Eritmalarning kolligativ xossalari. Eritma muzlash haroratining pasayishi. Krioskopiya. Nazariy qism

Eritmalarning kolligativ xossalari. Eritma muzlash haroratining pasayishi. Krioskopiya.
Nazariy qism

Uchmaydigan eritmalarning termodinamik xossalarini ularning kolligativ xossalari yoritib beradi. Kolligativ xossalar erituvchi tabiati va erigan modda konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘lib, erigan modda zarrachalari xossalariga bog‘liq emas. Bu xossalar quyidagilar:

1. 
   Erituvchi to‘yingan bug‘ bosimining eritma ustida nisbiy pasayishi;
   
2. 
   Eritma qaynash haroratining ko‘tarilishi;
   
3. 
   Eritma muzlash haroratining pasayishi;
   
4. 
   Osmos hodisasi.
   

Agar muvozanatda ikki faza (biri toza erituvchi, ikkinchisi esa erituvchi va erigan modda) bo‘lsa, kolligativ xossa namoyon bo‘ladi. Quyida shu xossalardan biri eritma muzlash haroratining pasayishini termodinamik talqin qilinadi. Buning uchun ikki fazadan (muz-eritma) iborat geterogen sistema ko‘rilib, undan quyidagi ifodalar yoziladi:
µ_q(p,T ) = µ _suyuq (p,T,N) (I.53)
qattiq faza suyuq faza
Raul qonuniga bo‘ysunuvchi eritma uchun bunday sistema
µ_q(p,T ) = µ* _suyuq (p,T) + RTlnN (I.54)
ko‘rinishga ega bo‘ladi va bu yerda N- to‘yingan suyuq eritmadagi erituvchining molyar qismi. Yuqoridagi tenglamadan
lnN = - (I.55)
kelib chiqadi. Bu tenglamaning o‘ng tomonida toza erituvchining suyuq va qattiq fazalardagi kimyoviy potensiallari farqi yozilganligi uchun, erituvchining molyar qotish energiyasi quyidagicha bo‘ladi:
Δ_qot = - RTlnN (I.56)
bu tenglamani Gibbs- Gelmgols tenglamasiga qo‘yilsa,
ΔG= - RTlnKp (I.57)
quyidagi hosil bo‘ladi:
(I.58)
bu tenglama qattiq erituvchilar uchun Shreder tenglamasining differensial ko‘rinishini ifodalaydi. Shreder tenglama qattiq erituvchilar uchun xos bo‘lib, eruvchanlikning haroratga bog‘liqligini ko‘rsatadi. Tenglamadagi Δ_qotN - erituvchining qotish entalpiyasini bildiradi. Shreder tenglamasini T=T₀ va N=N oraliqlargacha (ikkinchi komponentga bog‘liq emas) integrallansa, bu tenglamaning integral ko‘rinishi hosil bo‘ladi:
lnN =- (I.59)
Shreder tenglamasi ideal yoki cheksiz suyultirilgan eritmalarda eritma muzlash haroratining pasayishi erigan moddaning molyar qismiga bog‘liqligini ko‘rsatadi.
Agar N_B « 1 bo‘lsa, ya’ni N_B intilgan holat uchun
lnN_A = ln(1-N_B) = -N_B (I.60)
ifoda hosil bo‘ladi va bu juda suyultirilgan eritma uchun ta’luqli bo‘ladi. Bu qiymatni oxirgi tenglamaga qo‘yilsa,
T_o – T = _qot (I.61)
kelib chiqadi, bu yerda T_o- toza erituvchining muzlash harorati, T-eritmaning muzlash harorati. Juda suyultirilgan eritmalarda T T_o bo‘lganligi uchun quyidagi ifoda yoziladi:
ΔT_muz (I.62)
bu tenglamada eritma konsentratsiyani ifodalashda mol qismdan molyal konsentratsiyaga o‘tilsa, suyultirilgan eritmalar uchun muzlash haroratining pasayishi quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi.
ΔT_{muz =} (I.63)
bu yerda: m - eritmaning molyal konsentratsiyasi, M_A - erituvchining molekulyar massasi.
Berilgan erituvchi uchun kvadrat qavs ichidagi barcha kattaliklar O‘zgarmas bo‘lganligi uchun kvadrat qavs ichidagi ifoda K bilan belgilanadi.
K = (I.64)
K- proporsionallik koeffitsiyenti bo‘lib, krioskopik konstanta deyiladi. U holda oxirgi tenglama quyidagicha ifodalanadi:
ΔT_muz = K·m (I.65)
Krioskopik konstantaning fizik ma’nosi eritma qotish haroratining molyal pasayishidir. K-berilgan erituvchi uchun O‘zgarmas kattalik bo‘lib, erigan modda tabiatiga bog‘liq emas. Ba’zi erituvchilarning krioskopik konstantalari I.13-jadvalda keltirilgan.