Підвищення температури кипіння та зниження температури замерзання розчинів

 

1 2

Відомо, що кожна рідина закипає, коли тиск її насиченої пари стає рівним зовнішньому тиску.

	PD

 

Рис. 3. Графічне зображення закону Рауля

 

На рисунку 3 пряма показує зовнішній тиск, рівний . Чистий розчинник закипає в точці 1 (перетин кривої тиску насиченої пари понад розчинником з прямою зовнішнього тиску ). Цій точці відповідає температура кипіння розчинника . Розчин закипає в точці 2 (перетин кривої тиску насиченої пари понад розчином з прямою зовнішнього тиску ). Цій точці відповідає температура кипіння t_к. Відрізок Δt_к показує, на скільки градусів вища температура кипіння розчину порівняно з температурою кипіння чистого розчинника.

Рауль установив, що підвищення температури кипіння розбавлених розчинів неелектролітів (Δt_к) прямо пропорціонально моляльній концентрації розчину

,

де - коефіцієнт пропорційності, який називається ебуліоскопічною константою, котра являє собою молярне підвищення температури кипіння розчину, який містить 1 моль розчиненої речовини в 1000 г розчинника, тоді при моль/кг Δt_к=K_e.

Температура t_0з, що відповідає точці А (перетин кривої тиску насиченої пари понад льодом з кривою тиску насиченої пари понад розчинником), являє собою температуру замерзання чистої води (0°С). Температура , яка відповідає точці В (перетин кривої тиску насиченої пари понад льодом з кривою насиченої пари понад розчином), являє собою температуру замерзання розчину. Розчин замерзає завжди при температурі більш низькій, ніж температура замерзання чистого розчинника.

Рауль установив, що зниження температури замерзання розчину прямо пропорціонально моляльній концентрації розчину :

,

де – коефіцієнт пропорційності, який називається кріоскопічною константою, котра являє собою молярне зниження температури замерзання розчину (=1 моль/кг, ).

і залежать від властивостей розчинника та не залежать від властивостей розчиненної речовини.

Вимірювання зниження температури замерзання розчину, підвищення температури кипіння дає можливість визначити молярну масу розчиненої речовини.

Для цього моляльну концентрацію виражаємо співвідношенням

.

Коли відома маса розчиненої речовини () і маса розчинника (), тоді масу речовини, розчиненої у 1 кг розчинника (), знаходять з пропорції

–

– 1000 г

,

тоді

.

Внаслідок цього закон Рауля можна записати так:

;

.

 

Приклад 1. Вирахувати, при якій температурі замерзає розчин, який містить 816 г глюкози у 2 л води.

Розв’язування. Скориставшись законом Рауля:

,

знаходимо значення з таблиці кріоскопічних та ебуліоскопічних постійних для різних розчинників

г/моль;

г;

;

.

Таким чином, розчин замерзає при температурі –4,2°С.

Приклад 2. При розчиненні 10 г речовини в 400 г води одержуємо розчин, який замерзає при °С. Вирахувати молярну масу рочиненої речовини.

;

;

г/моль.

Приклад 3. При розчиненні 6,5 г неелектроліта в 200 г диетилового ефіру температура кипіння підвищилась на 0,453°С. Визначити молярну масу розчиненої речовини.

Розв’язування. Ця задача розв’язується аналогічно попередній:

;

;

г/моль.