, а жидких и газообразных — уменьшается. Растворимость жидкостей в жидкостях определяется прежде всего характером связей между молекулами этих жидкостей. Вещества с одинаковым характером связей имеют большую тенденцию к взаимной растворимости, или, короче, подобное растворяется в подобном. Так, полярные и ионные вещества хорошо растворимы в полярных растворителях, неполярные — в неполярных растворителях.
Закон Рауля. Для количественного описания свойств растворов используют модель идеального раствора. (Идеальным,пазы= вают раствор, в котором силы ~межмолекулярного взаимодействия отдельных компонентов (например, А — А,  — В, А — В) одинаковы и между компонентами нет химического взаимодействия.
Образование такого раствора сопровождается нулевым ' тепловым эффектом (ЛН = О); каждый компонент ведет себя в идеальном растворе независимо от остальных компонентов, и свойства раствора при данных условиях определяются только концентрацией растворенного вещества. Из реальных растворов лишь разбавленные растворы неэлектролитов могут по своим свойствам приближаться к идеальным. В 80-х годах Х!Х столетия французский ученый Рауль, исследуя свойства разбавленных растворов малолетучих неэлектролитов, установил, что относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества: (Рх — ул) (Р) = чв((ак + пв) ( т'1.1) где рх и рх — давление насыщенного пара растворителя А над чистым растворителем и над раствором соответственно; пд— число молей растворителя А в растворе; пв — число молей растворенного малолетучего неэлектролита В в растворе.
Из закона Рауля вытекает, что при некоторой температуре Т давление насыщенного пара растворителя над чистым растворителем рх~ всегда больше, чем над раствором рд. При этом разность Лрд=р'„ — р„ тем значительнее, чем выше концентрация растворенного вещества. Кипение и замерзание растворов. Следствием снижения давления насыщенного пара растворителя над раствором является повышение температуры кипения раствора М„„„ по сравнению с чистым растворителем и понижением температуры его замерзания М„„. Часто из растворов переходит в пар при кипении или кристаллизуется при замерзании только растворитель, вследствие чего концентрация раствора по мере его кипения или замерзания возрастает.
Это, в свою очередь, приводит к еще большему повышению температуры кипения нли понижению температуры замерзания раствора. Таким образом, раствор в отличие от чистого растворителя кипит или замерзает не при постоянной температуре, а в некотором температурном интервале. Так, если раствор кипит, то начало температурного интервала называют температурой кипения раствора, а конец — температурой конденсации. Если же раствор замерзает, то начало температурного интервала называют температурой кристаллизации, а конец — температурой плавления.
Всякая жидкость начичает кипеть при той температуре, при которой давление ее насыщенного пара достигает Рис. Ч(.). Зависимость давлении насыщенного пара от температуры над чистым растворителеи (а) и раствором малолетучего невлектролита с коицентрациеа С~ (б] и С. (а) (с, ~ с,) ап..= к.л, (Л(1.3) где К,= ЙТт„,„/(1000Л„.), — эбулиоскопическая постоянцая; К„= = КТ~7(1000Л„,): криоскопическая постоянная;,,Л„,„, Л„л †' удельная теплота испарения и плавления растворителя соответственно, (50 Тенлераглура,'С внешнего (атмосферного) давления. Так, вода при давлении 10! кПа кипит при 100 'С потому, что при этой температуре рй,о = 101 кПа. Поскольку при заданной температуре рвн,о всегда больше рн,о, давление насышенного водяного пара над раствором прн 100 'С не достигает 101 кПа и раствор при 100 'С не закипает.
Чтобы рн,о стало равным 10! кПа, требуется еще некоторое повышение температуры Л(, величина которого зависит от концентрации раствора. Температура кипения водного раствора выше 100 'С (рис. 1'и'.1), причем Ы„„„ тем больше, чем выше концентрация раствора. При замерзании жидкостей кристаллизация начинается при той температуре, при которой давление насыщенного пара над жидкой фазой становится равным давлению насыщенного пара над твердой фазой. Так, вода замерзает при 0'С потому, что при этой.
температуре давление насыщенных паров НтО над жидкостью и над льдом одинаково (0,61 кПа). Поскольку при заданной температуре давление насыщенного водяного пара над раствором меньше, чем над чистой водой (рн,о(рй.о), то прн 0 'С значение рн,о не достигает 0,61 кПа и раствор при 0 'С не замерзает. При более низких температурах давление насыщенных паров НтО над жидкой и твердой фазами становится одним и тем же, раствор замерзает (рис. т(1.!). Температура замерзания раствора тем ниже, чем больше его концентрация. к(ля разбавленных растворов малолетучих неэлектролитов повышение температуры кипения б(.„. и понижение температуры замерзания Ы„„не зависят от природы растворенного вещества и прямо пропорциональны числу молей растворенного вещества п ац„„= к,л, ( т(1.2) Дж/г; унсь, Тьл — темпаратура испарения и плавления растворителя.
Уравнения ()/1.2) и (У1.3) применяют для расчета молярных масс малолетучих неэлектролитов, подставив вместо и соотношение пт/М, где пт — масса растворенного вещества; М вЂ” молярная масса вещества: ( и'1.4) М= К,т/Ы„„„ М= К лт/М„„. (У1.5) Х При определении молярных масс не- электролитов методами эбулиоскопии и криоскопии значения Ж,„„и Жеан находят экспериментально. Рнс. т1.хц Схема осмо- Осмотическое давление.
Раствор представляет собой однородную систему. Части- а Р,',"'„рг„'„„„„,'„"„,' цы растворенного вещества и растворителя реговохка находятся в беспорядочном тепловом движении и равномерно распределяются по всему объему раствора.
Однако движение частиц растворенного вещества и растворителя может стать направленным, если привести в соприкосновение два раствора с разными концентрациями (С| и Ст). Молекулы растворителя и растворенного вещества будут диффундировать преимущественно в том направлении, где их концентрация ниже. Так, например, если С, ) Ст, то молекулы растворителя с большей скоростью будут переходить в раствор с 'концентрацией Сь а молекулы растворенного вещества — в раствор с концентрацией Ст. Такая двусторонняя диффузия приведет к выравниванию концентраций (С| = Ст). Диффузия может стать односторонней, если растворы разделить полупроницаемой перегородкой, пропускающей только молекулы растворителя.
При условии, что С|)Ст, молекулы растворителя с большей скоростью будут диффундировать в направлении С, — Сь и объем раствора с концентрацией С~ несколько возрастет. Такая односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую перегородку* называется осмосом. Схема осмометра представлена на рис. У1.2. Столб жидкости с высотой Ь образовался за счет осмоса.
Осмос прекращается тогда, когда скорости перехода молекул растворителя через полупроницаемую перегородку в обоих направлениях становятся одинаковыми. Для количественной характеристики осмотических свойств растворов но отношению к чистому растворителю вводится понятие об ь Полупроннпаемымн могут быть пленки жнвотного н растительного проис. хождения; нх можно получать также искусственно. осмогическом давлении, равном силе, приходящейся на единицу плошади поверхности и заставляющей проникать молекулы растворителя через полупроницаемую перегородку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
