Способы выражения концентрации растворов

1. Молярность с — число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 дм³ раствора.

2. Моляльность m — число молей растворенного вещества (г), приходящихся на 1000 г растворителя.

3. Мольная доля N — отношение числа молей одного компонента к сумме чисел молей всех компонентов в растворе.

4. Массовая доля вещества ω (весовые проценты) — число граммов одного компонента, содержащихся в 100 граммах раствора.

 

В бесконечно разбавленных (идеальных) растворах, в которых количество растворенного вещества составляет лишь малую долю количества растворителя, основным компонентом является растворитель.

В бесконечно разбавленном растворе силы взаимодействия между молекулами растворителя в растворене отличаются от сил взаимодействия между молекулами в чистом растворителе.Другими словами добавление второго компонента не влияет на силы межмолекулярного взаимодействия растворителя и изменение свойств раствора зависит только от количества растворенных молекул, но не от их природы. Такие свойства растворов называются коллигативными.

 

Давление насыщенного пара. Насыщенным называется пар, находящийся в равновесии с жидкостью или твердым телом. Давление насыщенного пара зависит от силы взаимодействия между молекулами вещества (прочности связи между ними).

 

Изменение давления насыщенного пара с изменением температуры описывается уравнением Клапейрона—Клаузиуса:  

здесь:  P — давление насыщенного пара, T — температура,

∆H — теплота фазового перехода (испарения, возгонки, плавления),

∆V — разность молярных объемов вещества в разных фазах.

При добавлении второго компонента к чистому растворителю, количество молекул растворителя на поверхности уменьшается, что ведет к уменьшению числа испаряющихся молекул растворителя и к понижению давления его насыщенного пара.

Закон Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества, т. е.               =                                                       

Растворы замерзают, как правило, при более низкой температуре, чем чистый растворитель, а кипят при более высокой температуре.

Для бесконечно разбавленных (идеальных) растворов связь между изменениями температуры и концентрацией описывается уравнениями:

                                                                                  

                                                                                       

Здесь: ∆T_К и ∆T_З — разность между температурами кипения и замерзания раствора и растворителя соответственно;     

т — концентрация растворенного вещества, выраженная в молях на 1000 г растворителя;

K_ЭБ и K_КР — эбулиоскопическая и криоскопическая постоянные растворителя, численно равные изменению температуры кипения и замерзания при т = 1.

Метод определения концентрации и молекулярного веса с помощью измерения температуры кипения называется эбулиоскопией, а с помощью измерения температур замерзания — криоскопией.

Этими же методами можно определять степень диссоциации растворенного вещества в растворе а, для чего в уравнение закона Рауля следует ввести поправку.

Введя поправочный коэффициент i, называемый изотоническим коэффициентом Вант-Гоффа, закон Рауля и его следствия для электролитов записываются следующими формулами

     ;        ;   .

Коэффициент i показывает во сколько раз число частиц в растворе электролита больше, чем молекул при отсутствии диссоциации

                                                                                    

Коэффициент Вант-Гоффа i — связан со степенью диссоциации α следующим выражением

                                       =1+ (ν -1)                                                    

где ν — число ионов, на которое распадается молекула электролита.

 

 

Литература: [1, с. 242-253, 275-288, 225-240, 289-392].

 

Вопросы для самопроверки:

1. Выведите закон действующих масс.

2. Напишите выражение константы равновесия для реакции

N₂+3Н₂ = 2NН₃

3. Сформулируйте правило смещения химического равновесия.

4. Что такое химическое сродство? Укажите на связь между максимальной работой и константой равновесия.

5. Дайте формулировку закона Рауля и напишите его математическое выражение.

6. Разберите график понижения температуры замерзания разбавленных растворов.

7. Сформулируйте закон Вант-Гоффа и его применимость к растворам различных концентраций и к растворам электролитов.

8. Почему упругость пара над раствором меньше упругости пара над чистым растворителем?

9. В чем сущность гидратной теории растворов Д. И. Менделеева?

10. Укажите значение работ Н. С. Курнакова в создании физико-химического метода анализа. Его практическое применение в товароведении промышленных и продовольственных товаров.