Растворы. Законы разбавленных растворов.

Тезисы лекции:

Растворы – гомогенные системы переменного состава, находящиеся в состоянии химического равновесия. Это дисперсные системы, в которых частицы одного вещества равномерно распределены в другом. Растворителем считают тот компонент, который в данных условиях находится в том же агрегатном состоянии, что и образующийся раствор. Если оба компонента в одинаковом агрегатном состоянии, то растворителем является тот компонент, который преобладает в растворе.

Растворение – сложный физико-химический процесс. В зависимости от природы растворителя и растворяемого вещества преобладает либо физическая, либо химическая сторона явления. Процесс растворения не есть простое статистическое распределение растворенного вещества в растворителе. Этот процесс обычно сопровождается: тепловым эффектом, изменением объема и иногда изменением окраски.

Вещество может растворяться самопроизвольно, если в результате этого процесса G<0. Повышение температуры приводит к тому, что растворимость твердых и жидких веществ, как правило, увеличивается. Влияние энтропийного фактора является минимальным при низких температурах, поэтому растворимость газов повышается при понижении температуры.

При определении тепловых эффектов растворения экспериментальным путем различают дифференциальную теплоту растворения (при растворении определенного количества вещества в избытке растворителя) и интегральную теплоту растворения (суммарный тепловой эффект растворения определенного количества вещества в определенном количестве растворителя).

Некоторые физико-химические свойства растворов: Если в растворителе, например в воде, растворено нелетучее вещество, то давление насыщенного пара раствора будет ниже, чем для чистого растворителя при той же температуре. Это свойство разбавленных растворов подчиняется закону Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара раствора нелетучего вещества равно молярной доле растворенного вещества. Положительное и отрицательное отклонение от закона Рауля в водных растворах связано с гидрофильностью или гидрофобностью растворенного вещества.

Каждая жидкость закипает, когда давление ее пара становится равным внешнему и замерзает, если оно равно давлению пара ее твердой фазы. Поэтому понижение давления пара растворов по сравнению с чистым растворителем приводит к повышению температуры кипения t и понижению температуры замерзания t растворов. Обе величины t и t прямо пропорциональны моляльности раствора: t = К_эb(X) и t =К_к b(X). Константы – эбуллиоскопическая К_э и криоскопическая К_к – численно равны соответственно повышению температуры кипения и понижению температуры замерзания растворов, концентрация которых b(X) составляет 1моль/кг. Обе константы зависят от природы растворителя.

К общим свойствам растворов относят также осмос. Осмосом называют явление селективной диффузии определенного сорта частиц в растворе через полупроницаемую перегородку. Полупроницаемые мембраны пропускают молекулы растворителя и не пропускают растворенное вещество. Так как полупроницаемыми перегородками являются оболочки животных и растительных клеток, то осмос служит одним из механизмов транспортировки растворителя – воды в животных и растительных организмах. Мерой силы, с которой растворитель стремится перейти через полупроницаемую перегородку в раствор, является осмотическое давление, численно равное тому минимальному дополнительному давлению, которое надо приложить к раствору, чтобы не допустить осмос (со стороны чистого растворителя). Осмотическое давление прямо пропорционально молярной концентрации раствора и абсолютной температуре. Эта зависимость дается уравнением Вант-Гоффа: р=сRT. Это уравнение по форме аналогично уравнению Менделеева-Клапейрона. Все растворы неэдектролитов, для которых с(Х)=1моль/л, имеют одинаковое осмотическое давление, равное 22,69·10⁵ Па при 0⁰С.

Основная литература:1-6

Дополнительная литература:11, 12, 14, 16, 17-35

Тема лекции: