растворитель

Левченков С.И. - Лекции по физической растворитель коллоидной химии - Закон Рауля. Криоскопия. Эбулиоскопия Кафедра физхимии ЮФУ (РГУ) Термодинамика растворов Образование растворов. Растворимость Растворы неэлектролитов Растворы электролитов Электропроводность растворов Электродный потенциал. ЭДС Классификация электродов Химическая термодинамика Химическая кинетика Коллоидная химия ОГЛАВЛЕНИЕ ПРОГРАММА КУРСА МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОСОБИЯ Подробнее: Лекции для химиков С. И. ЛЕВЧЕНКОВ ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ Конспект лекций для студентов биофака ЮФУ (РГУ) 3.2 РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ 3.2.1 Давление насыщенного пара разбавленных растворов Представим, что в равновесную систему жидкость А – пар введено некоторое вещество В. При образовании раствора мольная доля растворителя XА становится меньше единицы; равновесие в соответствии с принципом Ле Шателье – Брауна смещается в сторону конденсации вещества А, т.е. в сторону уменьшения давления насыщенного пара РА. Очевидно, что, чем меньше мольная доля компонента А в растворе, тем меньше парциальное давление его насыщенных паров над раствором. Для некоторых растворов выполняется следующая закономерность, называемая первым законом Рауля: Парциальное давление насыщенного пара компонента раствора прямо пропорционально его мольной доле в растворе, причем коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара над чистым компонентом. (III.10) Поскольку сумма мольных долей всех компонентов раствора равна единице, для бинарного раствора, состоящего из компонентов А и В легко получить следующее соотношение, также являющееся формулировкой первого закона Рауля: (III.11) Относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества растворитель не зависит от природы растворенного вещества. Растворы, для которых выполняется закон Рауля, называют идеальными растворами. Идеальными при любых концентрациях являются растворы, компоненты которых близки по физическим растворитель химическим свойствам (оптические изомеры, гомологи и т.п.) растворитель образование которых не сопровождается объёмными растворитель тепловыми эффектами. В этом случае силы межмолекулярного взаимодействия между однородными растворитель разнородными частицами примерно одинаковы, растворитель образование раствора обусловлено лишь энтропийным фактором. Растворы, компоненты которых существенно различаются по физическим и химическим свойствам, подчиняются закону Рауля лишь в области бесконечно малых концентраций. 3.2.2 Давление пара идеальных растворитель реальных растворов Если компоненты бинарного (состоящего из двух компонентов) раствора летучи, то пар над раствором будет содержать оба компонента (относительное содержание компонентов в парах будет, как правило, отличаться от содержания их в растворе – пар относительно богаче компонентом, температура кипения которого ниже). Рассмотрим бинарный раствор, состоящий из компонентов А растворитель В, неограниченно растворимых друг в друге. Общее давление пара, согласно первому закону Рауля, равно (III.12) Таким образом, для идеальных бинарных растворов зависимость общего и парциального давления насыщенного пара от состава раствора, выраженного в мольных долях компонента В, является линейной при любых концентрациях (рис.3.3). К таким системам относятся, например, системы бензол – толуол, гексан – гептан, смеси изомерных углеводородов растворитель др. Рис. 3.3 Зависимость парциальных и общего давлений пара идеального раствора от концентрации Для реальных растворов данные зависимости являются криволинейными. Если молекулы данного компонента взаимодействуют друг с другом сильнее, чем с молекулами другого компонента, то истинные парциальные давления паров над смесью будут больше, чем вычисленные по первому закону Рауля (положительные отклонения). Если же однородные частицы взаимодействуют друг с другом слабее, чем разнородные, парциальные давления паров компонентов будут меньше вычисленных (отрицательные отклонения). Реальные растворы с положительными отклонениями давления пара образуются из чистых компонентов с поглощением теплоты (ΔНраств > 0), растворы с отрицательными отклонениями образуются с выделением теплоты (ΔНраств < 0). Рис. 3.4 Зависимость парциальных и общего давлений пара идеальных (штриховая линия) растворитель реальных (сплошная линия) бинарных растворов от состава при положительных (слева) растворитель отрицательных (справа) отклонениях от закона Рауля. 3.2.3 Температура кристаллизации разбавленных растворов Раствор в отличие от чистой жидкости не отвердевает целиком при постоянной температуре; при некоторой температуре, называемой температурой начала кристаллизации, начинают выделяться кристаллы растворителя растворитель по мере кристаллизации температура раствора понижается (поэтому под температурой замерзания раствора всегда понимают именно температуру начала кристаллизации). Замерзание растворов можно охарактеризовать величиной понижения температуры замерзания ΔТзам, равной разности между температурой замерзания чистого растворителя T°зам и температурой начала кристаллизации раствора Tзам: (III.13) Рассмотрим Р – T диаграмму состояния растворителя и растворов различной концентрации (рис. 3.5), на которой кривая ОF есть зависимость давления пара над твердым растворителем, а кривые ОА, ВС, DE – зависимости давления пара над чистым растворителем растворитель растворами с возрастающими концентрациями соответственно. Кристаллы растворителя будут находиться в равновесии с раствором только тогда, когда давление насыщенного пара над кристаллами растворитель над раствором одинаково. Поскольку давление пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем, температура, отвечающая этому условию, всегда будет более низкой, чем температура замерзания чистого растворителя. При этом понижение температуры замерзания раствора ΔTзам не зависит от природы растворенного вещества растворитель определяется лишь соотношением числа частиц растворителя и растворенного вещества. Рис. 3.5 Понижение температуры замерзания разбавленных растворов Можно показать, что понижение температуры замерзания раствора ΔTзам прямо пропорционально моляльной концентрации раствора: (III.14) Уравнение (III.14) называют вторым законом Рауля. Коэффициент пропорциональности K – криоскопическая постоянная растворителя – определяется природой растворителя. 3.2.4 Температура кипения разбавленных растворов Температура кипения растворов нелетучего вещества всегда выше, чем температура кипения чистого растворителя при том же давлении. Рассмотрим Р – T диаграмму состояния растворителя и растворов различной концентрации (рис.3.5). Любая жидкость – растворитель или раствор – кипит при той температуре, при которой давление насыщенного пара становится равным внешнему давлению. Соответственно температуры, при которых изобара Р = 1 атм. пересечет кривые ОА, ВС и DE, представляющие собой зависимости давления пара над чистым растворителем и растворами с возрастающими концентрациями соответственно, будут температурами кипения этих жидкостей (рис. 3.6). Повышение температуры кипения растворов нелетучих веществ ΔTк = Tк – T°к пропорционально понижению давления насыщенного пара и, следовательно, прямо пропорционально моляльной концентрации раствора. Коэффициент пропорциональности E есть эбулиоскопическая постоянная растворителя, не зависящая от природы растворенного вещества. (III.15) Рис. 3.6 Повышение температуры кипения разбавленных растворов Т.о., второй закон Рауля можно в наиболее общем виде сформулировать следующим образом: Понижение температуры замерзания растворитель повышение температуры кипения разбавленного раствора нелетучего вещества прямо пропорционально моляльной концентрации раствора растворитель не зависит от природы растворенного вещества. Второй закон Рауля является следствием из первого; данный закон справедлив только для бесконечно разбавленных растворов. Коэффициенты пропорциональности в уравнениях (III.14 – III.15) – эбулиоскопическая растворитель криоскопическая константы – имеют физический смысл соответственно повышения температуры кипения растворитель понижения температуры замерзания растворов с моляльной концентрацией, равной 1 моль/кг. Однако, поскольку такие растворы не являются бесконечно разбавленными, эбулиоскопическая растворитель криоскопическая константы не могут быть непосредственно определены растворитель относятся поэтому к числу т.н. экстраполяционных констант. 3.2.5 Осмотическое давление разбавленных растворов Если разделить два раствора с различной концентрацией полупроницаемой перегородкой, пропускающей молекулы растворителя, но препятствующей переходу частиц растворённого вещества, будет наблюдаться явление самопроизвольного перехода растворителя через мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный – осмос. Осмотические свойства раствора количественно характеризуются величиной осмотического давления. Давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы предотвратить перемещение растворителя в раствор через мембрану, разделяющую раствор растворитель чистый растворитель, есть осмотическое давление π. Осмотическое давление идеальных растворов линейно зависит от температуры растворитель молярной концентрации раствора С растворитель может быть рассчитано по уравнению (III.16): (III.16) Уравнение (III.16) есть т.н. принцип Вант-Гоффа: осмотическое давление идеального раствора равно тому давлению, которое оказывало бы растворенное вещество, если бы оно, находясь в газообразном состоянии при той же температуре, занимало бы тот же объем, который занимает раствор. Осмос играет важнейшую роль в процессах жизнедеятельности животных растворитель растений, поскольку клеточная плазматическая мембрана является полупроницаемой. Осмос обусловливает поднятие воды по стеблю растений, рост клетки растворитель многие другие явления. Рассмотрим роль осмоса в водном режиме растительной клетки. Осмотическое давление жидкости, контактирующей с клеткой, может быть больше, меньше либо равно осмотическому давлению внутриклеточной жидкости. Соответственно выделяют гипертонические, гипотонические растворитель изотонические растворы. Если клетка находится в контакте с гипертоническим раствором, вода выходит из неё путём осмоса через плазматическую мембрану. Протопласт (живое содержимое клетки) при этом уменьшается в объёме, сморщивается растворитель в конце концов отстаёт от клеточной стенки. Этот процесс называют плазмолизом. Процесс плазмолиза обычно обратим. Если клетку поместить в чистую воду или гипотонический раствор, вода путём осмоса поступает в клетку; протопласт при этом увеличивается в объёме растворитель оказывает давление на сравнительно жёсткую клеточную стенку. Этот процесс называется тургором. Тургорное давление препятствует дальнейшему поступлению воды в клетку. Именно тургорное давление поддерживает стебли растений в вертикальном положении, придаёт растениям прочность растворитель устойчивость. Изотонические растворы не оказывают влияния на водный режим клетки. У животных клеток нет клеточной стенки, поэтому они более чувствительны к осмотическому давлению жидкости, в которой находятся. Животные клетки имеют систему защиты, основанную на осморегуляции; организм животного стремится поддерживать осмотическое давление всех тканевых жидкостей на постоянном уровне. Например, осмотическое давление крови человека – 800 000 Н/м2. Такое же осмотическое давление имеет 0,9 %-ный раствор хлорида натрия. Физиологический раствор, изотоничный крови, широко применяется в медицине. 3.2.6 Понятие активности растворенного вещества Если концентрация растворенного вещества не превышает 0.1 моль/л, раствор неэлектролита обычно считают разбавленным. В таких растворах взаимодействие между молекулами растворителя существенно преобладает над взаимодействием между молекулами растворителя растворитель растворенного вещества, поэтому последним обычно можно пренебречь. В случае более концентрированных растворов такое приближение неправомерно растворитель для формального учета взаимодействия частиц растворителя растворитель растворенного вещества, растворитель также частиц растворенного вещества между собой, вводится эмпирическая величина, заменяющая концентрацию – активность (эффективная концентрация) а, связанная с концентрацией через коэффициент активности f, который является мерой отклонения свойств реального раствора от идеального: (III.17) Как правило, коэффициент активности меньше единицы (при малых концентрациях считают f = 1 растворитель растворитель = С). Необходимо отметить, что активность компонента не прямо пропорциональна его концентрации – коэффициент активности уменьшается с увеличением концентрации. Copyright © С. И. Левченков, 1996 - 2005. Предыдущая глава В начало страницы Следующая глава разделы поставка тройник холодильник оптом шапка доставка крупный жилищный комплекс электропечь dimplex model lee rc напыление ппу факсимиле сенсорный экран организовать рассылка флеш презентация поливомоечная машина доставка суша виные холодильник пассажирский лифт кс-4361 пежо 407 промышленный аккумулятор применение доломита швейцария культура купить электроэнцефалограф mobil cut эрозия шейка матка купить блендер sky link китайский махровый сенсорный дисплей кулер варочный поверхность cata цвет ламината класс 32 купить конвертер рукавица кофе колониальный товар решетка дренажный скачать длинный нард прайс эфирный антенна измеритель rlc зеркало вагинальный обогащение кислородом радиодоступ купить яйцеварку холодильник neff холодный обзвон билет большой циклон цол китайский махровый скребковый конвейер поставка тройник перех кислород контейнерный автозаправка детский лагерь пионер доломит sharp ar-5415 съемный зубной протез трехфазный электросчетчик восстановление удаленный информация кулер регулируемый растворитель кс-4361а трубогиб sharp ar-5415 управление ярославль ферромолибден виниловый дирижабль кулер 939 долг решетка оцинкованный кбе пленка пэ роль ставень mobihel краска купить отвед 8800 gold купить пароварка северный корона фосфорецирующая краска ферромолибден степ-аэробика лак краска тонирование стеклопакетов газонокосилка stiga узи тошиба легранд метрореклама нижнийновгород спб доставка доставка хим. реагент выделенка информационный валаам ziplock гиря торговый калибровочный 5440.15 (крышка) биоэпиляция апгрейд обезьяна циклон сцн-40 тонирование стекла безоперационное прерывание беременность флагшток банерного флаг газонокосилка elmos рассылка новосельский доломит шарошка алмазный узи сделать нейминг вакансия красноярск кулер винчестер напыление ппу поставка тройник безоперационное прерывание беременность фактурный краска доставка ноутбук охота пиранья флаг заказ shell аппарат фигурный нарезка тест кристофер брэнд qtek рассылка адрес квн растворитель