Кипение и замерзание растворов

Следствием снижения давления насыщенного пара растворителя над раствором является повышение температуры кипения по сравнению с чистым растворителем и понижение температуры его кристаллизации (замерзания). Часто из растворов переходит в пар при кипении и кристаллизуется при замерзании только растворитель, вследствие чего концентрация раствора по мере его кипения или замерзания возрастает. Это, в свою очередь, приводит к ещё большему повышению температуры кипения и понижению температуры замерзания раствора. Таким образом, раствор, в отличие от чистого растворителя, кипит или замерает не при постоянной температуре, а в некотором интервале температур.

Если раствор кипит, то начало температурного интервала называют температурой кипения раствора, а конец − температурой конденсации.

Если раствор замерзает, то начало температурного интервала называют температурой кристаллизации, а конец − температурой плавления.

Жидкость начинает кипеть при той температуре, при которой давление её насыщенного пара достигает величины внеш­него давления.

Вода при давлении 101 325 Па начинает кипеть при 100 °С потому, что давление насыщенного пара равно 101 325 Па. Поскольку при данной температуре давление насыщенного водяного пара над раствором будет ниже, чем над растворителем, то при 100 °С раствор не закипает. Температура кипения водного раствора больше 100 °С, причём тем больше, чем выше концентрация раствора.

При замерзании жидкостей кристаллизация начинается при той температуре, при которой давление насыщенного пара над жидкой фазой становится равным давлению насыщенного пара над твёрдой фазой.

Вода замерзает при 0 °С потому, что при этой температуре давление насыщенного пара воды над жидкостью и надо льдом одинаково и равно 0,61 кПа.

Для разбавленных растворов повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания не зависит от природы растворенного вещества и прямо пропорционально количеству вещества n:

(45)

где К_Э − эбулиоскопическая1 постоянная, равная

, (46)

где К_К − криоскопическая2 постоянная, равная

,

где λ_исп , λ_плав – соответственно удельные теплоты испарения и плавления растворителя, Дж/г;

Т_исп , T_плав − соответственно температуры испарения и плавления растворителя.