Универсальная газовая постоянная — универсальная, фундаментальная физическая константа R, равная произведению постоянной Больцмана k на постоянную Авогадро.

С - молярная концентрация раствора,

Т – абсолютная температура.

Осмотическое давление возрастает с увеличением концен­трации растворенного вещества и температуры.

Уравнение Вант-Гоффа по форме записи соответствует уравнению состояния идеального газа

или .

Проведя аналогию можно сказать, что осмотическое давление равно тому давлению которое оказывало бы растворенное вещество, если бы оно находилось в газообразном состоянии и занимало объем равный объему раствора.

Осмос играет очень важную роль в био­логических процессах, обеспечивая поступ­ление воды в клетки и другие структуры. Концентрированные растворы сахара (сироп) и соли (рассол) широко применяются для консервирования продуктов, так как вызыва­ют удаление воды из микроорганизмов.

3 Применение законов Рауля и уравнения Вант-Гоффа к растворам электролитов

При экспериментальной проверке законов Рауля и уравнения Вант-Гоффа оказалось, что для ряда растворов экспериментальные значения были больше теоретических, нередко в несколько раз. Особенностью данных растворов было то, что они проводили электрический ток. Для применения к ним законов неэлектролитов необходимо вводить в соответствующие формулы поправочный, так называемый, изотоническим коэффициентом (i). Изотонического коэффициента показывает, во сколько раз число частиц в растворе (N общее) больше того, которое растворили (N 0), т.е.

i = Nобщее/N 0 .

Для объяснения данных отклонений Аррениус в 1887 предложил теория электролитической диссоциации. В растворах электролитов происходит самопроизвольный распад – диссоциация молекул на ионы, в результате чего раствор становится электропроводным. Температуры кипения и замерзания растворов, осмотическое давление зависят не только от концентрации электролита, но и от степени его диссоциации (α).

Степень диссоциации – это отношение числа продиссоциировавших (N дис) частиц к исходному числу частиц растворенного вещества (N o

α = N дис /N o .

Для таких сильных электролитов как HCl, Ca(NO 3) 2 , Cr(NO 3) 3 оказалось, что значения i составляют примерно соответственно 2, 3, 4. Из записи электролитической диссоциации данных соединений видно, что количества образующихся ионов согласуются с приведенными значениями i:

HCl ® H + + Cl – i = 2,

Ca(NO 3) 2 ® Ca 2+ + 2NO 3 – i = 3,

Cr(NO 3) 3 ® Cr 3+ + 3NO 3 – i = 4.

Для слабых электролитов значения i были больше единицы, но не превышали два. Это объясняется частичной диссоциацией слабых электролитов.

Оказалось, что диссоциации подвергаются вещества с ионной, полярной или легко поляризуемой связями.

Важную роль в диссоциации играет растворитель. Одни и те же вещества проявляют свойства сильных электролитов в одних растворителях и слабых – в других. Так, например, в воде хлороводород – сильный электролит, а в бензоле – слабый. Гидроксиды щелочных металлов полностью диссоциируют в воде, но различаются по силе в спиртовых растворах. Чаще всего наибольшая степень диссоциации проявляется в растворителях с большой диэлектрической проницаемостью (ε), высокой сольватирующей способностью и малой вязкостью. К таким растворителям в первую очередь относится вода.

Механизм электролитической диссоциации согласуется со схемой приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2 Схема растворения и диссоциации хлорида калия

Из данной схемы видно, что продукты диссоциации электролита (ионы) в результате электростатического взаимодействия с растворителем образуют сольваты или в случае воды – гидраты.

ЛЕКЦИЯ № 5

«РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ»

1.Электролитическая диссоциация

Электролитическая диссоциация – это распад вещества на ионы под действием полярных молекул растворителя.

По способности распадаться на ионы электролиты делятся на сильные и слабые. Это различие носит принципиальный характер, так как для описания ряда свойств сильных и слабых электролитов применяются различные математические зависимости.

В соответствии с положением в периодической таблице элемента, образующего соответствующий электролит, к сильным электролитам относятся:

1) Основания – I-группа, II-группа начиная с Са(ОН) 2

и III-группа Тl ОН;

2) Кислоты – V-группа НNО 3 , VI-группа Н 2 SО 4 и Н 2 SеО 4 ,

VII-группа НСl, НСlО 4 , НСlО 3 и соответствующие кислоты для брома и йода;

3) Соли – все хорошо растворимые.

Физический смысл: Газовая постоянна я численно равна работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К

В системе СГС Газовая постоянная равна:

Удельная Газовая постоянная равна:

В формуле мы использовали:

Универсальная газовая постоянная (постоянная Менделеева)

Постоянная Больцмана

Число Авогадро

Закон Авогадро - В равных объемах различных газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Из Закона Авогадро выводится 2 следствия:

Следствие 1 : Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем

В частности, при нормальных условиях (T=0 °C (273К) и p=101,3 кПа) объём 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объём называют молярным объёмом газа Vm. Пересчитать эту величину на другие температуру и давление можно с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона

1) Закон Шарля:

2) Закон Гей-Люссака:

3) Закон Боля-Мариотта:

Следствие 2 : Отношение масс одинаковых объемов двух газов есть величина постоянная для данных газов

Эта постоянная величина называется относительной плотностью газов и обозначается D. Так как молярные объемы всех газов одинаковы (1-е следствие закона Авогадро), то отношение молярных масс любой пары газов также равна этой постоянной:

В Формуле мы использовали:

Относительная плотность газа

Молярные массы

Давление

Молярный объем

Универсальная газовая постоянная

Абсолютная температу

Закон Бойля Мариотта - При постоянной температуре и массе идеального газа произведение его давления и объёма постоянно.

Это означает, что с ростом давления на газ его объем уменьшается, и наоборот. Для неизменного количества газа закон Бойля - Мариотта можно также интерпретировать следующим образом: при неизменной температуре произведение давления на объем является величиной постоянной. Закон Бойля - Мариотта выполняется строго для идеального газа и является следствием уравнения Менделеева Клапейрона. Для реальных газов закон Бойля - Мариотта выполняется приближенно. Практически все газы ведут себя как идеальные при не слишком высоких давлениях и не слишком низких температурах.

Чтобы было легче понять Закон Бойля Мариотта представим, что вы сдавливаете надутый воздушный шарик. Поскольку свободного пространства между молекулами воздуха достаточно, вы без особого труда, приложив некоторую силу и проделав определенную работу, сожмете шарик, уменьшив объем газа внутри него. Это одно из основных отличий газа от жидкости. В шарике с жидкой водой, например, молекулы упакованы плотно, как если бы шарик был заполнен микроскопическими дробинками. Поэтому вода не поддается, в отличие от воздуха, упругому сжатию.

Так же есть:

Уравнение Менделеева Клапейрона:

Закон Шарля:

Закон Гей Люссака:

В законе мы использовали:

Давление в 1 сосуде

Объем 1 сосуда

Давление во 2 сосуде

Объем 2 сосуда

Закон Гей Люссака - при постоянном давлении объём постоянной массы газа пропорционален абсолютной температуре

входящая в уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона) и численно равная работе расширения 1 моля идеального газа в изобарическом процессе при увеличении температуры газа на 1 К.

В 1874 году Д. Менделеев вычислил значение константы в уравнении Менделеева-Клапейрона (уравнении состояния идеального газа) для одного моля газа, используя закон Авогадро, согласно которому 1 моль различных газов при одинаковом давлении и температуре занимает одинаковый объём ().

В некоторых научных кругах эту постоянную принято называть постоянной Менделеева . Обозначается латинской буквой . Входит в уравнение состояния идеального газа . Входит в формулу для коэффициента диффузии сферических броуновских частиц В Международной системе единиц (СИ) универсальная газовая постоянная равна Дж ⁄ (моль∙К) . В системе СГС универсальная газовая постоянная равна Эрг ⁄ (моль∙К) . Удельная газовая постоянная (R/M) для сухого воздуха: Дж ⁄ (кг∙К) Универсальная газовая постоянная выражается через произведение постоянной Больцмана на число Авогадро . Универсальная газовая постоянная более удобна при расчетах, когда число частиц задано в молях. , также известный как моляра , универсальный или идеальной газовой постоянной , обозначаемой символом R или R и эквивалентно постоянная Больцмана. Но выраженная в единицах энергии на приращение температуры на моль , то есть давление-объем продукта, а не энергии на прирост температуры на частицу . Константа также комбинацией констант из закона Бойля, закон Шарля, закон Авогадро и закон Гей-Люссака. Этофизическая константа, которая фигурирует во многих фундаментальных уравнениях в физических науках, таких как закон идеального газа и уравнение Нернста. Физически константа газа является константой пропорциональности. Связана с соотношением энергетического масштаба в физике с температурным масштабом, когда рассматривается моль частиц при указанной температуре. Таким образом, значение газовой константы в конечном счете происходит от исторических решений и аварий в установлении энергетических и температурных масштабов. Также аналогичная историческая установка значения молярной шкалы, используемой для подсчета частиц. Последний фактор не учитывается в величине постоянной Больцмана, что делает аналогичную работу приравниванием линейной энергии и температурных шкал. Значение газовой постоянной 8,314 4598 (48) J⋅mol -1 ⋅K -1 Две цифры в круглых скобках - это неопределенность (стандартное отклонение) в последних двух цифрах значения. Относительная неопределенность составляет 5,7 × 10 -7 . Некоторые полагают, что это может быть уместно назвать символ R Реего константа в честь французского химика Анри Виктора Реньо, чей точный экспериментальных данные были использованы для расчета раннего значения константы; однако точная причина для первоначального представления константы буквой R неуловима. Газовая постоянная происходит в законе идеального газа, а именно: {\ displaystyle PV = nRT = mR _ {\ rm {specific}} T \, \!} где P - абсолютное давление (единичные паскали СИ), V - объем газа (единица единицы единицы измерения SI), n - количество газа (единицы единицы СИ), m -