Повышение температуры кипения растворов. Эбулиометрия

пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества:

где К_э - эбулиоскопическая(эбулиометрическая)константаили молярное повышение температуры кипения. Она численно равна повышению температуры кипения раствора, содержащего 1 моль растворенного вещества в 1 килограмме растворителя при условии, что раствор обладает свойствами идеального. Эбулиоскопическая константа, как и криоскопическая, является характеристикой растворителя, и её величина не зависит от природы растворённого вещества.

Повышение температуры кипения раствора может быть использовано для расчёта молярной массы растворённого вещества эбулиометрическим(эбулио­скопическим)методомпо уравнению (7.3), подобному тому, которое используется в крио­метрии. Обозначения в уравнении (7.3) аналогичны обозначениям, использованным в уравнении (7.2).

Эбулиоскопический метод заключается в следующем. Сначала определяется температура начала кипения точной навески жидкости, выбранной в качестве растворителя. Температура кипения измеряется в момент появления первых пузырьков пара. Затем к растворителю добавляется точная навеска исследуемого вещества (как и при криоскопическом методе, небольшая, чтобы раствор был разбавленным) и измеряется температура начала кипения полученного раствора. Полученное по разности значение DT_кип подставляется в уравнение (7.3) и с его помощью вычисляется молярная масса исследуемого вещества. Следует отметить, что из-за меньших значений эбулиоскопических констант по сравнению с криоскопическими значения DT_кип для одного и того же раствора оказываются меньше, чем значения DT_зам. Кроме того, если при криометрических измерениях природа растворённого вещества не сказывается на результатах, при эбулиометрии можно исследовать только практически нелетучие вещества, не искажающие общую картину давлением своих паров. Однако даже в случае практически полной собственной нелетучести растворённого вещества, какая-то его часть при кипении механически выбрасывается в пар поднимающимися пузырьками. Это приводит к увеличению ошибки определения и значительно сужает область применения эбулиометрии.

Водные растворы кипят при более высокой температуре, чем вода, и это обстоятельство следует учитывать при практической деятельности, например, при стерилизации растворов, при приготовлении пищи и т. п. Из-за эбулиоскопического эффекта попавшие на кожу кипящие растворы, особенно концентрированные (например, рассолы, сиропы, а также молоко), могут вызвать гораздо более тяжёлые ожоги и повреждения, чем кипящая вода.

Осмос

Осмос - явление самопроизвольного перехода растворителя через полупроницаемую мембрану, разделяющую два раствора или раствор и чистый растворитель. Причиной осмоса является различие химических потенциалов растворителя по обе стороны полупроницаемой мембраны и стремление системы к выравниванию его концентрации в растворах, находящихся по обе стороны полупроницаемой мембраны.

Явление осмоса впервые было описано в 1748 г. французским исследователем Нолле. Первые количественные измерения осмоса были осуществлены в 1877 г. немецким ботаником В.Пфеффером. На этих измерениях была основана теория осмотического давления, созданная позднее Я.Вант-Гоффом.

Явление осмоса можно продемонстрировать следующим образом. Для опыта необходимо изготовить сосуд, дно которого заменено полупроницаемой мембраной. Полупроницаемая мембрана – это перегородка или плёнка с мельчайшими порами, через которые могут диффундировать молекулы растворителя и не могут молекулы или ионы растворённого вещества. Если такой сосуд с раствором какого-либо вещества поместить в другой сосуд, заполненный чистым растворителем, как показано на рис. 7.13, то можно заметить, что через некоторое время уровень жидкости во внутреннем сосуде 1 повысится, а во внешнем 2 - понизится.

Аналогичное явление будет наблюдаться и тогда, когда во внешнем сосуде находится не чистый растворитель, а раствор того же вещества, что и во внутреннем сосуде, но с меньшей концентрацией. При осмосе растворитель всегда диффундирует в сторону раствора с большей концентрацией растворённого вещества.

Прибор, схематическое устройство которого показано на рис. 7.13, называется осмометром. В качестве мембран для осмометров используют различные природные и искусственные пленки (пергамент, плавательный пузырь рыб, целлофан и др.). Мембраны могут быть и неорганической природы, например, из тонких пластин неглазурованного фарфора, в порах которого осаждают гексацианоферрат (II) меди Cu₂Fe(CN)₆. Такие мембраны достаточно прочны и могут выдерживать высокие давления. Верхняя часть внутреннего сосуда осмометра обычно делается в виде узкой трубки, для того, чтобы поднятие уровня жидкости было более заметным. Для измерения высоты поднятия на трубку наносятся деления в виде вертикальной шкалы.

Рис. 7.13. Иллюстрация осмотического эффекта