Осмотичний тиск, тиск пара, зміна температури замерзання і кипіння підпадають під дію законів Вант-Гоффа і Рауля.
Осмотичний тиск розчину неелектроліту визначають відповідно до закону Вант-Гоффа:
де n - кількість розчиненої речовини, моль; V - об'єм розчину, м 3; R - газова постійна, рівна 8,31 Дж / (моль · К); Т - температура, К. Замінивши n виразом m / M, де m - маса розчиненої речовини, г; M - його молярна маса, г / моль, одержимо
або, виходячи з визначення молярної концентрації, отримаємо:
Зниження температури замерзання і підвищення температури кипіння розчинів у порівнянні з температурою замерзання і температурою кипіння чистого розчинника визначають за II закону Рауля:
де Dtзам. і Dtкіп. - відповідно зниження температури замерзання і підвищення температури кипіння розчину знаходять за формулою
Кк і Ке - відповідно кріоскопічна і ебуліоскопічна константи розчинника; Сm - моляльна концентрація розчину (моль / кг) може бути знайдена за формулою
де m1 - маса розчиненої речовини, г; М - його молярна маса, г / моль; m2 - маса розчинника, м
Розчини замерзають (з розчину кристалізується розчинник) при температурі нижчій, ніж чистий розчинник. Якщо приготувати розчин з 1 000 г розчинника і 1 благаючи неелектроліту, то числове значення зменшення температури замерзання такого розчину називають молярним пониженням температури кристалізації даного розчинника (або криоскопической константою) KK. Кріоскопічна константа води становить 1,86 З o. це означає, що розчини, які містять 1 моль будь-якого неелектроліту в 1 000 г води починають замерзати при температурі - 1,86 o C.
Розчини киплять при температурі вищій, ніж чисті розчинники. Якщо приготувати розчин з 1 000 г розчинника і 1 моль неелектроліту, то числове значення збільшення температури кипіння такого розчину називають молярним підвищенням температури кипіння даного розчинника (або його ебуліоськопічеський константою) KЕ. Ебуліоскопічна константа води дорівнює 0,52 К; це означає, що розчини, які містять 1 моль будь-якого неелектроліту на 1 000 г води, закипають при 100,52 o C.
Визначивши досвідченим шляхом підвищення температури кипіння або зниження температури кристалізації розчинів, концентрації яких нам відомі, можна обчислити молярну масу речовини або молекулярну масу речовини (молекулярна маса виражається тим же числом, що і молярна маса, але має розмірність а.е.м.).
Дані по криоскопическим і ебуліоськопічеський констант приведена в табл. 5 додатка.
Приклади складання умов завдань і їх рішення
Обчисліть осмотичний тиск розчину, що містить в 1,4 л 63 г глюкози C6 H12 O6 при 0 ° С.
Молярна маса глюкози становить 160 г / моль, отже, в 1,4 л розчину міститься кількість речовини глюкози
Осмотичний тиск цього розчину глюкози одно
Дж = Па # 8729; м 3; 1л = 10 -3 м 3.
Розрахувати молярну масу неелектроліту, якщо в 5 л розчину міститься 2,5 г розчиненої речовини. Осмотичний тиск цього розчину при 20 ° С дорівнює 0,23 × 10 5 Па.
Молярну масу неелектроліту знаходимо за формулою
Визначте температуру кипіння і замерзання розчину, утримуючи-ного 1 г нітробензолу C6 H5 NH2 в 10 г бензолу.
З табл. 5 додатка знаходимо ебуліоськопічеський і кріоскопічні константи бензолу, відповідно рівні 2,57 і 5,1 ° С; температуру кипіння чистого бензолу 80,2 ° С і температуру його замерзання 5,4 ° С. Молярна маса нитробензола = 123,1 г / моль.
За 2-му закону Рауля слід:
Dtкіп = Kе × m1 × 1000 / M × m2 = 2,57 × 1 × 1000 / 123,1 × 10 = 2,09 ° С.
Підвищення температури кипіння розчину дорівнює 2,09 ° С, отже, температура кипіння розчину дорівнює 80,2 + 2,09 = 82,29 ° С.
Зниження замерзання розчину нитробензола в бензолі:
Dtзам = Kе × m1 × 1000 / M × m2 = 5,1 × 1 × 1000 / 123,1 × 10 = 4,14 ° С.
Температура замерзання розчину Dtзам = 5,4 ° - 4,14 ° = 1,26 ° С.
Водний розчин спирту з масовою часткою 15% замерзає при -10,26 ° С. Обчислити молярну масу спирту.
З табл. 5 дод. знаходимо кріоскопічні константу води 1,86 ° С і температуру замерзання її 0 ° С. Зниження температури замерзання розчину Dtеам розчину = t зам. води - t зам р.н. _ра = 0 - (-10,26) = 10,26 ° С. З умови задачі випливає, що на 15 г спирту припадає 85 г води, і молярну масу спирту визначаємо, користуючись співвідношенням
М = m1 × Кк × 1000 / # 8710; Tзам. × m2 = 1,86 × 1000 × 15 / 10,26 × 85 = 32,0 г / моль.
Розчин, що містить 2,3 г гліцерину в 100 г ацетону, кипить при 56,73 ° С. Обчислити молярну масу гліцерину, якщо температура стосу-ня чистого ацетону 56,3 ° С.
Підвищення температури кипіння розчину Dtкіп = 56,73-56,3 = 0,43 ° С. Молярну масу гліцерину знаходимо зі співвідношення:
М = m1 × Ке × 1000 / Dtкіп m2 = 1,72 × 1000 × 2,3 / 0,43 × 100 = 92,0 г / моль
(Ебуліоскопічна постійна ацетону 1,72 o С).