Закон Рауля

Над жидкостью всегда имеется пар в результате естественного процесса испарения. Пар, находящийся в равновесии с жидкостью называется насыщенным. При определенных условиях в системе: Н₂О_(ж) = Н₂О_(пар) устанавливается равновесие. Если в эту равновесную систему ввести нелетучее вещество, то концентрация растворителя уменьшится. Это вызовет нарушение равновесия системы. По принципу Ле-Шателье начинает протекать противодействующий процесс, приводящий к конденсации паров воды. Это снижает давления пара. Т.е. давление пара над раствором (р) всегда меньше, чем над чистым растворителем (р ₀). Разность (р ₀ – р) = Δ р представляет понижение давления пара над раствором. Отношение (р ₀ – р)/ р ₀ = Δ р / р ₀ -относительное понижение давления пара над раствором.

В 1887 г. французский физик Рауль, изучая растворы нелетучих жидкостей, установил закон, связывающий понижение давления пара над разбавленными растворами неэлектролитов с концентрацией:

относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества Δ р/р₀ = n/(n + N),

где n – число молей растворенного вещества; N – число молей растворителя.

Из закона Рауля возникают два следствия.

1.Повышение температуры кипения Δ Т _кип пропорционально моляльности раствора С _m.

Δ Т _кип. = К _э С _m,

где К _э – эбуллиоскопическая постоянная растворителя;

С _m – моляльная концентрация раствора;

Δ Т _кип. = Т _{кип р-ра} – Т _кип._{р-рителя}.

Повышение температуры кипения обусловлено тем, что давление насыщенного пара растворителя над раствором становится равным атмосферному давлению (условие кипения жидкости) при более высокой температуре, чем в случае чистого растворителя.

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

Это обусловлено более низким давлением пара растворителя над раствором, чем над чистым растворителем. Понижение температуры замерзания (кристаллизации) Т _зам пропорционально моляльности раствора

Δ Т _зам = К _к С _m,

где К _к – криоскопическая постоянная, зависящая от природы растворителя.

Используя эти уравнения можно определить молярную массу вещества по повышению температуры кипения раствора (метод эбуллиоскопии) или по понижению температуры замерзания раствора (метод криоскопии). Для этого экспериментально определяют повышение температуры кипения или замерзания раствора. Если известна масса растворенного вещества m _B и растворителя m _A, то молярную массу растворенного вещества М _В определяют по уравнению

М _в = 10³ Кm _B/(m _AΔ T).

Дата добавления: 2015-09-03