Методическая разработка к лабораторно – практическому занятию

П.В. Решетов, О.П. Семенова, Н.В. Неврюева

КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

Методическая разработка к лабораторно – практическому занятию

(Написана С.Б, Орловым: см. лекции 2009 года))

 

Саратов

 

УДК 546 /07/541.6

Методическая разработка является руководством к выполнению практической работы по теме: «Растворы. Титриметрический анализ».

В методической разработке вопросы теории и практики соединены в единую форму занятий. Выполнение опытов построено как самостоятельное научное исследование. Последовательность расположения заданий служит установлению логической связи между основными понятиями и раскрытию обобщающих закономерностей.

Авторы-составители: П.В. Решетов, доктор химических наук, профессор, зав. кафедрой общей и биоорганической химии СГМУ, Семенова О.П., кандидат медицинских наук, ассистент кафедры общей и биоорганической химии, Н.В. Неврюева, кандидат химических наук, ассистент кафедры общей и биоорганической химии СГМУ.

 

Под общей редакцией профессора Решетова П.В.

Рецензенты:

 

Рекомендовано к изданию ЦМКС СГМУ

© Решетов П.В.,

Семенова О.П.,

Неврюева Н.В. © Саратовский

государственный медицинский

университет, 2011 г

 

 

КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

(Раздел написан С.Б. Орловым)

I. Цель занятия:

Изучение коллигативных свойств растворов

II. Студент должен знать:

Коллигативные свойства разбавленных растворов не электролитов. Закон Рауля и следствия из него. Осмотическое давление: закон Вант-Гоффа.

Студент должен уметь: решать задачи, определять осмотическое давление раствора

Изменения термодинамических свойств растворов относительно свойств растворителя зависят от: понижения давления пара, повышения температуры кипения, понижения температуры замерзания и осмотического давления. Поскольку такие свойства обусловлены коллективным влиянием растворённых частиц, их принято называть коллигативными – от латинского colligatus, что означает собирать.

Разберем этот вопрос подробнее.

При внесении в растворитель некоторого вещества меняются термодинамические свойства не только растворяемого вещества, но и свойства растворителя. Эти изменения связаны с характером взаимодействия молекул вещества и растворителя, а также с уменьшением концентрации молекул растворителя и пропорциональны числу растворенных частиц. Поэтому для свойств растворителя удобно использовать понятие идеального раствора.

Идеальным раствором называется раствор, образование которого не сопровождается химическим взаимодействием, изменением объёма и тепловым эффектом (∆Н_смеш. = 0).

Французский ученый Ф. М. Рауль первый сформулировал законы, описывающие влияние растворенного вещества на физические свойства растворителя. Эти законы выведены на основе второго начала термодинамики из условия термодинамического равновесия ∆ G = 0 для физических процессов.

Например, если в замкнутый сосуд поместить чистый растворитель, можно воду, то в этой системе будут протекать два процесса: испарение молекул воды с поверхности жидкости и обратный процесс – конденсация молекул из газовой фазы на поверхности жидкости. Через некоторое время в системе установится динамическое равновесие ∆ G = 0, т.е. такое состояние системы, когда число частиц, испаряющихся с поверхности жидкости за единицу времени, равно числу частиц, переходящих в жидкость из газовой фазы.

Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, называют насыщенным. Давление такого пара р⁰называют давлением или упругостью насыщенного пара чистого растворителя.

При данной температуре давление насыщенного пара чистого растворителя – величина постоянная и является термодинамической характеристикой растворителя. При повышении температуры р⁰ над растворителем возрастает в соответствии с принципом Ле Шателье, так как испарение – процесс эндотермический. (∆Н_испар. => 0).

Если в летучий растворитель (спирт, вода и т. д.) внести нелетучее растворимое вещество, например сахарозу или хлористый натрий, то концентрация растворителя в образовавшемся растворе уменьшится, а следовательно, уменьшится число частиц растворителя, переходящих в газовую фазу, соответственно уменьшится химический потенциал растворителя. При этом давление насыщенного пара над раствором нелетучего вещества станет меньше, чем над чистым растворителем, следовательно, чем более концентрированный раствор, тем ниже давление пара растворителя над раствором. Эти эксперименты позволили Раулю в 1886 г. сформулировать первый закон: