Поясните, почему изменяются температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с растворителем.

Из графика (см. рисунок 3)также видно, что температура кипения раствора выше температуры кипения чистого растворителя.Под температурой кипения под­разумевается та температура, при которой давление насыщенного пара равно внешнему давлению.Поэтому она различна: для чистой воды – это температу­ра Т1, а для раствора – Т2.

Для разбавленных растворов при понижении температуры (см. рисунок 3)первым начинает кристаллизоваться чистый растворитель.Это происходит тогда, когда давление пара над раство­ром станет равно насыщенному пару над кристаллом (линия О–В). Температура начала кристаллизации для раствора состава С1соответствует температуре Т3, а для состава С2– Т4. При увеличении концентрации растворенного вещества температура замерзания уменьшается, что также хорошо видно на Р–Т–диаграмме (см. рисунок 3).

Кривые давления пара над растворами тем больше удалены от соответ­ствующей кривой воды, чем концентрированнее раствор. Поэтому и разность между температурами кипения или замерзания воды и раствора тем больше, чем выше концентрация раствора.

Изучая замерзание и кипение растворов, Рауль установил, что для разбавлен­ных растворов неэлектролитов повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания пропорциональны концентрации раствора.

Второй закон Рауля: повышение темпе­ратуры кипения (понижение температуры замер­зания) раствора по сравнению с температурой кипения (замерзания) растворителя пропорционально моляльной концентрации раство­ренного вещества.

Математически эти изменения температуры можно рас­считать по формулам:

Поясните, почему изменяются температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с растворителем. - student2.ru ;

Поясните, почему изменяются температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с растворителем. - student2.ru ;

где КЭ – эбулиоскопическая (от лат. ebullire – кипеть) постоянная растворителя; ККР – криоскопическая (от греч. сrios – холод) постоянная растворителя; Поясните, почему изменяются температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с растворителем. - student2.ru – повышение температуры ки­пения; Поясните, почему изменяются температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с растворителем. - student2.ru –понижение температуры замерзания; Сm – моляльная концентрация растворенного вещества.

Если расписать Сm, то формулы примут вид:

Поясните, почему изменяются температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с растворителем. - student2.ru ;

Поясните, почему изменяются температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с растворителем. - student2.ru .

Физический смыслэбулиоскопической и криоскопической по­стоянных определяется следующим образом. Их числовые значения показывают, на сколько градусов выше кипит и на сколько градусов ниже замерзает одномоляльный ра­створ (содержащий 1 моль растворенного вещества в 1000 грастворителя) по сравнению с температурами кипения и за­мерзания чистого растворителя. Единицы измерения – 1 град·моль-1·кг.

Эбулиоскопическая и криоскопическая константы не зависят от природы растворенного вещества, а являются характеристиками ра­створителя. Их значения для некоторых растворителей приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Криоскопические и эбулиоскопические константы некоторых растворителей

Растворитель tКИП, °С КЭ, град·моль-1·кг tЗАМ, °С ККР, град·моль-1·кг
Вода (Н2О) Бензол (С6Н6) Хлороформ (СНСl3) Сероуглерод (СS2) Тетрахлорид углерода (ССl4) 80,1 61,7 46,2 76,5 0,52 2,53 3,63 2,34 5,03 5,5 -63,5 -111,5 -23 1,86 5,12 4,70 3,83

На измерениях температур кипения и замерзания растворов основаны эбулиоскопический и криоскопический методы определения молекулярных масс ве­ществ. Эти два метода широко используются в химии, так как, применяя различные растворители, можно определять молекулярные массы разнообразных веществ.

Для определения молярной массы растворенного вещества удобно пользоваться следующим со­отношением:

Поясните, почему изменяются температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с растворителем. - student2.ru ,

где Поясните, почему изменяются температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с растворителем. - student2.ru – повышение температуры кипения или понижение температу­ры замерзания раствора по сравнению с соответствующими характери­стиками чистого растворителя;

К – эбулиоскопическая или криоскопическая константа.

Способность растворов замер­зать при более низкой температуре, чем растворитель, используется при приготовлении низкозамерзающих растворов, которые называют­ся антифризами.Антифризами заменяют воду в радиаторах автомобильных и авиационных моторов в зимнее время. В качестве основных компонентов могут быть использованы т. н. многоатомные спирты – этиленгликоль и глицерин:

СН2— СН2 СН2— СН2— СН2

| | | | |

ОН ОН ОН ОН ОН

этиленгликоль глицерин

Водный раствор этиленгликоля (58-процентный по массе), например, замерзает только при температуре минус 50 °С.

Наши рекомендации