Коллигативные свойства растворов

Общими (коллигативными) свойствами раствора являются такие свойства, которые зависят только от концентрации растворенного вещества. Такие свойства могут проявляться в полной мере в идеальных растворах. Идеальным называют раствор, в котором не происходят химические реакции между компонентами, а силы межмолекулярного взаимодействия между компонентами одинаковы. Образование этих растворов не сопровождается изменением теплового эффекта, и каждый компонент ведет себя в растворе независимо от других компонентов. По своим свойствам к идеальным растворам приближаются лишь очень разбавленные растворы. К таким свойствам относятся:

1) понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором

2) понижение температуры замерзания раствора

3) повышение температуры кипения раствора

4) осмос

Эти свойства проявляются в случае растворов нелетучих растворенных веществ, т.е. веществ, давлением паров которых можно пренебречь. Молекулы нелетучего растворенного компонента раствора препятствуют улетучиванию из раствора молекул растворителя. Французский ученый Р.Рауль установил, что понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором пропорционально мольной доле растворенного нелетучего вещества:

Dр = р₀ × х,

где Dр – понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором,

р₀ – давление насыщенного пара чистого растворителя,

х – мольная доля растворенного нелетучего вещества

Значит, с увеличением содержания нелетучего растворенного компонента давление пара растворителя над раствором уменьшается – закон Рауля.

Из этого закона вытекают следствия:

1) Температура кипения раствора выше температуры кипения растворителя. Это объясняется тем, что давление насыщенного пара растворителя над раствором становится равным атмосферному давлению (условие кипения жидкости) при более высокой температуре, чем в случае чистого растворителя. Повышение температуры кипения пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества:

DТ_кип = К_э × С_m,

где К_э - эбуллиоскопическая постоянная растворителя, показывает на сколько градусов повысится температура кипения раствора, при растворении 1 моль вещества в 1 кг растворителя.

2) Температура замерзания (кристаллизации) раствора ниже температуры замерзания (кристаллизации) чистого растворителя.

Это обусловлено более низким давлением пара растворителя над раствором. Понижение температуры замерзания (кристаллизации) пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества:

DТ_зам = К_к × С_m,

где К_к - криоскопическая постоянная растворителя, показывает на сколько градусов понизится температура замерзания раствора, при растворении 1 моль вещества в 1 кг растворителя

Осмос – самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемую мембрану, разделяющую раствор и растворитель или два раствора с различной концентрацией растворенного вещества. Осмос обусловлен диффузией молекул растворителя через полупроницаемую перегородку, которая пропускает только молекулы растворителя, причем молекулы растворителя проникают через полупроницаемую мембрану в раствор или из менее концентрированного раствора в более концентрированный. Количественно осмос характеризуется осмотическим давлением, равным силе, приходящейся на единицу площади поверхности, и заставляющей молекулы растворителя проникать через полупроницаемую перегородку. Осмотическое давление возрастает с увеличением концентрации растворенного вещества и температуры. Вант – Гофф предположил, что для осмотического давления можно применить уравнение состояния идеального газа

и и

Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются изотоническими. Если осмотическое давление выше внутриклеточного, то оно гипертоническое, если ниже – гипотоническое.