Изучение свойств разбавленных растворов криоскопическим методом

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение свойств разбавленных растворов криоскопическим методом. Определение молекулярного веса растворенного вещества (неэлектролита) по экспериментально  измеренной величине понижения температуры замерзания раствора.

СОДЕРЖАНИЕ РБОТЫ

Раствор – это гомогенная система, состоящая из двух или более веществ. Одно из веществ, обычно которого больше, условно называют растворителем, остальные – растворенными веществами. Раствор характеризуется концентрацией, то есть относительным количеством веществ в растворе. Чаще всего концентрация выражается молярностью и мольной (молярной) долей.

Молярность (обозначается буквой С) – число молей растворенного вещества на 1 литр раствора.

Молярность (m) – число молей растворенного вещества на 1000 г. растворителя.

Мольная доля (N) – отношение числа молей растворенного вещества к сумме молей растворителя и растворенных веществ. Если раствор состоит из 2-х компонентов А и В (n₁ – число молей вещества А и n₂  - число молей вещества В), то мольные доли N₁ и N₂  соответственно равны:

Сумма мольных долей компонентов, составляющих раствор, равна единице

N₁ + N₂ =1

Растворы по своим свойствам классифицируются на идеальные и реальные. Раствор называют идеальным, если при любом соотношении компонентов образование его не сопровождается изменением объема (расширением или сжатием), выделением или поглощением теплоты. Растворы, образованные веществами, сходными по химическому и по физическим свойствам, а также бесконечно разбавленные растворы, по своему поведению близки к идеальным. К таким растворам применимы следующие закономерности.

Понижение давления пара растворителя над раствором.

При равновесии между жидкостью и паром количество испаряющихся молекул за единицу времени равно числу конденсирующихся молекул. Если растворить в летучей жидкости небольшое количество какого-либо вещества, то концентрация молекул растворителя снизится и в соответствии с этим понизится и количество испаряющихся молекул, то есть давление насыщенного пара.

Для растворов давление насыщенных паров зависит не только от температуры, но и от концентрации. Опыт показывает, что давление пара растворителя над раствором нелетучего вещества всегда ниже, чем у чистого растворителя при той же температуре. Рауль установил, что давление пара растворителя над раствором Р₁ пропорционально мольной доле N₁ содержания его в растворе,

P₁=P₁^°N₁

Где P₁^° - давление насыщенного пара над чистым растворителем (N₁=1). Указанная закономерность называется законом Рауля. Подставив N₁=1-N₂, получим:

Это соотношение, установленное Раулем эмпирическим путем, показывает, что при постоянной температуре относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества.

Понижение температуры замерзания растворов.

Криоскопия.

В связи с понижением давления пара растворителя над раствором, растворы нелетучих веществ кристаллизуются (замерзают) при температурах более низких, чем чистый растворитель. Температурой замерзания жидкости называют температуру, при которой жидкость и образующееся из неё при кристаллизации твердое вещество находится в равновесии, то есть имеет одинаковое давление насыщенного пара,

Р_1(ж) = Р_1(кр)

Это следует из термодинамического условия равновесия фаз

m_1(ж) = m_1(кр)

 

где m_1(ж)  и m_1(кр) – химические потенциалы растворителя в жидком и кристаллическом состояниях.

Наименование	Вес растворенного вещества, г	Температура замерзания	Понижение температуры замерзания р-ра
Растворитель		1 - 1° С 2 – 2.02° С	DТзам=1-0,66=0,34 DТзам=1,02-0,67=0,35
Раствор неэлектролита: Пробирка с веществом Пробирка без вещества Вес растворенного вещества  Вес растворителя	0,3 30	1 – 0,66° С 2 – 0,67° С