Основные законы растворов

Основными законами растворов являются законы Рауля и Вант – Гоффа. Эти законы являются коллигативными, то – есть зависят не только от концентрации растворов, но и от количества частиц в них.

Понижение давления насыщенного пара над раствором
(Первый закон Рауля)

Любая жидкость испаряется

Давление пара в состоянии равновесия называется давлением насыщенного пара. При данной температуре давление насыщенного пара над каждой жидкостью есть величина постоянная. Обозначим его как Р_А.

Примем, что любая жидкость может служить растворителем.
Любое растворённое вещество (твёрдое) теоретически тоже испаряется и, следовательно, имеет давление насыщенного пара. Обозначим его как Р_B.

Если твёрдое вещество нелетучее, то практически величина давления его насыщенного пара равна нулю.

Если раствор состоит из двух жидкостей, то растворителем считается та жидкость, у которой давление насыщенного пара выше.

Таким образом всегда Р_А > Р_B.

Давление насыщенного пара раствора (Р) представляет собой сумму парциальных давлений его компонентов:

1. P = Р_А N_А + Р_B N_B,

где N_А и N_B – мольные доли растворителя и растворённого вещества, соответственно.

Если растворённое вещество – твёрдое, нелетучее, у которого Р_B = 0, то выражение Р_B N_B также равно нулю. Следовательно:

2. P = Р_А N_А.

Для двухкомпонентного раствора:

3. N_А+ N_B = 1.

4. Примем : N_А = 1- N_B.

Преобразуем выражение (2):

P – Р_А = - Р_А N_B.

Поскольку из вышесказанного видно, что Р < Р_А, то обе части последнего равенства имеют знак (-). Чтобы избавится от минуса, умножим обе части равенства на (-1) и получим:

Р_А – P = Р_А N_B.

5. ΔP = Р_АN_B.

Величина ΔP является абсолютным понижением давлением насыщенного пара над раствором по сравнению с растворителем.

В химии принято относительное понижение давления насыщенного пара над раствором, которое равно мольной доле растворённого вещества:

6. ΔP / Р_А = N_B.