Температура кипения и температура замерзания растворов. Приведите основные формулы для расчета молярной массы.

Температура кипения жидкости – это температура, при которой давление насыщенного пара над жидкостью равно внешнему давлению. Из-за понижения давления  пара раствора последний должен быть нагрет до более высокой температуры, чем растворитель. В этом случае давление пара раствора достигнет внешнего давления и раствор закипит.

Чем выше концентрация раствора, тем выше температура его кипения.

Любое чистое вещество, находящееся в жидком состоянии, характеризуется определѐнной температурой замерзания, при которой оно полностью отвердевает. Температурой начала кристаллизации раствора называется температура, при которой при охлаждении начинается образование кристаллов. Температуру начала кристаллизации принято называть температурой замерзания в тех случаях, когда эта температура ниже комнатной. При замерзании давление насыщенного пара над твѐрдым веществом и

над жидкостью одинаково.

Законы Рауля находят важное практическое применение. Одно из них – возможность определять молекулярные массы растворѐнных веществ.

1. Учитывая определение мольной доли и обозначая через х1 и х 2

соответственно число молей растворителя и число молей растворѐнного вещества можно записать следующее:

Р0– Р/Р0= х2= х2/х1+ х2

Если раствор состоит из g1 граммов растворителя с молярной массой М1 и g2 граммов вещества с молярной массой М2, то получаем

x1= g1/M1 и х2= g2/M2

Учитывая полученные формулы, приведѐнное уравнение принимает вид

Р0– Р/Р0= g2/M2/ (g1/M1) + (g2/M2).

Поскольку раствор разбавлен, число молей х2 мало по сравнению с х1

Поэтому можно упростить полученное выражение:

Р0– Р/Р0= х2/x1= g2M2/ g1M1.

Физические константы Р0 и М1 растворителя известны (они приводятся в справочниках), массы g1 и g2 определяются при приготовлении раствора. Чтобы вычислить неизвестную молярную массу М2 какого-либо вещества, остаѐтся измерить давление пара раствора Р(точнее уменьшение давления пара Р0– Р).

2. Зная, что  моляльным повышением температуры кипения, или эбуллиоскопической константой Е , называется повышение температуры кипения, которое происходит при растворении 1 моля вещества в 1000 г растворителя, можно определять неизвестные молярные массы различных веществ.

Так, например, если известны эбуллиоскопическая константа растворителя и повышение температуры кипения раствора ΔТкип= Т – Т0(где Т – температура кипения раствора, Т0– температура кипения растворителя), то можно определить молярную массу М2 растворѐнного вещества, используя формулу:

ΔТкип= Е ∙ 1000∙g2/ M2∙ g1 или M2= E ∙ 1000∙g2/ ΔТкип∙g1

Эбуллиоскопический метод определения молекулярной массы применяется для веществ, которые не могут быть превращены в пар и для которых, следовательно, нельзя использовать метод плотности пара.

3. Зная, что молярным понижением температуры плавления, или криоскопической константой Кзам, называется понижение температуры замерзания раствора, обусловленное 1 молем вещества, раствор ѐнного в 1000 г растворителя, можно определять неизвестные молярные массы веществ. Для этого используют следующие формулы:

ΔТзам = Кзам∙ 1000∙g2/ M2∙g1или M2= Kзам∙ 1000∙g2/ ΔТзам∙g1

Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа (формулировка и математическое выражение) для электролитов и неэлектролитов. Экзоосмос и эндоосмос.

Представим U- образную трубку, снабженную внизу полупроницаемой мембраной, через поры которой могут свободно проникать молекулы воды или другого растворителя, но не

молекулы и ионы растворенного вещества. Простыми и давно известными примерами таких перегородок, называемых полупрони цаемыми, является кожа, плавательный пузырь рыбы, растительный пергамент, животные и растительные ткани, целлофан и т. д. Заполним правое колено прибора чистой водой, а левое колено водным раствором сахарозы, так, чтобы уровни жидкости в обоих коленах были одинаковыми. Если бы не было полупроницаемой перегородки, то начался бы процесс выравнивания концентрации за счет диффузии молекул сахарозы в сторону воды и встречного движения молекул воды. Однако в данном случае диффузии молекул сахарозы в правую часть прибора препятствует полупроницаемая перегородка, и выравнивание концентрации происходит в одностороннем порядке, только за счет перехода молекул воды в раствор сахарозы, который при этом разбавляется. Процесс идѐт в сторону выравнивания концентраций. Самопроизвольный переход воды (растворителя) через полупроницаемую перегородку в раствор называется осмосом. В итоге уровень воды в правом колене снижается, а в левом возрастает пока не установится некоторая разность гидростатических столбов, отвечающая осмотическому давлению πосм .при котором односторонняя диффузия прекращается и наступает подвижное равновесие: скорость диффузии воды из правого колена равна скорости диффузии воды из левого колена. Давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы прекратить осмос, называется осмотическим давлением, а приборы, служащие для измерения осмотического давления, называют осмометрами.

Осмотическое давление является мерой стремления растворенного вещества (вследствие теплового движения его молекул)  перейти в процесс диффузии из раствора в чистый растворитель и равномерно распр еделиться по всему объему растворителя.

Вант-Гофф обратил внимание на аналогию между законами Пфеффера и газовыми законами Гей-Люссака и Бойля-Мариотта и пришел к выводу, что величину осмотического давления можно вычислять по следующей формуле:

πосм= СRT, где С – концентрация вещества в растворе, R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура.

Осмотическое давление разбавленного раствора неэлектролита равно тому давлению, которое производило бы растворѐнное вещество, если бы оно при той же температуре находилось в газообразном состоянии и занимало объѐм, равный объѐму раствора.

Помещая клетку в дистиллированную воду, наблюдается эндосмос(молекулы воды проникают во внутрь клетки), происходит набухание, а затем и разрыв оболочки и вытекание клето чного содержимого. Это явление называется лизисом. В случае эритроцитов– гемолизом.

В концентрированных растворах солей отмечается сморщивание клеток - плазмолис, связанный с потерей воды, или экзосмосом.