химия. осн.воп 3 мед.химя. 1. Коллигативные свойства растворов неэлектролитов
 Скачать 19.04 Kb.
|
|
1.Коллигативные свойства растворов неэлектролитов: Коллигативные свойства - это свойства растворов, которые не зависят от природы растворенного вещества, его массы, размеров, а зависят только от количества частиц в растворе. а)Понижение давления насыщенного пара. Закон Рауля. Понижение давления паров Давление насыщенного пара (т.е. пара, который пребывает в состоянии равновесия с жидкостью) над чистым растворителем называется давлением или упругостью насыщенного пара чистого растворителя.Если в некотором растворителе растворить нелетучее вещество, то равновесное давление паров растворителя при этом понижается, т.к. присутствие какого – либо вещества, растворенного в этом растворителе, затрудняет переход частиц растворителя в паровую фазу. Экспериментально доказано, что такое понижение давления паров напрямую зависит от количества растворенного вещества. В 1887 г. Ф.М. Рауль описал количественные закономерности коллигативных свойств растворов. Первый закон Рауля Первый закон Рауля заключается в следующем: Давление пара раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, прямо пропорционально мольной доле растворителя в данном растворе: p = p0 · χр-ль p = p0 · nр-ля/(nв-ва + nр-ля), где p — давление пара над раствором, Па; p0 — давление пара над чистым растворителем, Па; χр-ль — мольная доля растворителя. nв-ва и nр-ля – соответственно количество растворенного вещества и растворителя, моль. Иногда Первому закону Рауля дают другую формулировку:относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества: (p0 – p)/p0 = χв-ва (p0 – p)/p0 = nв-ва/(nв-ва + nр-ля) При этом принимаем, что χв-ва + χр-ль= 1 б)Повышение температуры кипения. Закон Рауля. Повышение температуры кипения или понижение температуры затвердевания (кристаллизации). Второй закон Рауля Равновесное давление паров жидкости имеет тенденцию к увеличению с ростом температуры, жидкость начинает кипеть, при уравнивании давления ее паров и внешнего давления.При наличии нелетучего вещества, давление паров раствора снижается, и раствор будет закипать при более высокой температуре, по сравнению с температурой кипения чистого растворителя.Температура замерзания жидкости также определяется той температурой, при которой давления паров жидкой и твердой фаз уравниваются.Ф.М. Рауль доказал, что повышение температуры кипения, так же как и понижение температуры замерзания разбавленных растворов нелетучих веществ, прямо пропорционально моляльной концентрации раствора и не зависит от природы растворённого вещества. Это правило известно как Второй закон Рауля: ΔTкип = E· mв-ва, ΔTкрист = K·mв-ва, где E—эбулиоскопическая константа, K — криоскопическая константа, mв-ва — моляльность вещества в растворе. Растворы электролитов не подчиняются Законам Рауля. Но для учёта всех несоответствий Вант-Гофф предложил ввести в приведённые уравнения поправку в виде изотонического коэффициента i, учитывающего процесс распада на ионы молекул растворённого вещества: ΔTкип = i·E·mв-ва ΔTкрист = i·К·mв-ва в)Понижение температуры замерзания. Закон Рауля. Криоскопия. Эбулиометрия. Условием кристаллизации является равенство давления насыщенного пара растворителя над раствором давлению пара над твёрдым растворителем. Поскольку давление пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем, это равенство всегда будет достигаться при температуре более низкой, чем температура замерзания растворителя. Так, океанская вода начинает замерзать при температуре около −2 °C. Разность между температурой кристаллизации растворителя T°fr и температурой начала кристаллизации раствора Tfr есть понижение температуры кристаллизации. Понижение температуры кристаллизации бесконечно разбавленных растворов не зависит от природы растворённого вещества и прямо пропорционально моляльной концентрации раствора. T f r o − T f r = Δ T f r = K m {displaystyle T_{fr}{o}-T_{fr}=Delta T_{fr}=Km} Поскольку по мере кристаллизации растворителя из раствора концентрация последнего возрастает, растворы не имеют определённой температуры замерзания и кристаллизуются в некотором интервале температур. Криоскопия и эбулиоскопия явились важными методами определения молекулярных весов тех веществ, которые разлагаются при переходе в пар (при нагревании). Методами криоскопии и эбулиоскопии легко определяется молекулярный вес растворенного неэлектролита. Пусть в [c.87] Криоскопия и эбулиоскопия — методы определения мо.лекулярных масс растворенных веществ. Методы криоскопии и эбулиоскопии позволяют определить молекулярную массу не диссоциирующих при растворении веществ (обычно органических) по понижению температуры замерзания и повышению температуры кипения растворов известной концентрации. Коэффициенты пропорциональности К и Е в приведённых выше уравнениях — соответственно, криоскопическая и эбулиоскопическая постоянные растворителя, имеющие физический смысл понижения температуры кристаллизации и повышения температуры кипения раствора с концентрацией 1 моль/кг. Для воды они равны 1,86 и 0,52 K·моль−1·кг, соответственно. Поскольку одномоляльный раствор не является бесконечно разбавленным, второй закон Рауля для него в общем случае не выполняется, и величины этих констант получают экстраполяцией зависимости из области малых концентраций до m = 1 моль/кг. Для водных растворов в уравнениях второго закона Рауля моляльную концентрацию иногда заменяют молярной. В общем случае такая замена неправомерна, и для растворов, плотность которых отличается от 1 г/см³, может привести к существенным ошибкам. 2.Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Биологическая роль осмотического давления. Отклонения от законов Рауля и Вант-Гоффа в растворах электролитов. Некоторые материалы имеют способность к полупроницаемости, т.е. им свойственно пропускать частицы определенного вида и не пропускать частицы другого вида. Так, перемещение молекул растворителя (но не растворенного, в нем вещества), через полупроницаемую мембрану в раствор с большей концентрацией из более разбавленного представляет собой такое явление как осмос. Осмотическое давление и концентрацию раствора позволяет связать уравнение Вант — Гоффа, которое напоминает уравнение идеального газа Клапейрона – Менделеева: π = C·R·T, где C — молярная концентрация раствора, моль/м3, R — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль·К); T — абсолютная температура раствора. Для растворов электролитов осмотическое давление определяется уравнением, в которое входит изотонический коэффициент: π` = i·C·R·T , где i — изотонический коэффициент раствора. Для растворов электролитов i > 1, а для растворов неэлектролитов i = 1. Если полупроницаемой перегородкой разделены два раствора, имеющие одинаковое осмотическое давление, то перемещение растворителя через перегородку отсутствует. Отклонения от закона Рауля Растворы, компоненты которых существенно различаются по физическим и химическим свойствам, подчиняются закону Рауля лишь в области очень малых концентраций; при больших концентрациях наблюдаются отклонения от закона Рауля. Случай, когда истинные парциальные давления паров над смесью больше, чем вычисленные по закону Рауля, называют положительными отклонениями. Противоположный случай, когда парциальные давления паров компонентов оказываются меньше вычисленных — отрицательные отклонения. Причиной отклонений от закона Рауля является то обстоятельство, что однородные частицы взаимодействуют друг с другом иначе, чем разнородные (сильнее в случае положительных и слабее в случае отрицательных отклонений). Реальные растворы с положительными отклонениями от закона Рауля образуются из чистых компонентов с поглощением теплоты (ΔНраств > 0); объём раствора оказывается больше, чем сумма исходных объёмов компонентов (ΔV > 0). Растворы с отрицательными отклонениями от закона Рауля образуются с выделением теплоты (ΔНраств < 0); объём раствора в этом случае будет меньше, чем сумма исходных объёмов компонентов (ΔV < 0). 3.Изотонический коэффициент. Степень и константа электролитической диссоциации. 4. Электролиты в организме человека. Понятие изо-,гипо-, гипертонический раствор. Плазмолиз и цитолиз 5 главных электролитов для поддержания вашего здоровья: натрий, Ионы натрия притягивают и удерживают влагу. При недостатке макроэлемента человек может столкнуться с обезвоживанием.Калий Калий – антагонист натрия, отталкивает молекулы воды. Магний Работает в одной команде с калием, регулируя работу сердца и мышц. Считается важным макроэлементом для поддержания здоровья нервной системы и головного мозга.Кальций участвует в сокращении мышц; Фосфор Участвует в обмене веществ, поддерживает в норме кислотно-щелочной баланс. Среда, осмотическое давление которой равно осмотическому давлению внутри клетки, называется изотонической. В такой среде вода не поступает в клетку и не выводится из клетки. Среда, осмотическое давление которой меньше осмотического давления внутри клетки, называется гипотонической. В такой среде вода поступает через мембрану внутрь клетки. Клетка без стенки в такой среде раздувается и может лопнуть. Если у клетки есть стенка, то клетка давит на стенку, но не лопается. Среда, осмотическое давление которой больше осмотического давления внутри клетки, называется гипертонической. В такой среде вода выходит через мембрану из клетки, и клетка сжимается. Если ввести в человеческий организм гипотонический раствор, то клетки крови будут лопаться, а если ввести гипертонический раствор, то клетки крови будут сжиматься. Клетка растений состоит из стенки и протопласта (клетки без стенки). Клетки растений в гипертоническом растворе претерпевают плазмолиз — явление, когда протопласт сжимается и отходит от стенки. Плазмолиз может быть обратимым и необратимым (если клетка вследствие резкого плазмолиза погибает). Обратный плазмолизу процесс называется деплазмолизом. Цитолиз - это явление, которое происходит при разрыве клетки из-за развития состояния осмотического дисбаланса. Из-за этого дисбаланса осмотического давления избыток воды в клетке диффундирует. Цитолиз происходит, когда внешняя среда является гипотонической, и избыток воды проникает в клетку до уровня, на котором она преодолевает порог клеточной мембраны или аквапорина. Разрушение клеточной мембраны называется взрывом клеток. |