Л ЕКЦИЯ 1. Т ЕРМОДИНАМИКА РАСТВОРОВ

О ПРЕДЕЛЕНИЕ Раствор – это термодинамически устойчивая гомогенная система (фаза) переменного состава

С ПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ Мольная доля – отношение числа молей i-го компонента раствора к общему числу молей: ВОПРОС: чему равна сумма мольных долей всех компонентов? Молярная концентрация (молярность) – число молей растворенного вещества в одном литре (кубическом дециметре) раствора: ВОПРОС: какова размерность молярности раствора?

С ПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ Моляльность – число молей i-го компонента, приходящееся на 1000 г растворителя: ВОПРОС: какова размерность моляльности раствора?

И ДЕАЛЬНЫЙ РАСТВОР раствор, в котором молекулы растворителя взаимодействуют с растворенным веществом так же, как взаимодействуют между собой молекулы растворителя и между собой - молекулы растворенного вещества энергия взаимодействия разнородных молекул равна средней энергии взаимодействия однородных молекул:

О БРАЗОВАНИЕ ИДЕАЛЬНОГО РАСТВОРА не сопровождается тепловым эффектом H смеш =0 не сопровождается изменением объема V смеш =0 изменение энтропии равно изменению энтропии при смешении идеальных газов S смеш = S ид

М ОДЕЛИ НЕИДЕАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ предельно разбавленный раствор, в котором растворитель подчиняется законам идеальных растворов, а растворенное вещество не подчиняется регулярный раствор, в котором взаимодействие частиц приводит к изменению энтальпии и объема системы, в то время как изменение энтропии соответствует изменению при смешении идеальных газов

М ОДЕЛИ НЕИДЕАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ атермальный раствор, в котором взаимодействие частиц приводит к изменению объема, к изменени энтропии, не отвечающему смешению идеальных газов, в то время как тепловой эффект смешения равен нулю ассоциированный раствор, в котором наряду с ван-дер-ваальсовыми межмолекулярными взаимодействиями имеются специфические, близкие по характеру к слабой химической связи

К ОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА ИДЕАЛЬНЫХ И НЕИДЕАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ 1. Давление пара летучего компонента (например, растворителя) над идеальным раствором пропорционально мольной доле этого компонента в растворе (закон Рауля) ЗАДАНИЕ. Запишите уравнение закона Рауля и рассчитайте давление пара растворителя над раствором, в котором мольная доля растворенного вещества равна 0,01, а давление пара чистого растворителя равно 6000 Па.

1 А. О ТКЛОНЕНИЯ ОТ ЗАКОНА Р АУЛЯ Положительные: давление пара летучего компонента превышает рассчитанное по закону Рауля ВОПРОС: каким тепловым эффектом сопровождается образование неидеального раствора с положительными отклонениями от идеальности? Почему? Отрицательные: давление пара летучего компонента ниже рассчитанного по закону Рауля ВОПРОС: каким тепловым эффектом сопровождается образование неидеального раствора с положительными отклонениями от идеальности? Почему?

2. Д АВЛЕНИЕ ПАРА РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА Растворимость двухатомных газов в металлах пропорциональна корню квадратному из их парциального давления (закон Сивертса) ЗАДАНИЕ: Выведите уравнение закона Сивертса. Растворимость газа в жидкости пропорциональна его парциальному давлению (закон Генри) ЗАДАНИЕ: Объясните, как меняется растворимость газа в воде при повышении температуры

3. П ОНИЖЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАМЕРЗАНИЯ И ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ РАСТВОРА Изменение химического потенциала растворителя в присутствии растворенного вещества

3 А. К РИОСКОПИЧЕСКИЙ И ЭБУЛИОСКОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТЫ Т(замерзания) = Кm К – криоскопическая константа (зависит только от свойств растворителя) m – моляльность раствора Т(кипения) = Еm Е – эбулиоскопическая константа (зависит только от свойств растворителя) m – моляльность раствора ВОПРОС: каково практическое значение этих эффектов? Приведите два-три примера.

4. Р АСПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА МЕЖДУ ДВУМЯ НЕСМЕШИВАЮЩИМИСЯ РАСТВОРИТЕЛЯМИ При изменении активностей вещества, растворяющегося в двух контактирующих несмешивающихся фазах, их соотношение при равновесии должно оставаться постоянным (закон распределения Нернста) ЗАДАНИЕ. Запишите закон распределения для иода, растворяющегося в несмешивающихся воде и толуоле. Учтите, что растворимость иода в воде очень мала. ВОПРОС: Каково практическое значение закона распределения? Приведите два-три примера.