Физическая теория растворов (Вант-Гофф)

Растворитель является индифферентной средой, в которой равномерно размешаны молекулы растворенного вещества по всему объему раствора. Взаимодействия между чатицами и молекулами нет. Теория оправдывается для разбавленных растворов неэлектролитов.

Химическая теория растворов (Менделеев).

Растворитель дает с растворенным веществом определенные соединения – сольваты.

Молекулы сольватов образуют с растворителем молекулярную смесь.

Причина образования сольватов – проявление донорно-акцепторных и водородных связей. Вокруг ионов располагаются молекулы растворителя, образуя сольватные слои (оболочки).

Сольваты менее прочны, чем обычные химические соединения. Легко разрушаются даже при небольшом повышении температуры растворов.

Растворение сопровождается выделением/поглощением теплоты, сокращением/увеличением объема.

Теплота растворения вещества – количество теплоты, поглощаемой (выделяемой) при растворении одного моля вещества.

Растворимость твердых веществ в жидкостях.

Зависит от природы твердых тел, природы растворителя и температуры.

С повышением температуры, как правило, растворимость увеличивается (так как теплоты растворения имеют отрицательные значения).

Для идеальных растворов справедливо уравнение Шредера: N1 – растворимость твердого вещества, энтальпия растворения 1 моля вещества в насыщенном растворе.

Растворение твердого вещества можно представить в две стадии: плавление вещества и смешение жидкого вещества с раствором. Тогда энтальпия смешения равна нулю,

Идеальная растворимость увеличивается с повышением температуры (такие системы немногочисленны).

Давление мало влияет на растворимость твердых веществ.

При понижении температуры происходит выпадение вещества в осадок – процесс кристаллизации.

Растворимость жидкостей в жидкостях.

Растворимость увеличивается с повышением температуры и почти не зависит от давления.

Существуют неограниченная растворимость и растворимость до известного предела.

1. жидкости смешиваются в любых пропорциях (спирт и вода).

2. имеет место расслаивание (образование двух слоев – верхний и нижний). пример: эфир и вода.

Расслаивание уменьшается с ростом температуры и исчезает при некоторой (критической) температуре.

Законы Рауля.

Особенность растворов: давление пара растворителя над раствором ниже, чем над чистым растворителем.

Первый закон.

Давление пара растворителя над раствором пропорционально мольной доле растворителя в растворе.

Или

Относительно понижение давление пара растворителя над раствором равно мольной доли растворенного вещества.

Введем обозначения:

давление пара растворителя над чистым растворителем;

давление пара растворителя над раствором;

абсолютное понижение давления;

относительное понижение давления.

Если система полностью подчиняется закону, на графике наблюдаются прямолинейные зависимости. Однако в реальных системах наблюдаются отклонения.

Примечание автора. Обязательна графическая иллюстрация.

Температура замерзания раствора ниже температуры замерзания чистого растворителя, а температура кипения – выше.

Второй закон.

Повышение температуры кипения раствора и понижение температуры его замерзания пропорциональны моляльной концентрации раствора.

К – константа, характеризующая растворитель.

не зависит от природы вещества, а определяется природой растворителя и моляльностью, т.е. числом растворенных молекул в определенном количестве растворителя.

С помощью законов Рауля можно определять неизвестные молекулярные массы растворенных веществ.