Масса газа, растворяющегося при постоянной температуре в данном объеме жидкости, прямо пропорциональна парциальному давлению газа.

Это закон Генри. Он может быть выражен уравнением:

ω_В = k_В · p_B

где ω_В – массовая доля газа в насыщенном растворе, р_В – парциальное давление газа над раствором, k_В – коэффициент пропорциональности, называемый константой Генри, характеризующий растворимость данного газа в данном растворителе.

Он справедлив только для разбавленных растворов, при не очень высоких давлениях, и при условии, что при растворении нет ни диссоциации, ни ассоциации (иначе изменится уравнение реакции). Например, для HСl в воде он неприменим, а для O₂, N₂, NO - применим. По уравнению состояния газа его объем обратно пропорционален давлению. Поэтому объем газа, способного раствориться в данном количестве растворителя, по закону Генри не зависит от давления. Можно сказать: в 1 л воды при 20°С растворяется 31 мл кислорода, не указывая давление. Если повысить давление, то количество молекул кислорода в растворе возрастет, но объем растворенного газа будет тот же.

Зависимость растворимости газов от давления видел всякий, кто открывал бутылку лимонада, пива или шампанского. Внутри бутылки повышенное давление, и углекислый газ находится в растворе. При открывании давление падает, газ смешивается с воздухом, и парциальное давление CO₂ падает еще сильнее. Раствор становится пересыщенным, и из него выделяются пузырьки газа.

4) ПРИСУТСТВИЕ ТРЕТЬЕГО ВЕЩЕСТВА. Его влияние может быть разнообразно. Важнейшие случаи:

а) это вещество сильно сольватируется, связывает много молекул растворителя и этим уменьшает растворимость; пример: спирт по отношению к растворам солей;

б) это вещество связывает молекулы или ионы растворяемого вещества и этим повышает растворимость; пример: аммиак, связывающий ионы меди и повышающий растворимость Cu(OH)₂;

в) это вещество дает ионы, одноименные с ионами растворяемого вещества, и тем смещает равновесие растворения влево; пример: в насыщенном растворе CaSO₄ существует равновесие CaSO₄ (тв) = Ca²⁺(р-р) + SO₄^2- (р-р). Добавляя крепкий раствор хлорида кальция, мы увеличиваем концентрацию ионов кальция, и часть сульфата выпадает.

При добавлении HСl(г) к насыщенному раствору NaСl действуют причины (а) и (в).

 

Идеальные и реальные растворы. Количественное выражение коллигативных свойств растворов

 

Коллигативные свойства - это свойства, которые у идеальных растворов зависят только от концентрации растворенных частиц и не зависят от их природы. Сюда относятся осмотическое давление p, понижение давления пара Δр, повышение температуры кипения ΔТк, понижение температуры замерзания ΔТз.

Идеальный раствор, подобно идеальному газу - это раствор, где можно пренебречь взаимодействием компонентов. Сильно разбавленные растворы можно почти всегда считать идеальными, а концентрированные - только при отсутствии теплового эффекта смешения: ΔНсмеш. = 0 (обычно добавляют еще условие ΔVсмеш.= 0, но, как показано выше, это малосущественно). Более распространенное определение идеального раствора - это раствор, подчиняющийся закону Рауля. Испарение жидкости и конденсация пара - это противоположные процессы. Если они идут с одинаковыми скоростями, то наступает равновесие - устанавливается некоторое стабильное давление насыщенного пара. В растворе концентрация молекул растворителя меньше, чем в чистом растворителе, и площадь, занятая ими на поверхности, тоже меньше, поэтому вероятность вылета молекулы в газовую фазу меньше, и давление насыщенного пара над раствором меньше, чем над чистым растворителем (при той же температуре). Это качественно ясно по принципу Ле Шателье.

Первый закон Рауля связывает давление насыщенного пара над раствором с его составом; он формулируется следующим образом:

Парциальное давление насыщенного пара компонента раствора прямо пропорционально его мольной доле в растворе, причём коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара над чистым компонентом.

Р = Р₀· χ, где Р – парциальное давление пара компонента, Р₀ – давление пара над чистым компонентом, χ – мольная доля компонента в растворе. Отношение разности давления пара чистого растворителя и парциального давления его пара над раствором называется относительным понижением парциального давления пара растворителя над раствором:

(Р₀ – Р)/Р₀.

Для бинарного раствора, состоящего из компонентов А и В (компонент А считаем растворителем) удобнее использовать другую формулировку: