Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
16. РАСТВОРЫа) Осмотическое давлениеЕсли раствор (например, сахар в воде) соприкасается с чистым растворителем (например, водой), то растворенное вещество имеет тенденцию проникать путем диффузии в чистый растворитель.
Рис. 29. Осмотическое давление как силовое воздействие на полупроницаемую мембрану.
Рис. 30. Осмотическое давление и гидростатическое давление. Количественной мерой этой тенденции является осмотическое давление. Его определение проще всего удается с помощью полупроницаемой мембраны, которая проницаема для воды и непроницаема для растворенного вещества, например для молекул сахара. На рис. 29 изображен цилиндрический сосуд с поперечным сечением Представим теперь по схеме на рис. 30 обе крышки
Гидростатические давления в жидкости по обеим сторонам полупроницаемой мембраны отличаются на величину осмотического давления. Таким образом, осмотическое давление можно продемонстрировать и измерить (при закрепленных крышках
Для разбавленного раствора осмотическое давление подчиняется весьма простому закону. Если
(естественно, для разбавленных растворов Осмотическое давление, вызванное растворенными молекулами сахара, следовательно, имеет такую же величину, как если бы это давление было вызвано молекулами сахара, представляющими собой идеальный газ той же самой концентрации. б) Снижение давления параРассмотрим два открытых, стоящих друг возле друга сосуда, в одном из которых (0) содержится чистая вода, а в другом (1) — раствор сахара. Тенденция раствора к разбавлению может теперь выражаться в том, что вода испаряется из сосуда чистого растворителя должно превышать давление пара Для обратимого проведения процесса мы вначале закроем каждый из двух сосудов. Тогда над чистой водой возникает давление пара
Теперь снова приведем раствор к старой концентрации, вдавливая в него расположенную на торце сосуда 1 полупроницаемую мембрану, нагруженную осмотическим давлением
Совершенная в целом работа должна быть равна нулю, откуда следует:
Другое обоснование данной формулы возможно с помощью барометрической формулы (§ 27). Пусть
где
(
Рис. 31. Осмотическое давление, снижение давления пара и барометрическая формула. В уравнении (16.4) можно пренебречь величиной
Заменяя
Заметим теперь, что
т. е. эта величина равна отношению мольных объемов пара и жидкости и, следовательно, имеет порядок
В случае разбавленного раствора с помощью (16.3) и выражения
где в) Повышение тонки кипения Согласно уравнению Клаузиуса — Клапейрона (15.2) для давления пара
(Q - мольная теплота испарения), или, принимая в качестве переменной
При интегрировании в небольшой области изменения
Используя вышеприведенное значение
для повышения точки кипения
Рис. 32. Повышение точки кипения Эта формула дает возможность определить молекулярный вес растворенного вещества по измерениям г) Снижение точки замерзанияВ точке замерзания 1 твердая и жидкая фазы имеют одинаковое давление пара, так как в противном случае они не могли бы существовать друг с другом в равновесии. Следовательно, для чистого растворителя точка замерзания Затвердевание раствора усложняется тем, что оно происходит в конечном интервале температур. При охлаждении при температуре концентрация остающегося раствора растет, в связи с чем необходимо произвести охлаждение до еще более низкой температуры, чтобы затвердевание могло продвинуться дальше. Ограничимся здесь достижением температуры
Рис. 33. Снижение точки замерзания. Из рис. 33 получаем:
Как упоминалось выше,
где
Используя удельную теплоту плавления
Это выражение также часто используется для определения молекулярной массы. Уравнения (16.9) и (16.10) справедливы, однако, только для недиссоциирующих веществ. Для веществ, которые в растворенном состоянии распадаются на ионы, повышение точки кипения и снижение точки замерзания оказываются значительно большими. В основе этого лежит тот факт, что теперь число растворенных, независимо перемещающихся частиц больше числа, соответствующего нормальной молекулярной массе. В этом случае, наоборот, при известной молекулярной массе можно использовать уравнения (16.9) и (16.10) для определения степепп диссоциации по измеренному повышению точки кипения или снижению точки замерзания. Например, молекулы
|
1 |
Оглавление
|