Давление пара растворов. Закон Рауля

Растворение газов в жидкостях. Закон Генри

Растворение газов в воде представляет собой экзотермический процесс, т.е. при растворении газов в воде выделяется тепло. Поэтому растворимость газов с повышением температуры уменьшается.

При растворении газа в жидкости устанавливается равновесие:

Газ + Жидкость Û Насыщенный раствор

При этом объем системы существенно уменьшается. Следовательно, повышение давления должно приводить к смещению равновесия вправо, т. е. к увеличению растворимости газа.

Генри сформулировал эту закономерность в более общем виде: парциальное давление пара растворенного вещества над раствором пропорционально молярной доле растворенного вещества в растворе (закон Генри):

P = k X, (4.3)

где k - константа Генри (или коэффициент Генри); Х - молярная доля растворенного вещества.

Молярная доля растворенного вещества - это отношение числа молей растворенного вещества n к общему числу молей компонентов.

Х = n₁ / n₁ + n₂ + … n_i

Следствие из закона Генри: объем газа, растворяющегося при постоянной температуре в данном объеме жидкости, не зависит от его парциального давления. Это связано с тем, что при увеличении давления увеличивается плотность газа, а объем не изменяется.

Газы подчиняются закону Генри при невысоких давлениях и в случае отсутствия химического взаимодействия между молекулами газа и молекулами растворителя.

При данной температуре давление насыщенного пара над жидкостью - величина постоянная.

р₀ р

р < р₀

растворитель раствор

При растворении какого-либо вещества в данной жидкости давление насыщенного пара этой жидкости над раствором понижается, т. е. давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем при той же температуре. Разность этих давлений называется понижение давления пара над раствором.

р₀ - р

Изучая растворы неэлектролитов, французский физик Рауль в 1887 г. установил закон, связывающий понижение давления пара над раствором с концентрацией растворенного вещества (закон Рауля): относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества:

(4.9)

где р₀ – давление насыщенного пара чистого растворителя; р - давление насыщенного пара растворителя над раствором; х - молярная доля растворенного вещества.

Это явление имеет следующее объяснение. Если растворить в воде некоторое количество вещества, то концентрация молекул воды в растворе уменьшается и пойдет процесс, который её увеличивает, т. е. процесс конденсации пара. Давление насыщенного пара растворителя над раствором уменьшается (рис. 4.2.).

Рис.4.2.

Сплошные линии – диаграмма состояния растворителя (воды); пунктирные – диаграмма состояния раствора.

Дата добавления: 2013-12-12