Температура кипения идеального бинарного раствора с нелетучим растворенным веществом. Эбуллиоскопия

 

Жидкость (все равно - чистая или раствор) заки­ пает при той температуре, при которой давление насыщенного пара над ней становится равным внешнему (Р = Р_вн).

Так как для раствора с нелетучим растворенным веществом при любой температуре Р всегда меньше, чем , температура кипения раствора (Т_кип) всегда выше, чем температура кипения чистого растворителя (). Это положение можно проиллюстрировать рисунком 1.

 

 

Рис.1. Повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания разбавленных растворов.

 

На графике линия ОА - зависимость давления насыщенного пара над чистым растворителем (Р= f (T));линии ВС и ДЕ- зависимость давления насыщенного пара над раствором (Р= f (Т)); линия НО - зависимость давления насыщенного пара над кристаллами растворителя (над чистым твердым растворителем).

Таким образом, кривая ВС, отвечающая раствору, всегда будет лежать ниже кривой ОА, относящейся к чистому растворителю.

Установлено, что  пропорционально концентрации раствора, выраженной через моляльность:

,                                                            (1)

где Е – коэффициент пропорциональности, который называется эбуллиоскопической постоянной. Эбуллиоскопическая постоянная определяется свойствами чистого растворителя:

,                                                         (2)

где R - универсальная газовая постоянная,  - соответственно температура кипения и удельная теплота испарения чистого растворителя.

Используя формулы (1, 2) можно определить молярную массу растворенного вещества (М₂):

.                                                    (3)

ТЕМПЕРАТУРА ЗАМЕРЗАНИЯ ИДЕАЛЬНОГО БИНАРНОГО РАСТВОРА С НЕЛЕТУЧИМ РАСТВОРЕННЫМ ВЕЩЕСТВОМ. КРИОСКОПИЯ

 

Любая жидкость замерзает при той температуре, при которой давление насыщенного пара над ней становится равным давлению насыщенного пара над кристаллами. Следовательно, (см. рис. 1), точка замерзания чистого растворителя лежит на пересечении кривой АО с кривой НО, а раствора – на пересечении кривой ВС с кривой НО. Из точек пересечения опускают перпендикуляр на ось температуры и находят соответственно температуры замерзания чистого растворителя () и температуру замерзания раствора        (). Очевидно, что всегда меньше, чем .

.                                            (4)

Наблюдаемое понижение температуры замерзания раствора по сравнению с температурой замерзания чистого растворителя связано с концентрацией раствора уравнением:

,                                                       (5)

где m – моляльность раствора, K - коэффициент пропорциональности, называемый криоскопической постоянной. Криоскопическая постоянная определяется свойствами чистого растворителя:

,                                                   (6)

где  - соответственно температура замерзания и удельная теплота плавления чистого растворителя.

ЛЕТУЧИЕ БИНАРНЫЕ РАСТВОРЫ

Насыщенный пар над идеальным бинарным летучим раствором образован обоими веществами раствора (обозначим их А и В). Давление насыщенного пара над ним (Р) равно сумме парциальных давлений (Р_А и Р_В): Р= Р_А + Р_В.

По закону Рауля: , , где  - соответственно давление насыщенного пара над чистыми веществами А и В.

Графически эти зависимости выражаются прямыми линиями, проходящими через начало координат (рис.2). Общее давление насыщенного пара:

.                                    (7)

 

 

Рис.2. График закона Рауля для смеси двух летучих жидкостей.

 

Зависимость общего давления насыщенного пара над раствором от концентрации вещества А выражается прямой линией, не проходящей через начало координат.

В реальных предельно разбавленных растворах для растворителя выполняется закон Рауля, а для растворенного вещества выполняется закон Генри. В идеальных растворах закон Генри совпадает с законом Рауля.

 

 

РЕАЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ.