КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Повышение температуры кипения растворов
Рассмотрим раствор нелетучего вещества находящийся в равновесии с паром. Так как растворенное вещество нелетучее, то в паре будет находиться только растворитель. Тогда в соответствии с теоремой Гиббса химический потенциал растворителя в растворе и химический потенциал чистого растворителя в паровой фазе одинаковы: При р = const химический потенциал растворителя в растворе зависит от состава раствора и температуры, а в паровой фазе, находящейся в равновесии с раствором –только от температуры: , где х1 – мольная доля растворителя в растворе. Продифференцируем . Зависимость химического потенциала компонента раствора от его состава при , тогда . С учетом того, что при р, Т = const , получим: , где – парциальная мольная энтропия растворителя в растворе данного состава; – мольная энтропия чистого растворителя в паровой фазе. Преобразуем: . Рассмотрим разбавленный раствор твердого вещества, мольная доля растворенного вещества х2 → 0, а активность растворителя . Выразим х1 через х2 и подставим в уравнение х1 = 1 – х2, . Если х2 << 1, то можно принять . С учетом этого получим: В числителе получаем парциальную мольную энтропию испарения растворителя . Так как раствор разбавленный, то можно принять, что парциальная мольная энтропия испарения растворителя из раствора равна мольной энтропии испарения чистого растворителя: , В результате получим: . Процесс испарения идет при температуре кипения: Т = Тк = const. Пусть температура кипения чистого растворителя равна Тк0 а раствора – Тк, мольная доля растворенного вещества в чистом растворителе х2 = 0, а в растворе – х2. Проинтегрируем в интервале от Тк0 до Тк:
; ; Температуры кипения Тк0 и Тк выражены в К, следовательно, , поэтому в произведении можно Тк заменить на Тк0, не вводя большой ошибки. Тогда получим Таким образом, при р = const раствор нелетучего вещества кипит при более высокой температуре, чем чистый растворитель (рис. 2.6). Повышение температуры кипения раствора нелетучего вещества по сравнению с температурой кипения чистого растворителя прямо пропорционально мольной доле растворенного вещества. Полученное уравнение справедливо только для разбавленных растворов. На рисунке: Тк10 – температура кипения чистого растворителя при давлении р1; Тк1 – температура кипения раствора при давлении р1. Из рисунка видно, что Тк1 > Тк10.
Очень часто вместо мольных долей используют другие способы выражения концентрации растворенного вещества, например, моляльность: Тогда если М 1 – молярная масса растворителя, а М 2 – молярная масса растворенного вещества, то на 1000 г растворителя получим:
тогда . Поскольку раствор разбавлен, . Подставим х2 в уравнение: . Введем обозначение: , где Е – эбулиоскопическая константа растворителя. Тогда . Эбулиоскопическая константа зависит от природы растворителя и не зависит от природы растворенного вещества. Физический смысл эбуллиоскопической константы: Е численно равна повышению температуры кипения раствора с концентрацией 1 моль/1000 г растворителя. Значения E для различных растворителей приведены в справочниках. Если молекулы растворенного вещества подвергаются диссоциации, то число моль в растворе увеличивается. С учетом этого процесса уравнение для ∆Тк принимает вид: , где i – изотонический коэффициент или коэффициент Вант-Гоффа. Коэффициент i равен отношению общего числа моль в растворе после диссоциации к числу моль растворенного вещества до диссоциации. Изотонический коэффициент можно определить по формуле:
, где α – степень диссоциации электролита; ν – число ионов, образующихся при диссоциации одной молекулы. Физико-химические методы анализа, основанные на измерении повышения температуры кипения растворов, называются эбулиоскопическими. Эбулиоскопический метод применяется для для определения концентрации растворенного вещества, его молярной массы, изотонического коэффициента и степени диссоциации электролита. Для определения молярной массы растворенного вещества экспериментально измеряют ∆Тк раствора. Количество моль растворенного вещества в 1000 граммах растворителя, то есть моляльность можно выразить: , где g 2 – масса растворенного вещества. Тогда молярная масса растворенного вещества равна: .
Дата добавления: 2013-12-11; Просмотров: 802; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |