Основы физической теории растворов

В основу физической теории растворов положена аналогия растворов и смесей газов, т.е. допущение, что молекулы растворенного вещества и растворителя не взаимодействуют друг с другом. В физической теории рассматривают такие свойства растворов, которые не зависят от природы частиц растворенного вещества.

Все растворы независимо от агрегатного состояния обладают способностью к диффузии. Диффузия – это свойство вещества равномерно распределяться по всему предоставленному объему. Скорость диффузии в газах велика, в твердых телах при обычных темпратурах диффузия может длиться годами.

Если в сосуд налить концентрированный раствор, а сверху налить чистый растворитель, то диффузия будет протекать в обоих направлениях: растворенное вещество будет диффундировать в растворитель, а растворитель – в раствор. Если раствор и растворитель разделить пленкой, через которую проходят только молекулы растворителя и не проходят молекулы растворенного вещества (полупроницаемая мембрана), то будет наблюдаться только односторонняя диффузия растворителя в раствор. Процесс односторонней диффузии растворителя в раствор через полупроницаемую мембрану называется осмосом. Процесс диффузии будет идти до тех пор, пока не получится полностью гомогенная система, т.е. пока весь растворитель не перейдет в раствор. Однако по мере диффузии растворителя объем раствора увеличивается и возрастает давление на мембрану со стороны раствора. Таким образом, возникает гидростатическое давление, препятствующее диффузии растворителя. При некотором давлении наступает равновесие: сколько молекул растворителя пройдет в раствор, столько же вытеснит обратно увеличившимся давлением. Равновесное давление раствора, препятствующее диффузии растворителя через полупроницаемую мембрану, называется осмотическим давлением. Осмотическое давление подчиняется закону Вант-Гоффа:

Р_осм = C_М∙R∙T,

где С_М – молярная концентрация, R – газовая постоянная, Т – температура.

Если в данное уравнение подставить выражение молярной концентрации: (m_В – масса растворенного вещества, M_В – молярная масса растворенного вещества, V_р – объем раствора), получится полная аналогия уравнения Вант-Гоффа с уравнением сосояния идеального газа Менделеева-Клайперона:

поэтому закон Вант-Гоффа имеет следующую формулировку:

Дата добавления: 2014-01-04