7. Упругость пара над раствором. Законы Рауля.

Упругость пара (давление). (рисунок)р₀– упругость пара чистого растворителя (чистой воды). При растворении в воде какого-либо вещества упругость пара (р₀) раствора (упругость, создаваемая молекулами растворителя) будет понижаться (∆р или р₀>р). Объяснение этому понижению находится с помощью принципа Ле Шателье ( если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие, то в результате протекающих в ней процессов равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшится). р₀ – р/р₀=n/n+N, гдеn– число моль растворенного вещества,N– число моль растворителя – относительное понижение упругости пара неэлектролита прямо пропорционально мольной доле растворенного вещества.

При данной температуре давление насыщенного пара над каждой жидкостью – величина постоянная. При растворении в жидкости какого-либо вещества давление насыщенного пара этой жидкости понижается. Таким образом, давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем при этой же температуре. Разность между этими величинами принято называть понижением давления пара над раствором (или понижением давления пара раствора). Отношение величины этого понижения к давлению насыщенного пара над чистым растворителем называется относительным понижением давления пара над раствором. Давление насыщенного пара растворителя над чистым растворителем – р₀, а над растворомр. Тогда относительное понижение давления пара над раствором (р₀– р)/р₀. При изучении раствора различных нелетучих жидкостей и веществ в твердом состоянии был установлен закон, связывающий понижение давления пара над разбавленными растворами неэлектролитов с концентрацией (закон Рауля, 1887г.):Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества.(р₀– р)/р₀= х_В, где х_В– молярная доля растворенного вещества. Явление понижения давления насыщенного пара над раствором вытекает из принципа Ле Шателье. Представим себе равновесие между жидкостью, например, водой и ее паром. Это равновесие, которому отвечает определенное давление насыщенного пара, можно выразить уравнением Н₂О_(ж)= Н₂О_(г). Если теперь растворить в воде некоторое количество какого-либо вещества, то концентрация молекул воды в жидкости понизится и пойдет процесс, увеличивающий ее, - конденсация пара. Новое равновесие установится при более низком давлении насыщенного пара. Согласно закону Рауля, давление водяного пара над водным раствором ниже, чем над водой.

Из закона Рауля вытекает два важных следствия:

1. Растворы кипят при температурах более высоких, чем температуры кипения чистых растворителей.

2. Растворы кристаллизуются (замерзают) при температурах более низких, чем температуры кристаллизации чистых растворителей.

Вода закипает именно при 100°С по той причине, что при этой температуре давление упругость ее паров становится равной величине атмосферного давления.

Вода кристаллизуется при температуре равной 0°С, т.к. при этой температуре упругость ее паров равна упругости пара твердой фазы. Повышение температуры кипения (∆t_кип=k_эбс) и понижение температуры замерзания (∆t_кип=k_крс) раствора неэлектролита прямо пропорциональны моляльной концентрации (с). Смысл констант:k_эб– эбуллиоскопическая константа – показывает, насколько градусов выше кипит одномоляльный раствор неэлектролита по сравнению с чистым растворителем;k_кр– криоскопическая константа – показывает, на сколько градусов ниже кристаллизуется одномоляльный раствор неэлектролита по сравнению с чистым растворителем.