Підвищення температури кипіння і зниження температури кристалізації розчину

Будь-яка чиста речовина плавиться, кипить і кристалізується за певної температу­ри. Так, вода за нормальних умов (101,325 кПа) кипить при 100 °С і замерзає при 0 °С. Температура кипіння і кристалізація розчину перебуває у прямій залежності від вели­чини тиску пари. Рідина починає кипіти, коли тиск її насиченої пари дорівнює зовнішньому тиску.

Зниження тиску пари розчинника внаслідок розчинення в ньому нелеткої речови­ни потребує підвищення температури кипіння розчину для відновлення порушеної рівноваги рідина ↔ пара. Це буде досягнуто за деякої температури Для водного розчину >100 °С. Цим пояснюється той факт, що температура кипіння розчину нелеткої речовини вища за температуру кипіння чистого розчинника.

З іншого боку, будь-яка рідина замерзає за тієї температури, за якої вона має такий тиск пари, як і тверді кристали цієї рідини. Зниженням тиску пари розчинника над розчином пояснюється нижча температура замерзання розчину порівняно з чистим розчинником.

Різницю між температурами кипіння розчину та чистого розчинника на­зивають підвищенням температури кипіння:

Різницю між температурами кристалізації чистого розчинника та розчину та розчину називають зниженням температури кристалізації:

Ф.М. Рауль дослідним шляхом установив, що для розбавлених розчинів неелек-тролітів підвищення температури кипіння і зниження температури кристалізації пропорційні моляльній концентрації розчину (другий закон Рауля).

Математичний вираз цього закону має такий вигляд:

де Кеі Кк — відповідно ебуліоскопічна і кріоскопічна константи розчинника; Ст — модальна концентрація розчину, що дорівнює

Значення моляльної концентрації підставляють у рівняння другого закону Рауля і одержують

де mр.р та Мр.p— маса і молярна маса розчиненої речовини; mp-ка — маса розчинника, г. Якщо моляльна концентрація розчину дорівнює одиниці, то ∆tкип = Ке , а ∆tкрист = Кк. Отже, ебуліоскопічна і кріоскопічна сталі показують підвищення температури кипіння або зниження температури замерзання розчину, який містить 1 моль речовини в 1000 г розчинника порівняно з температурами кипіння та замерзання чистого розчинника. Ебуліоскопічна і кріоскопічна сталі залежать від природи розчинника й не залежать від природи розчиненої речовини (табл. 1.4).

На вимірюванні температур кипіння і замерзання розчинів ґрунтуються ебуліо­скопічний і кріоскопічний методи визначення молекулярної маси нелетких речовин. Обидва методи широко застосовують у хімії для визначення молекулярної маси різних речовин, використовуючи різні розчинники.

Таблиця 1.4. Значення ебуліоскопічних і кріоскопічних констант деяких розчинників

 

Розчинник tкрист, 0С Кк tкип, 0С Ке
назва формула
Вода н2о 1,86 0,52
Бензен СбНб 5,45 5,07 80,2 2,57
Оцтова кислота СНзСООН 16,55 3,9 118,5 3,07
Фенол С6Н5ОН 7,3 182,1 3,6
Анілін C6H5NH2 -5,96 5,87 184,3 3,69
Етанол С2Н5ОН 78,4 1,11

Тема . Рівновага в розчинах електролітів

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ

Електроліти відіграють важливу роль у життєдіяльності організму, оскільки всі фізіологічні рідини (плазма крові, спинномозкова рідина, секрети залоз, шлунковий сік тощо) є розчинами електролітів. З наявністю електролітів пов'язані величина осмотичного тиску та рН середовища біорідин. Стан внутрішнього середовища орга­нізмів значною мірою пов'язаний з концентрацією йонів Гідрогену. Специфіка про­цесів, що відбуваються в клітинах і тканинах, а також активність цих процесів (особ­ливо ферментативних) істотно залежать від рН. Зміна інтервалу рН може змінювати напрямок перебігу ферментативного процесу.

ВИХІДНІ ЗНАННЯ

1. Хімічний склад клітини.

2. Будова і властивості молекули води.

3. Теорія електролітичної дисоціації.

4. Дисоціація кислот, основ, солей.

5. Ступінь дисоціації.