V. Коллигативные свойства растворов

Эти свойства зависят от природы растворителя и концентрации растворенного вещества и не зависят от свойств самого растворенного вещества. К ним относят:

1. Относительно понижение давление пара растворителя над раствором;

2. Повышение температуры кипения раствора по сравнению с чистым растворителем;

3. Понижение температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем;

4. Осмотическое давление.

Закон Рауля

По свойствам к идеальным растворам приближены предельно разбавленные растворы неэлектролитов. Изучая такие растворы, установлено, что относительное понижение давления насыщенного пара над раствором по сравнению с чистым растворителем прямо пропорционально мольной доле растворенного вещества.

р₀–р – абсолютное понижение давление пара (Δр)

р₀–р

р₀ - относительное понижение давления пара

Следствие понижения давления пара растворителя над раствором является то, что растворы кипят при более высокой температуре и замерзают при более низкой температуре, чем чистый растворитель.

Следствия из закона Рауля

1. Повышение температуры кипения раствора по сравнению с чистым растворителем прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества:

ΔТ_кип = Е·С_m, где

ΔТ_кип = Т_{кип. раствора}−Т_{кип. растворителя};

Е – эбулиоскопическая константа растворителя. Ее физический смысл: она численно равна ΔТ_кип раствора с С_m = 1 моль/кг.

где m – масса растворенного вещества (г); М – молярная масса вещества (г/моль).

2. Понижение температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества:

ΔТ_зам = К·С_m, где

ΔТ_зам = Т_{зам. раствора}–Т_{зам. растворителя};

К – криоскопическая константа растворителя.

где m – масса растворенного вещества (г); М – молярная масса вещества (г/моль).

3. Осмос – это односторонний процесс диффузии растворителя через полупроницаемую перегородку. Осмотическое давление (π) – это избыточное гидростатическое давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы осмос прекратился. Для разбавленных растворов неэлектролитов:

π = СRT

C – концентрация раствора, моль/м³.

Если мы имеем дело с растворами электролитов, то необходимо учитывать коэффициент диссоциации вещества (i). Это коэффициент увеличения числа частиц или изотонический коэффициент. Растворы электролитов (и слабых, и, особенно, сильных) не подчиняются закону Рауля и его следствиям. Это связано с тем, что у них большая концентрация частиц (ионов и молекул), между которыми наблюдаются различные виды взаимодействий. Вант-Гофф предложил ввести в закон Рауля коэффициент i. Тогда он соблюдается для растворов электролитов. Коэффициент i > 1, имеет дробное значение, что означает, что не весь электролит распался на ионы. Тогда для растворов электролитов закон Рауля и его следствия записываются как:

ΔТ_кип = i Е·С_m ΔТ_зам = i К·С_m π = i СRT

Коэффициент диссоциации связан со степенью диссоциации соотношением:

i = 1 + α(m + n – 1)

α для слабых электролитов – степень диссоциации;

α для сильных электролитов – кажущаяся степень диссоциации;

m − число катионов, на которое распался электролит;

n – число анионов, на которое распался электролит.

Также см. учебник А.А. Гуров, Ф.З. Бадаев, Л.П. Овчаренко, В.Н. Шаповал «Химия» М.: 2008, стр. 428 – 434.