Давление пара растворов. Закон Рауля

При данной температуре давление насыщенного пара над жидкостью – величина постоянная. Опыт показывает, что при растворении в жидкости какого-либо вещества давление насыщенного пара над жидкостью понижается.

В разбавленных растворах неэлектролитов при постоянной температуре относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества (закон Рауля):

,

где р₀ – давление насыщенного пара над чистым растворителем; р – давление пара над раствором; n_B – количество растворенного вещества; n_S – количество растворителя.

Замерзание и кипение растворов

Любая жидкость закипает, когда давление ее пара становится равным атмосферному давлению. Так как, согласно закону Рауля, давление пара над раствором ниже давления пера над чистым растворителем, то для того, чтобы раствор закипел, его надо нагреть до более высокой температуры, чем растворитель.

Замерзает раствор тогда, когда давление насыщенного пара его становится равным давлению насыщенного пара твердого растворителя (льда).

Таким образом, раствор кипит при более высокой температуре, а замерзает при более низкой температуре, чем чистый растворитель.

Для разбавленных растворов неэлектролитов повышение температуры кипения (ΔТ_кип) и понижение температуры замерзания (∆Т_зам) прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества (следствие закона Рауля):

∆Т_зам = К_Т ∙ с_m(B); ∆Т_кип = Э_Т ∙ c_m(B),

где ∆Т_зам – понижение температуры замерзания; ∆Т_кип – повышение температуры кипения; К_Т - криоскопическая константа; Э_Т – эбулиоскопическая константа; c_m(B) – моляльная концентрация раствора. Заменив в уравнениях c_m(B) его выражением по формуле для моляльной концентрации получим:

∆Т_зам = ; ∆Т_кип =

8. Растворы электролитов

Электролитами называются вещества, растворы которых проводят электрический ток. К электролитам относятся растворы кислот, солей и щелочей. Соли и щелочи проводят электрический ток не только в растворах, но и в расплавах.

При растворении электролитов в воде происходит их распад на ионы. Распад вещества на ионы под действием полярных молекул растворителя называется электролитической диссоциацией. Ионы – это заряженные частицы. Бывают двух типов – катионы (+), например Na⁺, Ba²⁺, Al³⁺, NH₄⁺ и анионы (-), например Cl^‾, SO₄^2‾, PO₄^3‾. Под действием электрического тока катионы двигаются к отрицательно заряженному электроду (катоду), а анионы – к положительно заряженному электроду (аноду).

Диссоциации подвергаются соединения с ионными связями (например, NaCl) и вещества, молекулы которых образованы по типу полярной ковалентной связи (например, HCl).

Процесс электролитической диссоциации принято записывать в виде схемы, не раскрывая его механизма и опуская растворитель (H₂O), хотя он является основным участником.

CaCl₂ = Ca²⁺ + 2Clˉ

HNO₃ = H⁺ + NO₃^‾

Ba(OH)₂ = Ba²⁺ + 2OHˉ

Из электронейтральности молекул вытекает, что суммарный заряд катионов и анионов должен быть равен нулю.

Например, Al₂(SO₄)₃ – 2·(+3) + 3·(-2) = +6 - 6 = 0