ЗАМЕРЗАННЯ І КИПІННЯ РОЗЧИНІВ

Унаслідок зниження тиску пара над розчинами нелетучих (малолетучих) речовин температура замерзання розчинів завжди нижче температури замерзання чистих розчинників:

Т_{з. р-ля} > Т_{з. р-ра}; DТ_з. = Т_{з. р-ля} - Т_{з. р-ра}

DТз називається абсолютним зниженням температури замерзання розчину.

У розведених розчинів, якщо в них не спостерігається електролітичної дисоціації, абсолютне зниження температури замерзання розчину прямо пропорційно концентрації розчиненої речовини:

DТз = Ез*С

де Ез – коефіцієнт пропорційності, С – моляльна концентрація розчину.

Ез представляє собою таке зниження температури замерзання, коли в 1000 г розчинника міститься 1 моль розчиненої речовини. Його називають молярним зниженням температури замерзання розчинника, або кріоскопічною постійною. Вона не залежить від природи розчиненої речовини і характерна для даного розчинника.

Кріоскопічні постійні розчинників можна визначати як досвідним шляхом, так і теоретично, розраховуючи їх за формулою:

RТ_з²

Е_з = -------------------

1000 l _пл

де R – універсальна газова постійна, Т_з – абсолютна температура замерзання розчинника, l_пл- питома теплота плавлення розчинника.

Виміривши температуру замерзання розчину, можна визначити молярну масу розчиненої речовини або концентрацію розчину. Цей метод називається методом кріоскопії.

Молярна маса визначається за формулою:

q

М = Е_з --------

DТ_з

де q – маса розчиненої речовини в грамах.

Звичайно беруть не 1000 г розчинника, а менше – G, и за формулою обчислюють М.

Е_з * m * 1000

М = --------------------------- G*DТз

Коли розчинена речовина – електроліт, то в формулу вводять ізотонічний коефіцієнт:

Е_з *i * m * 1000

М = ------------------------- G*DТ_з

Кріоскопично знаходять ступінь дисоціації слабких електролітів -i, а потім a.

Температура замерзання може служити показником чистоти речовини. Коли температура замерзання менше табличної, в ньому є доміси.

Аналогічно температура кипіння розчину вища, ніж температура кипіння чистого розчинника:

Т_{к. р-ра} > Т_{к. р-ля}; Т _{к. р-ра} – Т_{к. р-ля} = DТ_к

DТ_к називають абсолютним підвищенням температури кипіння розчину.

DТ_к = Е_к*С

де Е_к – коефіцієнт пропорційності, С – моляльна концентрація розчину. Величину Е_к називають ебуліоскопічною постійною, або молярним підвищенням температури кипіння. Її розраховують за формулою:

RТ_к ²

Е_к = -------------------

1000 l _исп

де l _исп – схована теплота паротворення розчинника.

Метод визначення молярної маси речовини за підвищенням температури кипіння називається ебулиоскопічним, або ебуліоскопією.

При цьому користаються наступними вираженнями:

Е_з * m * 1000

М=---------------------- для неелектролітів G*DТ_з

Е_з *i * m * 1000

М = ------------------------- для електролітів G*DТ_з

Методика проведення аналогічна кріоскопічній, однак при ебуліоскопічних дослідженнях слід більш ретельно дотримувати герметичності устаткування у зв’язку з тем, що роботи проводяться при температурі кипіння.

Здатність розчинених речовин знижувати температуру замерзання застосовується для антифризів – це водні розчини деяких неорганічних і органічних речовин, незамерзаючих при низькій температурі.

ЗАКОН РАУЛЯ

Дослідним шляхом встановлено, що тиск пари розчинника над розчином нелетучих або малолетучих речовин завжди нижче тиску пари розчинника над розчином:

Р_А^о >Р_А; Р_А^о - Р_А = DР

де Р_А^о – тиск пари над чистим розчинником при даній температурі, Р_А – тиск пари розчинника над розчином нелетучих речовин при тій самій температурі, DР – абсолютне зниження тиску пари розчинника над розчином.

Зниження тиску пари розчинника над розчином є результатом зменшення загальної концентрації молекул розчинника в поверхневому шарі розчину. Зменшенню тиску пари над розчином сприяє процес сольватації. Величина

DР Р_А^о - Р_А

----------- = -------------------

Р_А^о Р_А^о

називається відносним зниженням тиску пари розчинника над розчином, або депресією пари.

Французький фізик Рауль встановив закон, що одержав назву Закон Рауля: відносне зниження тиску пари розчинника над розчином дорівнює мольній частці розчиненої речовини в розчині: