Напишем:


✔ Реферат от 200 руб.
✔ Контрольную от 200 руб.
✔ Курсовую от 500 руб.
✔ Решим задачу от 20 руб.
✔ Дипломную работу от 3000 руб.
✔ Другие виды работ по договоренности.

Узнать стоимость!

Не интересно!

 

 

 

Понижение давления насыщенного пара над раствором. Осмос

К общим свойствам растворов относятся: понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором, температура замерзания, осмос.       

Закон Рауля: молекулы нелетучего растворенного компонента раствора препятствуют улетучиванию из раствора молекул растворителя.

Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором пропорционально концентрации растворенного нелетучего вещества.

Следствия из закона Рауля:

1)        температура кипения раствора выше температуры кипения растворителя;

2)        температура замерзания (кристаллизации) раствора ниже температуры замерзания (кристаллизации) чистого растворителя.

Осмотическое давление. Самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемую мембрану, разделяющую раствор и растворитель или два раствора с различной концентрацией растворенного вещества, называется осмосом. Осмос обусловлен диффузией молекул растворителя через полупроницаемую перегородку, которая пропускает только молекулы растворителя. Молекулы растворителя диффундируют из растворителя в раствор или из менее концентрированного раствора в более концентрированный, поэтому концентрированный раствор разбавляется, при этом увеличивается и высота его столба. Количественно осмос характеризуется осмотическим давлением, равным силе, приходящейся на единицу площади поверхности и заставляющей молекулы растворителя проникать через полупроницаемую перегородку. Оно равно давлению столба раствора в осмометре высотой h. При равновесии внешнее давление уравновешивает осмотическое давление. В этом случае скорости прямого и обратного переходов молекул через полупроницаемую перегородку становятся одинаковыми. Если внешнее давление р, приложенное к более концентрированному раствору, выше осмотического p, т. е. р > p, то скорость перехода молекул растворителя из концентрированного раствора будет больше, и растворитель будет переходить в разбавленный раствор (или чистый растворитель). Этот процесс, называемый обратным осмосом, используется для очистки природных и сточных вод, для получения питьевой воды из морской. Осмотическое давление возрастает с увеличением концентрации растворенного вещества и температуры. Я. X. Вант-Гофф предположил, что для осмотического давления можно применить уравнение состояния идеального газа:

                                                                           (4.6)

откуда

p = с(вещества)×R×Т,                                                                          (4.7)

где p — осмотическое давление;

с - молярная концентрация вещества в растворе.

Осмотическое давление зависит от концентрации раствора и температуры, но не зависит от природы растворенного вещества и природы растворителя.

Осмос играет очень важную роль в биологических процессах, обеспечивая поступление воды в клетки и другие структуры. Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются изотоническими. Если осмотическое давление выше внутриклеточного, то оно называется гипертоническим, если ниже внутриклеточного - гипотоническим. Например, среднее осмотическое давление крови при температуре 309 К равно 780 кПа.

Гипертонические растворы сахара (сироп) и соли (рассол) широко применяются для консервирования продуктов, так как вызывают удаление воды из микроорганизмов.

Активность. Законы Рауля и Вант-Гоффа соблюдаются лишь в разбавленных растворах неэлектролитов. По мере повышения концентрации растворенного вещества возрастают отклонения от законов идеальных растворов. Эти отклонения обусловлены различного рода взаимодействиями между частицами растворенного вещества, а также растворенного вещества и растворителя. Учет влияния на свойства растворов этих взаимодействий очень сложен и не всегда практически осуществим. Поэтому было предложено сохранить для описания свойств растворов все общие закономерности, применимые к идеальным растворам, но вместо входящих в них концентраций компонентов ввести активности. Активность а связана с концентрацией следующим соотношением:

а = γ × с{вещества),                                                                           (4.8)

где γ - коэффициент активности, который формально учитывает все виды взаимодействия частиц в данном растворе, приводящие к отклонению от свойств идеального раствора.

Приготовление растворов

Пример 1. Какие массы хлорида натрия и воды нужно взять, чтобы приготовить 1 кг раствора с массовой долей соли 5 %?

Решение. Вариант I

В 100 г раствора должно быть 5 г NaCl,

в 1000 г раствора должно быть х г NaCl.

Откуда

Если соли нужно 50 г, то воды 1000 - 50 = 950 г.

Вариант II

Из выражения (4.1) находим массу вещества:

т(вещества) = w×m(pacmвopa), т(вещества) = 1000×0,05 = 50 г.

Из выражения (4.2) находим массу растворителя (воды):

 т(растворителя) = т{раствора) - т(вещества);

 т(растворителя) = 1000 - 50 = 950 г.

 Ответ: 50 г соли и 950 г воды.

Пример 2. Какая масса воды необходима для растворения 108 г соли, чтобы получить раствор с массовой долей соли 30 %?

Решение. Вариант I

В 100 г раствора должно быть 30 г соли, в х г раствора должно быть 108 г соли. Откуда

.

Значит, воды нужно 360 - 108 = 252 г.

Вариант II

Из выражения (4.1) находим массу раствора:

т(раствора) =; т(раствора) =          = 360 г.

Из выражения (4.2) находим массу растворителя (воды):

т{растворителя) = т(раствора) — т{вещества);

т(растворителя) = 360 — 108 = 252 г.

Ответ: 252 г воды.

Разбавление растворов

Пример 3. К 300 см3 раствора (р = 1,07 г/см3) с массовой долей H2SO4 10 % добавили 180 г воды. Какой стала массовая доля кислоты в полученном растворе?

Решение. Находим массу раствора:

т{раствора) = V(pacтвopa) × p,

m(pacmвopa) = 300×1,07 = 321 г.

Из выражения (4.1) находим массу вещества:

т(вещества) = w×m(pacmвopa);

т(вещества) = 321× 0,1 = 32,1 г.

Масса раствора после добавления воды составила

321 г + 180 г = 501 г.

Подставляя полученные значения в уравнение, выражающее массовую долю, получим:

.

Ответ: массовая доля H2SO4 в растворе 6,4 %.

Пример 4. Какую массу столового уксуса, в котором массовая доля СНзСООН 9 %, можно приготовить из 90 г уксусной эссенции с массовой долей СН3 СООН 80 %?

Решение. Из выражения (4.1) находим массу вещества уксусной кислоты:

т{вещества) — w2(вещества) × т(раствора)2,;

т{вещества) = 90 × 0,8 = 72 г.

Учитывая, что масса вещества в первом и втором растворах одинакова, из выражения (4.1) находим массу раствора уксусной кислоты (9 %):

т(раствора)== 800 г.

Ответ: 800 г.

Укрепление растворов. Раствор можно укрепить, т. е. повысить массовую долю растворенного вещества разными способами. Например, добавить определенное количество растворенного вещества, или прибавить более концентрированный раствор, или подвергнуть упариванию.

Пример 5. 200 г водного раствора с массовой долей КС1 15 % упарили. Определите:

а) какова массовая доля КС1 в полученном растворе, если его масса после упаривания составляет 150 г;

б) массу испарившейся воды, если массовая доля КС1 повысилась до 25 %.

Решение. а) Учитывая, что содержание КС1 в растворе при упаривании не изменилось, из выражения (4.1) находим массу вещества:

т(вещества) = w×m(pacmвopa); т(вещества) =200×0,15 = 30 г.

Из выражения (4.1) находим массовую долю вещества в полученном растворе:

w(КС1)= = 0,2 = 20%.

б) Пусть испарилось х г воды, тогда из уравнения (4.1), выражающего массовую долю, находим:

Найдем х = 80.

Ответ: а) 20 %; б) 80 г.

Пример 6. Какую массу соли СаС12 нужно добавить к 100 см3 раствора (р = 1,02 г/см3) с массовой долей этой соли 5 %, чтобы получить раствор с массовой долей 7,5 %?

Решение. Пусть нужно добавить х г соли. Используя формулу (4.1), составим уравнение, выражающее массовую долю СаС12 в растворе:

Откуда х = 2,76.

Ответ: 2,76 г.

Предыдущие материалы: Следующие материалы: