Характеристика вагонов 81-717(714) 3 страница

VvVi = V₂N₂

или

F,: V₂ = N₂:N_l

Таким образом, объемы растворов реагирующих веществ об­ратно пропорциональны их нормальностям.

На основании этой зависимости можно не только вычислять требуемые для проведения реакций объемы растворов, но и обрат­но, по объемам затраченных на реакцию растворов находить их концентрации.

Пример 1. Сколько миллилитров 0,3 п. раствора хлорида натрия надо при­бавить к 150 мл 0,16 п. раствора нитрата серебра, чтобы осадить все находя­щееся в растворе серебро в виде хлорида серебра?

Подставляя данные задачи в последнее уравнение, получи.'.-:

150/F₂ = 0,3/0,16, откуда V₂ = 0Д6 ■ 150/0,3 = 80 мл

Пример 2. Для нейтрализации 40 мл раствора серной кислоты потребова­лось прибавить к нп.м 24 мл 0,2 н. раствора щелочи. Определить нормальноеib взятого раствора H₂S0₄.

Обозначив неизвестную нормальность раствора серной кислоты через х, получим:

40: 24 = 0,2: х, откуда х = 24 ■ 0,2/40 = 0,12 и.

75. Гидраты и кристаллогидраты. Большинство веществ, нахо­дящихся в кристаллическом состоянии, растворяются в жидкостях с поглощением теплоты. Однако при растворении в воде гидр­оксида натрия, карбоната калия, безводного сульфата меди и мно­гих других веществ происходит заметное повышение температуры. Выделяется теплота также при растворении в воде некоторых жидкостей и всех газов.

Количество теплоты, поглощающейся (или выделяющейся) при растворении одного моля вещества, называется теплотой раство­рения этого вещества.

Теплота растворения имеет отрицательное значение, если при растворении теплота поглощается, и положительное — при выде­лении теплоты. Например, теплота растворения нитрата аммония равна •—26,4 кДж/моль, гидроксида калия +55,6 кДж/моль и т. д. *

Процесс растворения сопровождается значительным возраста­нием энтропии системы, так как в результате равномерного рас­пределения частиц одного вещества в другом резко увеличивается число мнкросостояний системы. Поэтому, несмотря па эндотермич-ность растворения большинства кристаллов, изменение энергии Гиббса системы при растворении отрицательно и процесс проте­кает самопроизвольно.

При растворении кристаллов происходит их разрушение, что требует затраты энергии. Поэтому растворение должно было бы сопровождаться поглощением теплоты. Если же наблюдается об­ратный эффект, то это показывает, что одновременно с растворе­нием происходит какое-то взаимодействие между растворителем и растворенным веществом, при котором выделяется в виде теплоты больше энергии, чем ее расходуется иа разрушение кристалличе­ской решетки.

* Значения теплот растворения изменяются в зависимости от количества взятого растворителя и температуры, прн которой происходит растворение. При­веденные величины относятся к температуре 18—20 ^СС н большому количеству воды (1 моль растворяемого вещества па 200—800 моль воды).

Действительно, в настоящее время установлено, что при рас­творении многих веществ их молекулы (или ионы) связываются

с молекулами растворителя, образуя соединения, называемые с о л ь в а т а м и (от латинского solvere — растворять); этот процесс называется сольватацией. В частном случае, когда раствори­телем является вода, эти соединения называются гидратами, а самый процесс их образования — гидратацией.

В зависимости от природы растворенного вещества, сольваты могут образовываться различными путями. Так, при растворении веществ с ионной структурой молекулы растворителя удержива­ются около иона силами электростатического притяжения. В этом случае говорят о ион-днпольном взаимодействии. Кроме того, мо­жет иметь место донорно-акцепторпое взаимодействие. Здесь коны растворенного вещества обычно выступают в качестве акцепторов, а молекулы растворителя — в качестве доноров электронных пар. Ясно, что в таком взаимодействии могут участвовать растворите­ли, молекулы которых обладают неподелепными электронными парами (например, вода, аммиак). Гидраты, образующиеся в ре­зультате донорно-акцепторного взаимодействия, представляют^ со­бой частный случай комплексных соединений, рассматриваемых в главе XVIII (аква комплексы — см. § 204).

При растворении веществ с молекулярной структурой сольваты образуются вследствие диполь-дипольного взаимодействия. Диполи растворенного вещества могут быть при этом постоянными (у ве­ществ с полярными молекулами) или наведенными (у веществ с пеполярными молекулами).

Предположение о существовании в водных растворах гидра­тов высказано и обосновано в восьмидесятых годах XIX века Д. И. Менделеевым, который считал, что растворение— не только фи­зический, но и химический процесс, что вещества, растворяющиеся в воде, образуют с ней соединения. Об этом свидетельствует пре­жде всего изучение теплот растворения.

Подтверждением химизма процесса растворения является и тот факт, что многие вещества выделяются из водных растворов в виде кристаллов, содержащих так называемую кристаллизацион­ную воду (см. ниже), причем на каждую молекулу растворенного вещества приходится определенное число молекул воды. «Это, — писал Д. И. Менделеев,— дает повод думать, что и в самих растворах имеются такие же или подобные им соединения растворенных тел с растворителем, только в жидком (и отчасти разложенном) виде».

Гидраты, как правило, нестойкие соединения, во многих слу­чаях разлагающиеся уже при выпаривании растворов. Но иногда гидраты настолько прочны, что при выделении растворенного ве­щества из раствора вода входит в состав его кристаллов. Веще­ства, в кристаллы которых входят молекулы воды, называются кристаллогидратами, а содержащаяся в них вода — к р и -. с т а л л и з а ц и о и н о й.

Состав кристаллогидратов принято изображать формулами, показывающими, какое количество кристаллизационной воды содержит кристаллогидрат. Например, кристаллогидрат сульфата меди (медный купорос), содержащий на один моль CuS0₄ пять молей воды, изображается формулой CLiSO.i-5H₂0; кри­сталлогидрат сульфата натрия (глауберова соль)—формулой Na₂SCV 10К₂О.

Прочность связи между веществом и кристаллизационной водой в кристаллогидратах различна. Многие из них теряют кристалли­зационную воду уже при комнатной температуре. Так, прозрачные кристаллы соды (НагС0₃- 10Н₂О) легко «выветриваются», — теряя кристаллизационную воду, становятся тусклыми и постепенно рас­сыпаются в порошок. Для обезвоживания других кристаллогидра­тов требуется довольно сильное нагревание.

Процесс образования гидратов протекает с выделением теп­лоты. При растворении вещества, подвергающегося гидратации, общий тепловой эффект складывается из теплового эффекта соб­ственно растворения и теплового эффекта гидратации. Поскольку первый из этих процессов эндотермичен, а второй экзотермичен, то общий тепловой эффект процесса растворения, равный алгебраи­ческой сумме тепловых эффектов отдельных процессов, может быть как положительным, так и отрицательным.

76. Растворимость. Растворимостью называется способность ве­щества растворяться в том или ином растворителе. Мерой раство­римости вещества при данных условиях служит содержание его в насыщенном растворе. Поэтому численно растворимость может быть выражена теми же способами, что и состав, например, про­центным отношением массы растворенного вещества к массе насы­щенного раствора или количеством растворенного вещества, содер­жащимся в 1 л насыщенного раствора. Часто растворимость выражают также числом единиц массы безводного вещества, на­сыщающего при данных условиях 100 единиц массы растворителя; иногда выраженную этим способом растворимость называют ко­эффициентом растворимости.

Растворимость различных веществ в воде изменяется в широ­ких пределах. Если в 100 г воды растворяется более 10 г веще­ства, то такое вещество принято называть хорошо растворимым; если растворяется менее 1 г вещества — малорастворимым и, на­конец, практически нерастворимым, если в раствор переходит ме­нее 0,01 г вещества.

Принципы, позволяющие предсказать растворимость вещества, пока ке известны. Однако обычно вещества, состоящие из поляр­ных молекул, и вещества с ионным типом связи лучше растворя­ются в полярных растворителях (вода, спирты, жидкий аммиак), а неполярные вещества — в неполярных растворителях (бензол, сероуглерод),

Растсорение большинства твердых тел сопровождается погло­щением теплоты. Это объясняется затратой значительного количе­ства энергии на разрушение кристаллической решетки твердого тела, что обычно не полностью компенсируется энергией, выделяю­щейся при образовании гидратов (сольватов). Прилагая принцип Ле Шателье к равновесию между веществом в кристаллическом состоянии п его насыщенным раствором

Кристалл -f- Растворитель ^=fc Насыщенный раствор ± Q

приходим к выводу, что в тех случаях, когда вещество растворяет­ся с поглощением энергии, повышение температуры должно приво­дить к увеличению его растворимости. Если же, однако, энергия гидратации (сольватации) достаточно велика, чтобы образова­ние раствора сопровождалось выделением энергии, растворимость с ростом температуры понижается. Это происходит, например, при растворении в воде щелочей, многих солей лития, магния, алю­миния.

Зависимость между растворимостью и температурой очень удобно изображать графически — в виде кривых растворимости. Для построения кривой растворимости откладывают на горизон­тальной оси температуру, а на вертикальной — растворимость ве­щества при соответствующей температуре.

На рис. 75 приведено несколько характерных кривых раство­римости. Резко поднимающиеся вверх кривые растворимости ни­тратов калия, свинца, серебра показывают, что с повышением

ISO

^ 110

so

«» 60 II

температуры растворимость этих веществ сильно возрастает. Рас­творимость хлорида натрия лишь незначительно изменяется по ме­ре повышения температуры, что показывает почти горизонталь­ная кривая растворимости этой соли. Более сложный вид имеет кривая растворимости сульфата натрия (рис. 76). До 32 °С эта

	■	ft
		* I
	•

Температура^

Рис. 75. Зависимость растворимости некоторых солей в воде от температуры. Рис- 76. Зависимость растворимости сульфата натрия в воде от температуры.

кривая круто поднимается, что указывает на быстрое увеличение растворимости. При 32 °С происходит резкий излом кривой, после чего она идет несколько вниз. Следовательно, сульфат натрия обладает наибольшей растворимостью при 32 °С. Наличие макси­мума на кривой растворимости сульфата натрия объясняется тем, что ниже 32 °С в равновесии с насыщенным раствором находится кристаллогидрат Na₂S0₄- 10Н₂О, растворение которого сопровож­дается поглощением теплоты; но прн более высоких температурах твердая фаза, находящаяся в равновесии с насыщенным раство­ром, представляет собой безводную соль Na₂SOi, растворяющуюся с выделением теплоты.

При растворении твердых тел в воде объем системы обычно изменяется незначительно. Поэтому растворимость веществ, нахо­дящихся в твердом состоянии, практически ие зависит от дав­ления.

Жидкости также могут растворяться в жидкостях. Некоторые из них неограниченно растворимы одна в другой, т. е. смешиваются друг с другом в любых пропорциях, как, например, спирт и вода, другие — взаимно растворяются лишь до известного предела. Так, если взболтать диэтиловын эфир с водой, то образуются два слоя: верхний представляет собой насыщенный раствор воды в эфире, а нижний — насыщенный раствор эфира в воде. В большинстве подобных случаев с повышением температуры взаимная раствори­мость жидкостей увеличивается до тех пор, пока не будет достиг­нута температура, при которой обе жидкости смешиваются в лю­бых пропорциях.

Температура, прн которой ограниченная взаимная раствори­мость жидкостей переходит в неограниченную, называется кри­тической температурой растворения. Так, прн тем­пературе ниже 66,4 °С фенол ограниченно растворим в воде, а вода ограниченно растворима в феноле. Температура 66,4 °С — крити­ческая температура растворения для системы вода — фенол: начиная с этой температуры, обе жидкости неограниченно раство­римы друг в друге.

Как и в случае растворения твердых тел, взаимное растворе­ние жидкостей обычно не сопровождается значительным измене­нием объема. Поэтому взаимная растворимость жидкостей мало зависит от давления и заметно возрастает лишь при очень высо­ких давлениях (порядка тысяч атмосфер).

Если в систему, состоящую из двух иесмешивагощихся жидко­стей, ввести третье вещество, способное растворяться в каждой из этих жидкостей, то растворенное вещество будет распределяться между обеими жидкостями пропорционально своей растворимости в каждой из них. Отсюда вытекает закон распределения, согласно которому вещество, способное растворяться в двух несме-ишвающихся растворителях, распределяется между ними так, что отношение его концентраций в этих растворителях при постоянной температуре остается постоянным, независимо от общего количе­ства растворенного вещества:

С/С, = К

Здесь С\ и Сг—концентрации растворенного вещества в пер­вом н втором растворителях; /(— так называемый коэффици­ент распределения.

Так, коэффициент распределения пода между водой и хлоро­формом равен 130. Если к воде, содержащей растворенный под, добавить ие смешивающийся с нею хлороформ, взболтать эту систему и дать ей отстояться, то после установления равновесия концентрация иода в хлороформе окажется в 130 раз более высо­кой, чем в воде, независимо от общего количества растворенного иода. Таким образом с помощью хлороформа можно извлечь (экстрагировать) из воды преобладающую часть растворен­ного в ней иода. Такой, основанный на законе распределения спо­соб извлечения растворенного вещества из раствора с помощью второго растворителя, не смешивающегося с первым, называется экстракцией и широко применяется в лабораторной практике и в химической промышленности.

Растворение газов в воде представляет собой экзотермический процесс. Поэтому растворимость газов с повышением температуры уменьшается. Если оставить в теплом помещении стакан с холод­ной водой, то внутренние стенки его покрываются пузырьками газа — это воздух, который был растворен в воде, выделяется из нее вследствие нагревания. Кипячением можно удалить из воды весь растворенный в ней воздух.

Однако растворение газов в органических жидкостях нередко сопровождается поглощением теплоты; в подобных случаях с ро­стом температуры растворимость газа увеличивается.

При растворении газа в жидкости устанавливается равновесие:

Газ + Жидкость ч=Ь Насыщенный раствор газа в жидкости

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

К этому же выводу можно прийти, исходя из динамического характера равновесия между газом и его раствором в жидкости. Молекулы газа, находящиеся над жидкостью в закрытом сосуде, бомбардируют поверхность жидкости и растворяются в жидкости со скоростью, пропорциональной концентрации газа. Перешедшие в раствор молекулы в свою очередь время от времени ударяются о поверхность жидкости изнутри и вылетают наружу. По мере того как в результате растворения концентрация растворенных молекул будет увеличиваться, скорость их выделения, т. е. число молекул, уходящих из раствора в единицу времени, тоже будет расти, пока, наконец, не сравняется со скоростью растворения.

В результате установится состояние равновесия, т. е. жидкость станет насыщенной газом.

Если теперь увеличить давление газа, например, в 2 раза, то во столько же раз увеличится и концентрация его молекул над жидкостью, а следовательно, и скорость растворения газа. Равно­весие нарушится. Чтобы при новом давлении снова установилось равновесие, концентрация растворенных молекул, очевидно, тоже должна увеличиться вдвое.

Таким образом, приходим к выводу, который известен под на­званием закона Генри:

Масса газа, растворяющегося при постоянной темпера­туре в данном объеме жидкости, прямо пропорциональна парциальному давлению газа.

Закон Генри может быть выражен уравнением

С = kp

где С — массовая концентрация газа в насыщенном растворе; р — парциальное давление; k — коэффициент пропорциональности, называемый константой Генри (или коэффициентом Генри).

Отметим важное следствие закона Генри. Пусть при данном давлении в некотором объеме жидкости растворяется один объем газа, содержащий т г этого газа. Не меняя температуры, увели­чим давление в п раз. При этом, согласно закону Бойля — Мариот-та, объем, занимаемый газом, уменьшится в п раз; следовательно, масса газа, содержащегося в единице объема, возрастет в п раз и составит пт г. С другой стороны, в соответствии с законом Генри масса газа, растворяющегося в определенном объеме жид­кости, также возрастет в п раз, т. е. также станет равна пт г. Иначе говоря, в данном объеме жидкости по-прежнему будет рас­творяться один объем газа.

Следовательно, объем газа, растворяющегося при постоянной температуре в данном объеме жидкости, не зависит от его пар­циального давления. Именно поэтому растворимость газов обычно выражают не в граммах, а в миллилитрах, указывая объем газа, растворяющийся в 100 мл растворителя.

Растворимость некоторых газов в воде при 0 и при 20 °С при­ведена в табл. 10.

Если над жидкостью находится смесь нескольких газов, то растворимость каждого из них определяется его парциальным давлением. Это необходимо учитывать при расчете растворимости газов, находящихся в смеси с другими газами.

Газы подчиняются закону Генри при не очень высоких давле­ниях и притом лишь в случае, когда они не вступают в химическое взаимодействие с растворителем. При высоких давлениях, когда поведение всех газов заметно отличается от идеального, отклоне-

нне от закона Генри наблюдается и в случае газов, химически не взаимодействующих с растворителем.

77. Пересыщенные растворы. Растворимость большинства ве-
ществ уменьшается с понижением температуры, поэтому при охла-
ждении горячих насыщенных растворов избыток растворенного ве-
щества обычно выделяется. Однако, если производить охлаждение
осторожно и медленно, защитив при этом раствор от возможности
попадания в него частиц растворенного вещества извне, то выделе-
ния его из раствора может и не произойти. В этом случае полу-
чится раствор, содержащий значительно больше растворенного
вещества, чем его требуется для насыщения при данной темпера-
туре. Это явление было открыто и подробно изучено русским ака-
демиком Т. Е. Ловицем (1794 г.), который назвал такие растворы
пересыщенными. В спокойном состоянии они могут годами
оставаться без изменения. Но стоит только бросить в раствор кри-
сталлик того вещества, которое в нем растворено, как тотчас же
вокруг него начинают расти другие кристаллы и через короткое
время весь избыток растворенного вещества выкристаллизовы-
вается. Иногда кристаллизация начинается от простого сотрясения
раствора, а также от трения стеклянной палочкой о стенки сосуда,
в котором находится раствор. При кристаллизации выделяется
значительное количество теплоты, так что сосуд с раствором за-
метно нагревается. Очень легко образуют пересыщенные рас-
творы Na₂SO₄-10H₂O (глауберова соль), Na₂B₄0₇- 10Н₂О (бура),
Na₂S₂03-5H₂0 (тиосульфат натрия).

Из сказанного следует, что пересыщенные растворы являются неустойчивыми системами, способными к существованию только при отсутствии в системе твердых частиц растворенного вещества. Возможность длительного существования таких растворов объяс­няется трудностью первоначального возникновения мельчайших «зародышевых» кристалликов, так называемых центров кри­сталлизации, от которых кристаллизация распространяется на всю массу раствора.

78. Осмос. Как уже говорилось, раствор представляет собой го-
могенную систему. Частицы растворенного вещества и раствори-
теля находятся в беспорядочном тепловом движении и равномерно
распределяются по всему объему раствора.

Если поместить в цилиндр концентрированный раствор какого-либо вещества, например, сахара, а поверх него осторожно налпгь слой более разбавленного раствора сахара, то вначале сахар и вода будут распределены в объеме раствора неравномерно. Однако через некоторое время молекулы сахара и воды вновь равномерно распределятся по всему объему жидкости. Это происходит потому, что молекулы сахара, беспорядочно двигаясь, проникают как из концентрированного раствора в разбавленный, так и в обратном направлении; но при этом в течение любого промежутка времени из более концентрированного раствора в менее концентрированный переходит больше молекул сахара, чем из разбавленного раствора в концентрированный. Точно так же молекулы воды движутся в различных направлениях, но при этом из разбавленного рас­твора, более богатого водой, в концентрированный раствор пере­ходит больше молекул воды, чем за то же время переносится в обратном направлении. Таким образом возникает направленное перемещение сахара из концентрированного раствора в разбавлен­ный, а воды — из разбавленного раствора в концентрированный; каждое вещество переносится при этом туда, где его концентрация меньше. Такой самопроизвольный процесс перемещения вещества, приводящий к выравниванию его концентрации, называется диф-ф у з и е й.

В ходе диффузии некоторая первоначальная упорядоченность в распределении веществ (высокая концентрация вещества в од­ной части системы и низкая — в другой) сменяется полной беспо­рядочностью их распределения. При этом энтропия системы воз­растает. Когда концентрация раствора во всем его объеме вырав­нивается, энтропия достигает максимума и диффузия прекра­щается.

Диффузию можно наблюдать, если палить в стеклянный ци­линдр какой-либо окрашенный раствор, например, раствор КМпО/_м а сверху него осторожно, чтобы не вызвать перемешивания, доба­вить воды. Вначале будет заметна резкая граница, но постепенно она будет размываться; через некоторое время растворенное веще­ство равномерно распределится по всему объему раствора и вся жидкость примет один и тот же цвет.

В рассмотренном примере частицы растворителя и растворен­ного вещества диффундируют в противоположных направлениях. Такой случай называется встречной или двусторонней диффузией. Иначе будет обстоять дело, если между двумя растворами поме­стить перегородку, через которую растворитель может проходить, а растворенное вещество — не может. Такие перегородки, получив­шие название полупроницаемых, существуют в природе, а также могут быть получены искусственно. Например, если пропи­тать глиняный пористый цилиндр раствором медного купороса, а затем погрузить его в раствор гексацианоферрата (II) калия (K4[Fe(CN)e]), то в порах цилиндра осядет гексацианоферрат(П)]

Рис. 77. Схема прибера для измерения осмотического давления: / — сеч. уд с водой; 2 —ссс;д с nu.'ij проницаемыми стенками; 3 — трубка,

меди. Обработанный таким образом цилиндр обла­дает свойствами полупроницаемой перегородки; через его стенки могут проходить молекулы воды, но для молекул растворенного вещества они непроницаемы.

Если в такой цилиндр налить раствор какого-либо вещества, например, сахара, и погрузить цилиндр в воду, то выравнивание концентраций будет происхо­дить только вследствие перемещения молекул воды. Последние в большем числе диффундируют в раствор, чем обратно, поэтому объем раствора будет постепен­но увеличиваться, а концентрация сахара в нем умень­шаться. Такая односторонняя диффузия через полу­проницаемую перегородку называется осмосом.

Возьмем сосуд 2 с полупроницаемыми стенками, переходящий вверху в узкую вертикальную трубку 3 (рис. 77). Наполним его раствором сахара и погрузим в сосуд 1 с водой. Вследствие осмоса объем раствора будет постепенно увеличиваться и раствор начнет заполнять вертикальную трубку. По мере поднятия уровня раство­ра в трубке будет создаваться избыточное давление водяного стол­ба (гидростатическое давление), измеряемое разностью уровней жидкости и противодействующее проникновению молекул воды в раствор. Когда гидростатическое давление достигнет определенной величины, осмос прекратится — наступит равновесие. Гидростати­ческое давление станет равным тому давлению, которое служит количественной характеристикой осмоса, — осмотическому давлению раствора. Измеряя гидростатическое давление при таком равновесии, можно тем самым определить величину осмотического давления *.

* Измеренное таким способом осмотическое давление относится не к ис­ходному раствору, а к раствору, несколько разбавленному водой в результате протекавшего в ходе опыта осмоса. Однако при большом объеме раствора и малом диаметре трубки это разбавление незначительно изменяет концентрацию исходного раствора,

Явления осмоса играют очень важную роль в жизни животных и растительных организмов. Оболочки клеток представляют собой перепонки, легко проницаемые для воды, но почти непроницаемые для веществ, растворенных во внутриклеточной жидкости. Про­никая в клетки, вода создает в них избыточное давление, ко­торое слегка растягивает оболочки клеток и поддерживает их в напряженном состоянии. Вот почему такие мягкие органы расте­ния, как травянистые стебли, листья, лепестки цветов, обладают упругостью. Если срезать растение, то вследствие испарения воды объем внутриклеточной жидкости уменьшается, оболочки клеток опадают, становятся дряблыми—растение вянет. Но стоит только

начавшее вянуть растение поставить в воду, как начинается осмос, оболочки клеток сноза напрягаются и растение принимает преж­ний вид.

Осмос является также одной из причин, обусловливающих под­нятие воды по стеблю растения, питание клеток и многие другие явления.

При измерениях осмотического давления различных растворов было установлено, что величина осмотического давления зависит от концентрации раствора и от его температуры, но не зависит ни от природы растворенного вещества, ни от природы растворителя. В 1886 г. Вант-Гофф * показал, что для растворов неэлектролитов невысоких концентраций зависимость осмотического давления от концентрации н температуры раствора выражается уравнением (закон Вант-Гоффа):

P = CRT

Здесь Р — осмотическое давление раствора, кПа; С — его мо­лярная концентрация (молярность), моль/л; R — универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/(моль-К); Т—абсолютная тем­пература раствора.

Молярность раствора С представляет собой отношение количе­ства растворенного вещества п к объему раствора V (л)

C = n/V

а количество вещества равно его массе ш, деленной на молярную массу М. Отсюда для молярности раствора получаем:

С — tn/MV

Подставляя это значение С в уравнение Вант-Гоффа, найдем:

PV = mRT/M

Полученное уравнение по форме напоминает уравнение состоя­ния идеального газа Клапейрона — Менделеева. Это уравнение по­зволяет по величине осмотического давления раствора определять молярную массу (а значит, и относительную молекулярную массу) растворенного вещества.

Пример. Осмотическое давление раствора, в 250 мл которого содержится 3 г сахара, при 12 °С равно 83,14 кПа. Определить относительную молекуляр­ную массу сахара.

Подставляя данные в последнее уравнение, получаем

83,14 • 0,25 = 3-8,314 (273 + 12)/Af

откуда М = 342 г/моль. Относительная молекулярная масса сахара равна 342.

*Якоб Гендрик Вант-Гофф (1852—1911)—выдающийся голланд­ский фнзико-химик. Изучал законы течения химических реакций, химическое равновесие, свойства растворов. Высказал и развил идею о направленности ва­лентных связей атома углерода, разработал основы стереохимии — учения о пространственном расположении атомов в молекуле,

Если к раствору, отделенному от воды полупроницаемой перегородкой, при­ложить внешнее давление, равное осмотическому давлению раствора, то, как уже говорилось, осмос прекратится. Если же приложенное внешнее давление проьысиг осмотическое, то диффугпа волы будет преимушсствекяо происходить вз раствора в водную фазу, т. е. в наиравлетш, противоположном направле­нию перекоса воды прн осмосе. Такое явление получило название обратного осмоса.

Дата добавления: 2014-11-16