Уравнение закона рауля выражает зависимость

Коллигативные свойства растворов

Любому раствору характерны те или иные физические свойства, к которым относятся и коллигативные свойства растворов. Это такие свойства, на которые не оказывает влияние природа растворенного вещества, а зависят они исключительно от количества частиц этого растворенного вещества.

К коллигативным свойствам растворов относятся:

• Понижение давление паров
• Повышение температуры кипения
• Понижение температуры затвердевания (кристаллизации)
• Осмотическое давление раствора.

Рассмотрим подробнее каждое из перечисленных свойств.

Понижение давления паров

Давление насыщенного пара (т.е. пара, который пребывает в состоянии равновесия с жидкостью) над чистым растворителем называется давлением или упругостью насыщенного пара чистого растворителя.

Если в некотором растворителе растворить нелетучее вещество, то равновесное давление паров растворителя при этом понижается, т.к. присутствие какого – либо вещества, растворенного в этом растворителе, затрудняет переход частиц растворителя в паровую фазу.

Экспериментально доказано, что такое понижение давления паров напрямую зависит от количества растворенного вещества. В 1887 г. Ф.М. Рауль описал количественные закономерности коллигативных свойств растворов.

Первый закон Рауля

Первый закон Рауля заключается в следующем:

Давление пара раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, прямо пропорционально мольной доле растворителя в данном растворе:

p — давление пара над раствором, Па;

p₀ — давление пара над чистым растворителем, Па;

χ_р-ль — мольная доля растворителя.

n_в-ва и n_р-ля – соответственно количество растворенного вещества и растворителя, моль.

Иногда Первому закону Рауля дают другую формулировку:

относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества:

При этом принимаем, что χ_в-ва + χ_р-ль= 1

Изотонический коэффициент Вант-Гоффа

Для растворов электролитов данное уравнение приобретает несколько иной вид, в его состав входит изотонический коэффициент i:

Δp — изменение давления паров раствора по сравнению с чистым растворителем;

i – изотонический коэффициент.

Изотонический коэффициент (или фактор Вант-Гоффа) — это параметр, не имеющий размерности, который характеризует поведение какого – либо вещества в растворе.

То есть, изотонический коэффициент показывает, разницу содержания частиц в растворе электролита по сравнению с раствором неэлектролита такой же концентрации. Он тесно связан связан с процессом диссоциации, точнее, со степенью диссоциации и выражается следующим выражением:

n – количество ионов, на которые диссоциирует вещество.

α – степень диссоциации.

Повышение температуры кипения или понижение температуры затвердевания (кристаллизации). Второй закон Рауля

Равновесное давление паров жидкости имеет тенденцию к увеличению с ростом температуры, жидкость начинает кипеть, при уравнивании давления ее паров и внешнего давления.

При наличии нелетучего вещества, давление паров раствора снижается, и раствор будет закипать при более высокой температуре, по сравнению с температурой кипения чистого растворителя.

Температура замерзания жидкости также определяется той температурой, при которой давления паров жидкой и твердой фаз уравниваются.

Ф.М. Рауль доказал, что повышение температуры кипения, так же как и понижение температуры замерзания разбавленных растворов нелетучих веществ, прямо пропорционально моляльной концентрации раствора и не зависит от природы растворённого вещества. Это правило известно как Второй закон Рауля:

K — криоскопическая константа,

m_в-ва — моляльность вещества в растворе.

Растворы электролитов не подчиняются Законам Рауля. Но для учёта всех несоответствий Вант-Гофф предложил ввести в приведённые уравнения поправку в виде изотонического коэффициента i, учитывающего процесс распада на ионы молекул растворённого вещества:

Осмотическое давление раствора

Некоторые материалы имеют способность к полупроницаемости, т.е. им свойственно пропускать частицы определенного вида и не пропускать частицы другого вида.

Перемещение молекул растворителя (но не растворенного, в нем вещества), через полупроницаемую мембрану в раствор с большей концентрацией из более разбавленного представляет собой такое явление как осмос.

Представим два таких раствора, которые разделены полупроницаемой мембраной, как показано на рисунке выше. Растворы стремятся к выравниванию концентраций, поэтому вода будет проникать в раствор, тем самым уменьшая его концентрацию.

Для того, чтобы осмос приостановить, необходимо приложить внешнее давление к раствору. Такое давление, которое требуется приложить, называется осмотическим давлением.

Осмотическое давление и концентрацию раствора неэлектролита позволяет связать уравнение Вант — Гоффа, которое напоминает уравнение идеального газа Клапейрона – Менделеева:

где C — молярная концентрация раствора, моль/м 3 ,

R — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль·К);

T — абсолютная температура раствора.

Преобразуем уравнение следующим образом:

C = n/V = m/(M·V)

π = т·R·T / M·V или

Для растворов электролитов осмотическое давление определяется уравнением, в которое входит изотонический коэффициент:

где i — изотонический коэффициент раствора.

Для растворов электролитов i > 1, а для растворов неэлектролитов i = 1.

Если полупроницаемой перегородкой разделены два раствора, имеющие одинаковое осмотическое давление, то перемещение растворителя через перегородку отсутствует. Такие растворы называются изотоническими.

Раствор, с меньшим осмотическим давлением, по сравнению с более концентрированным раствором, называют гипотоническим, а раствор с большей концентрацией – гипертоническим.

Уравнение закона рауля выражает зависимость

webkonspect.com — сайт, с элементами социальной сети, создан в помощь студентам в их непростой учебной жизни.

Здесь вы сможете создать свой конспект который поможет вам в учёбе.

Чем может быть полезен webkonspect.com:

• простота создания и редактирования конспекта (200 вопросов в 3 клика).
• просмотр конспекта без выхода в интернет.
• удобный текстовый редактор позволит Вам форматировать текст, рисовать таблицы, вставлять математические формулы и фотографии.
• конструирование одного конспекта совместно с другом, одногрупником.
• webkonspect.com — надёжное место для хранения небольших файлов.

Закон Рауля, в чем он состоит, положительные и отрицательные отклонения

Закон Рауля был предложен французским химиком Франсуа-Мари Раулем в 1887 году и служит для объяснения поведения давления паров раствора двух смешивающихся веществ (обычно идеальных) в зависимости от парциального давления паров каждого компонента, присутствующего в этом.

Существуют законы химии, которые используются для описания поведения веществ в различных условиях и объяснения явлений, в которые они вовлечены, с использованием научно доказанных математических моделей. Закон Рауля является одним из них.

Используя объяснение, основанное на взаимодействиях между молекулами газов (или жидкостей), для прогнозирования поведения давлений пара, этот закон используется для изучения неидеальных или реальных решений, при условии, что необходимые коэффициенты рассматриваются для корректировки модели. математический и приспособить его к неидеальным условиям.

• 1 Из чего он состоит??
• 2 положительных и отрицательных отклонения
  • 2.1 Положительные отклонения
  • 2.2 Отрицательные отклонения
• 3 примера
  • 3.1 Основная смесь
  • 3.2 Бинарная смесь с нелетучим растворенным веществом
• 4 Ссылки

Из чего он состоит??

Закон Рауля основан на предположении, что соответствующие решения ведут себя идеальным образом: это происходит потому, что этот закон основан на идее, что межмолекулярные силы между различными молекулами такие же, как между одинаковыми молекулами (которые это не так удачно в реальности).

Фактически, чем ближе решение к идеалу, тем больше у него будет возможностей соответствовать характеристикам, предлагаемым этим законом..

Этот закон связывает давление паров раствора с нелетучим растворенным веществом, утверждая, что оно будет равно давлению паров этого чистого растворенного вещества при этой температуре, умноженному на его молярную долю. Это выражается в математических терминах для одного компонента следующим образом:

В этом выражении P_Я равно парциальному давлению паров компонента i в газовой смеси, Pº_Я давление паров чистого компонента i и X_Я мольная доля компонента i в смеси.

Таким же образом, когда у вас есть несколько компонентов в растворе, и они достигли состояния равновесия, вы можете рассчитать общее давление паров раствора, комбинируя закон Рауля с законом Далтона:

Кроме того, в тех растворах, где присутствуют только одно растворенное вещество и растворитель, закон может быть сформулирован, как показано ниже:

Положительные и отрицательные отклонения

Решения, которые могут быть изучены с этим законом, обычно должны вести себя идеально, поскольку взаимодействия между их молекулами малы и позволяют одинаковым свойствам быть принятыми во всем решении без исключения..

Однако в действительности идеальных решений практически не существует, поэтому в расчеты, которые представляют межмолекулярные взаимодействия, должны быть включены два коэффициента. Это коэффициент летучести и коэффициент активности.

В этом смысле отклонения относительно закона Рауля определяются как положительные или отрицательные, в зависимости от результатов, полученных в то время.

Положительные отклонения

Положительные отклонения по закону Рауля возникают, когда давление пара раствора больше, чем было рассчитано по закону Рауля.

Это происходит, когда силы сцепления между одинаковыми молекулами больше, чем одинаковые силы между разными молекулами. В этом случае оба компонента испаряются легче.

Это отклонение видно на кривой давления пара как точка максимума в конкретной композиции, образуя положительный азеотроп.

Азеотроп представляет собой жидкую смесь двух или более химических соединений, которая ведет себя так, как будто она образована одним компонентом, и которая испаряется без изменения состава..

Отрицательные отклонения

Отрицательные отклонения от закона Рауля возникают, когда давление пара смеси ниже ожидаемого после расчета по закону.

Эти отклонения появляются, когда силы сцепления между молекулами смеси больше, чем среднее значение сил между частицами жидкостей в их чистом состоянии..

Этот тип отклонения приводит к удержанию каждого компонента в его жидком состоянии под действием сил притяжения, превышающих силы вещества в его чистом состоянии, так что парциальное давление пара в системе уменьшается.

Отрицательные азеотропы на кривых давления пара представляют минимальную точку и демонстрируют сродство между двумя или более компонентами, участвующими в смеси..

примеров

Закон Рауля обычно используется для расчета давления раствора на основе его межмолекулярных сил, сравнивая вычисленные значения с реальными значениями, чтобы определить, есть ли отклонение и должно ли оно быть положительным или отрицательным. Ниже приведены два примера использования закона Рауля:

Основная смесь

Следующая смесь, состоящая из пропана и бутана, представляет собой аппроксимацию давления пара, и мы можем предположить, что оба компонента в ней находятся в равных пропорциях (50-50) при температуре 40 ° C:

Pº_пропан = 1352,1 кПа

Pº_бутан = 377,6 кПа

Он рассчитывается по закону Рауля:

P_смесь = (0,5 х 377,6 кПа) + (0,5 х 1352,1 кПа)

Бинарная смесь с нелетучим растворенным веществом

Иногда случается, что растворенное вещество смеси является нелетучим, поэтому для понимания поведения давления пара используется закон.

Даны смеси воды и сахара в пропорциях 95% и 5% соответственно и при нормальных температурных условиях:

Он рассчитывается по закону Рауля:

P_смесь = (0,95 х 2,34 кПа) + (0,05 х 0 кПа)

Очевидно, что произошло снижение давления водяного пара из-за воздействия межмолекулярных сил.