8.2. Коллигативные свойства растворов
В результате образования растворов изменениям подвергаются как свойства растворяемого вещества, так и свойства растворителя. Применительно к разбавленным растворам эти изменения могут быть разбиты на два типа:
- изменения свойств растворителя, зависящие от растворяемого вещества (изменение цвета, плотности и т.п.);
- изменения свойств растворителя, не зависящие от природы растворяемого вещества, т.е. от его химического состава. Такие свойства обусловлены коллективным влиянием растворенных частиц, их принято называть коллигативными (лат "colligatus" – собирать).
Коллигативными свойствами растворов называются физические свойства разбавленных растворов, которые зависят только от числа частиц растворенного вещества и не зависят от их природы.
К коллигативным свойствам относятся:
1. Понижение давления пара над раствором.
2. Повышение температуры кипения раствора.
3. Понижение температуры замерзания раствора.
4. Осмотическое давление.
Следует отметить, что все эти выводы справедливы только для разбавленных растворов, которые можно рассматривать как идеальные.
8.2.1. Давление насыщенного пара
Над поверхностью жидкостей и некоторых твердых веществ в результате испарения образуются пары.
Испарением называется переход жидкости в пар со свободной поверхности при любых температурах.
Образующийся пар оказывает давление Рпар на зеркало жидкости и стенки сосуда. В открытом сосуде процесс испарения будет идти до полного испарения имеющейся жидкости.
В закрытом сосуде между паром и жидкостью при фиксированной температуре устанавливается динамическое равновесие, при котором число частиц, покидающих раствор будет равно числу частиц, вернувшихся в раствор. При этом скорость испарения равна скорости конденсации, т.е. наступает насыщение.
Насыщенный пар – это пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью.
Давлением насыщенного пара Рs называется максимальное давление пара, создаваемое жидкостью при данной температуре. Давление насыщенного пара не зависит от объема жидкости в емкости.
Давление пара существенно зависит от температуры: при повышении температуры давление пара возрастает. В тот момент, когда давление пара жидкости станет равным атмосферному давлению, жидкость закипает.
Условие закипания жидкости: Рпар = Ратм .
Рис 8.1. Фазовая диаграмма для чистой воды (С0) и водных
растворов с различной концентрацией.
Чем более летуче вещество, тем выше давление его паров, тем меньше его температура кипения, тем большую пожарную опасность оно представляет (в случае горючих веществ).
Для каждой жидкости давление насыщенного пара может быть определено экспериментальным или расчетным путем.
В пожарных расчетах наиболее распространенным способом опреде-ления давления насыщенного пара при заданной температуре является расчет по уравнению Антуана:
;
,
где
Р - давление насыщенного пара, кПа;
tР - рабочая (заданная) температура, 0С;
А, В, С - константы уравнения Антуана.