21. Гидраты и кристаллогидраты. Понятие связанной и кристаллизационной воды. Двление пара растворов. Закон Рауля.

Гидраты – продукты присоединения воды (гидратации) к молекулам, атомам, ионам. Они могут быть твердые, жидкие и реже газообразные. Твердые гидраты, имеют свое название – кристаллогидраты. Кристаллогидраты – твердые вещества, продукты присоединения воды (гидратация) к атомам, молекулам или ионам. Кристаллизационная вода – вода, входящая в состав кристаллогидратов. До сих пор кристаллогидраты не выделялись в особый класс соединений, а упоминались попутно при описании некоторых солей, потому что реакции их исследовались в водных растворах, когда принято игнорировать участвующую в превращении вод.

Химически связанная вода - вода, содержащаяся в кристаллической решетке минералов. В. И. Вернадский (1937 г.) различает химически связанные воды следующих видов: 1) конституционную, наиболее прочно связанную с кристаллической решеткой минерала и выделяющуюся скачкообразно лишь при очень высоких и притом вполне определенных для каждого минерала температурах (несколько сотен градусов); выделяется в количествах, строго определенных для каждого минерала; 2) кристаллизационную, менее прочно связанную с кристаллической решеткой минерала и выделяющуюся скачкообразно при более низких, также вполне определенных для каждого минерала температурах; 3) цеолитную, связанную с минералом наименее прочно и выделяющуюся непрерывно по мере нагревания минерала при более низких и неопределенных температурах; часть цеолитной воды выделяется при температуре ниже 100°.

В результате естественных процессов при стоянии раствора в нем протекают два противоположных процесса – испарение и конденсация. Состояние равновесия между этими процессами характеризуется давлением насыщенного пара над раствором. При этом экспериментально доказано, что давление насыщенного пара над раствором меньше чем над чистым растворителем.

 -разность  P(z) - P(y)>0  называется абсолютным понижением давления насыщенного пара растворителя над раствором;    -величина P(z) - Р(у) / P(z)  или  P(y) / P(z)   называется относительным понижением давления насыщенного пара растворителя над раствором.

     Первый закон Рауля  (1887 г). Выражает зависимость относительного понижения давления насыщенного пара растворителя от концентрации раствора неэлектролита.  Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором нелетучих веществ равно мольной доле растворенного вещества.

С_(х)      =   P(z) - Р(y)        =   Δ Р(y)

                      P(z)                   P(z)

Жидкость закипает, кода давление насыщенного пара этой жидкости становится равным внешнему атмосферному давлению, и кристаллизуется, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным давлению насыщенного пара твердой фазы этой жидкости (для воды – лед). Исходя из первого закона Рауля, становится очевидным, что присутствие растворенного вещества понижает температуру кристаллизации раствора и повышает температуру кипения раствора по сравнению с t_кp и t_кип  чистого растворителя. Второй закон Рауля определяет  зависимость температуры кристаллизации и кипения раствора от концентрации растворенного вещества: Повышение температуры кипения и понижение температуры кристаллизации разбавленных идеальных растворов пропорциональны моляльной концентрации растворенного вещества.Δt_кип = К_кип·С_m,Δt_кp = К_кр·С_m. Здесь С_m -моляльная концентрация раствора (моль/кг); К_кип - эбуллиоскопическая константа или константа кипения растворителя;  К_кр - криоскопическая  константа или константа кристаллизации растворителя.

 Для  воды  К_кип = 0,52°С,  К_кр = 1,86°С.