2020-06-10
174
Когда давление насыщенного пара жидкости становится равным давлению насыщенного пара соответствующей твердой фазы, жидкость замерзает (кристаллизируется). Например, величины давления насыщенных паров льда и жидкой воды становятся одинаковыми, равными 4,6 мм рт. ст., при 00С. Над водным раствором нелетучего вещества при 00С давление насыщенного пара меньше, чем надо льдом, поэтому раствор замерзает не при 00С, а при более низкой температуре. Любая жидкость – растворитель или раствор – начинает кипеть при той температуре, при которой давление ее насыщенного пара становится равным внешнему давлению. Например, вода под давлением 101,3 кПа кипит при 100°С потому, что при этой температуре давление водяного пара Р0 как раз равно 101,3 кПа.
Если же растворить в воде какое-нибудь нелетучее вещество, то давление ее пара Р понизится и раствор не закипит (см. рис 1).
Таким образом, можно сделать вывод, что растворенное вещество повышает температуру кипения и понижает температуру замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем.
|
|
|
Разность между температурами кипения раствора и растворителя (D t кип) называют повышением температуры кипения:
Рис.1 Зависимость давления насыщенного пара от температуры.
Разность между температурами замерзания (кристаллизации) растворителя и раствора (D t зам.) называют понижением температуры замерзания (кристаллизации):
Зависимость изменения температуры от концентрации растворенного вещества описывает второй закон Рауля, который является следствием первого закона: повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества:
; 
,
где Е и К - коэффициенты пропорциональности, носящие названия эбуллиоскопической и криоскопической констант соответственно; С – моляльная концентрация растворенного вещества.
При замене моляльной концентрации растворенного вещества (С)ее значением получим следующие выражения:
Эбуллиоскопическая константа численно равна повышению температуры кипения одномоляльного раствора, а криоскопическая константа понижению температуры замерзания одномоляльного раствора. Значения Е и К не зависят от природы растворенного вещества, а зависят от природы растворителя. На использовании уравнения Рауля, основаны эбуллиоскопический и криоскопический методы определения молекулярных масс веществ. Оба метода широко используются в химии, так как, применяя различные растворители, можно определять молекулярные массы разнообразных веществ.
|
|
|
На практике чаще применяют криоскопический метод. Способность растворов замерзать при более низкой температуре, чем температура замерзания чистого растворителя, широко используют в технике для получения незамерзающих жидкостей - антифризов.
Пример. Раствор, содержащий 10 г неэлектролита в 300 г воды, замерзает при
–0.6740С. Вычислите молекулярную массу неэлектролита, криоскопическая постоянная воды К=1.86 0 С.кг/моль.
Решение:
Поскольку вода замерзает при 00С, 
0.6740С
Ответ: 92 г/моль
