Кафедра химии, физики и биологии

Занятие № 8 по Химии.

Руководство для студентов.

Тема: Коллигативные свойства растворов

Коллигативными называют свойства разбавленных растворов неэлектролитов и электролитов, которые определяются суммарной концентрацией всех частиц в растворе, в виде которых растворённое вещество присутствует в нём. Это могут быть молекулы, ионы, ассоциаты, коллоидные частицы.

Если в растворе молярная концентрация растворённого вещества равна С₀, то реальная концентрация частиц в нём может быть или равна С₀,если молекулы растворённого вещества не видоизменяются в растворе, или больше С₀, если растворённое вещество диссоциирует на ионы, или меньше С₀, если образуются ассоциаты растворённых частиц.

Пример: Уксусная кислота СН₃СООН или НАс в зависимости от природы растворителя находится в растворе в разных формах:

а) В неполярных растворителях, например в хлороформе, кислота присутствует или в виде мономера НАс, или в виде димера (НАс)_2, который образуется за счет водородных связей между молекулами:

Таким образом, реальное число частиц в растворе меньше, чем число растворённых молекул уксусной кислоты и С_частиц < C₀.

б) В водных растворах уксусной кислоты она присутствует в виде недиссоциированных молекул НАс, а часть их диссоциирует на ионы

НАс«Н⁺ + Ас^- поэтому реальное число частиц в растворе становится больше и С_частиц > C₀.

Изменение числа частиц в растворе учитывают с помощью изотонического коэффициента i, который показывает во сколько раз изменяется реальная концентрация всех видов частиц (С_частиц) относительно концентрации приготовленного раствора С₀: (1)

Для неэлектролитов i =1, для электролитов i>1, для веществ, молекулы которых ассоциируют в растворе, i <1.

Установим связь между степенью диссоциации электролита AnBm и изотоническим коэффициентом:

AnBm «nA^z+ + mB^z-

начало С₀ - -

равновесие С₀(1-α) n αС₀ m αС₀

По определению (1)

(2)

Из полученного результата вытекают частные случаи:

а) Для неэлектролита a = 0 и согласно (2) величина i = 1

б) Для сильного электролита a = 1 и величина i = m + n, т.е. суммарному числу ионов, на которые диссоциирует одна молекула электролита.

Замечание: Экспериментально определённые величины i для растворов сильных электролитов оказываются меньше, чем (m + n), что связывает с присутствием в растворе некоторого числа ионных пар – ассоциатов ионов, отделенных друг от друга их гидратными оболочками. Последнее обстоятельство приводит к кажущемуся снижению степени диссоциации электролита, определенному по формуле (2), a_каж<1. При разбавлении раствора a_каж®1 и i® (m + n).

в) Для слабых электролитов 0 < a << 1 и 1 < i << (m + n)

Примеры:

Вещество	Nа Сl	Na2SO4	CaCl2	Мочевина	Al2(SO4)3

Суммарная концентрация всех видов частиц в растворе называется его осмолярностью:

С_осм.= i C₀ (3)

Если в растворе присутствует несколько растворённых веществ, то осмолярность раствора рассчитывается как сумма осмолярных концентраций каждого компонента раствора:

(4)

Пример: Рассчитать осмолярность растворов:

а) 0,01М раствор глюкозы i = 1 С_осм.=iC₀ = 0,01М

б) 0,01М раствор хлорида кальция СаСl₂ i = 3 С_осм.= iC₀ = 3*0,01 = 0,03 М

в) Смешанный раствор, содержащий 0,01М глюкозы и 0,01М СаСl₂

г) Смешанный раствор, содержащий 0,01М мочевины, 0,005М Са²⁺, 0,01М Na⁺ и 0,02М Cl^-

С_осм = 0,01+0,005+0,01+0,02 =0,045М