М. Рябов - Сборник основных формул по химии для ВУЗов
Закон Генри-Дальтона: растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью: Ci = kpi, где Ci – концентрация раствора газа в жидкости; k – коэффициент пропорциональности, зависящий от природы газа.
Как правило, при растворении газа в жидкости выделяется теплота (к < 0), поэтому с повышением температуры растворимость уменьшается.
Формула Сеченова:
X =Х0е-kСэлгде X и Х0 – растворимость газа в чистом растворителе и растворе электролита с концентрацией С.
3.2. Коллигативные свойства растворов неэлектролитов
Коллигативными (коллективными) называются свойства растворов относительно свойств растворителя, зависящие главным образом от числа растворенных частиц.
Давление насыщенного пара разбавленных растворовПар, находящийся в равновесии с жидкостью, называется насыщенным. Давление такого пара р0 называется давлением или упругостью насыщенного пара чистого растворителя.
Первый закон Рауля. Парциальное давление насыщенного пара компонента раствора прямо пропорционально его мольной доле в растворе, причем коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара над чистым компонентом:
pi = pi0 xiДля бинарного раствора, состоящего из компонентов А и В: относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества и не зависит от природы растворенного вещества:
Растворы, для которых выполняется закон Рауля, называют идеальными растворами.
Давление пара идеальных и реальных растворовЕсли компоненты бинарного (состоящего из двух компонентов) раствора летучи, то пар над раствором будет содержать оба компонента. Общее Состав, мол. доли в (хв) давление пара:
p = pA0xA + pB0xB = pA0(1 – xB) + pB0xB = pA0 – xB(pA0 – pB0)Если молекулы данного компонента взаимодействуют друг с другом сильнее, чем с молекулами другого компонента, то истинные парциальные давления паров над смесью будут больше, чем вычисленные по первому закону Рауля (положительные отклонения, ΔН тв > 0). Если же однородные частицы взаимодействуют друг с другом слабее, чем разнородные, парциальные давления паров компонентов будут меньше вычисленных (отрицательные отклонения, ΔHраств < 0).
Температура кристаллизации разбавленных растворовВторой закон Рауля. Понижение температуры замерзания раствора ΔТзам прямо пропорционально моляльной концентрации раствора: ΔTзам = Т0 – Т = КСm, где Т0 – температура замерзания чистого растворителя; Т – температура замерзания раствора; К – криоскопическая постоянная растворителя, град/кг моль,
Т02 – температура замерзания растворителя; М – молекулярная масса растворителя, ΔНпл – мольная теплота плавления растворителя.
Температура кипения разбавленных растворовТемпература кипения – температура, при которой давление насыщенного пара становится равным внешнему давлению.
Повышение температуры кипения растворов нелетучих веществ ΔТК = Тк – Тк0 пропорционально понижению давления насыщенного пара и прямо пропорционально моляльной концентрации раствора: ΔТкип = ЕСm, где Е – эбулиоскопическая постоянная растворителя, град/кг • моль,
Осмотическое давление разбавленных растворовОсмос – преимущественно одностороннее прохождение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор или молекул растворителя из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией.
Давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы предотвратить перемещение растворителя в раствор через мембрану, разделяющую раствор и чистый растворитель, численно равно осмотическому давлению π (Па).
Принцип Вант-Гоффа: осмотическое давление идеального раствора равно тому давлению, которое оказывало бы растворенное вещество, если бы оно, находясь в газообразном состоянии при той же температуре, занимало бы тот же объем, который занимает раствор: π = CRT.
Изотонические растворы – два раствора с одинаковым осмотическим давлением (π1 = π2).
Гипертонический раствор – раствор, осмотическое давление которого больше, чем у другого (π1 > π2).
Гипотонический раствор – раствор, осмотическое давление которого меньше, чем у другого (π1 < π2).
3.3. Растворы электролитов
Степень диссоциации α – отношение числа молекул n, распавшихся на ионы, к общему числу молекул N:
Изотонический коэффициент i Ван-Гоффа – отношение фактического числа частиц в растворе электролита к числу частиц этого раствора без учета диссоциации.
Если из N молекул продиссоциировало n, причем каждая молекула распалась на ν ионов, то
Для неэлектролитов i = 1.
Для электролитов 1 < i ≤ ν.
3.4. Коллигативные свойства растворов электролитов:
1. Электролиты в растворах распадаются на ионы – диссоциируют.
2. Диссоциация является обратимым равновесным процессом.
3. Силы взаимодействия ионов с молекулами растворителя и друг с другом малы (т. е. растворы являются идеальными).
Диссоциация электролитов в растворе происходит под действием полярных молекул растворителя; наличие ионов в растворе предопределяет его электропроводность.
По величине степени диссоциации электролиты подразделяются на три группы: сильные (α ≥ 0,7), средней силы (0,3 < α < 0,7) и слабые (α ≤ 0,3).
Слабые электролиты. Константа диссоциацииДля некоторого электролита, распадающегося в растворе на ионы в соответствии с уравнением:
АаВb ↔ аАx- + bВy+Для бинарного электролита:
Для разбавленных растворов можно считать, что (1 – α) = 1 и К ≈ α2С.
– закон разбавления Оствальда: степень диссоциации слабого электролита возрастает с разбавлением раствора.
Активность растворенного вещества – эмпирическая величина, заменяющая концентрацию, – активность (эффективная концентрация) а, связанная с концентрацией через коэффициент активности f, который является мерой отклонения свойств реального раствора от идеального:
а = fC; а+ = f+С+; а_ = f_C_.Для бинарного электролита:
– средняя активность электролита;
– средний коэффициент активности.
Предельный закон Дебая-Хюккеля для бинарного электролита: lg f = -0,51z 2I ½, где z – заряд иона, для которого рассчитывается коэффициент активности;
I – ионная сила раствора I = 0,5Σ(Сiri2).
4. Электропроводность растворов электролитов
Проводники I рода – металлы и их расплавы, в которых электричество переносится электронами.
Проводники II рода – растворы и расплавы электролитов с ионным типом проводимости.
Электрический ток есть упорядоченное перемещение заряженных частиц.
Всякий проводник, по которому течет ток, представляет для него определенное сопротивление R, которое, согласно закону Ома, прямо пропорционально длине проводника l и обратно пропорционально площади сечения S; коэффициентом пропорциональности является удельное сопротивление материала ρ – сопротивление проводника, имеющего длину 1 см и сечение 1 см2:
