Материал: 5677

Misce. Da. Signa. По 1 столовой ложке 3 раза в день.

Для приготовления такого раствора 5 г NaBr и 5 г KBr растворяют в воде до получения 200 мл раствора.

3. В объёмных процентах, показывающих объёмное содержание растворённого вещества в 100 мл раствора.

Например:

Pp.: Sol. Hуdrogenil peroxydi dilutae 5,0 Spiritus aethylici 950 5,0

Misce. Da. Signa. По 10 капель в ухо.

Для приготовления данной прописи пероксид и спирт берут по указанному объёму.

В современной медицинской практике применяют и другие способы выражения количества лекарственных препаратов в рецептах, однако выражение концентрации лекарственных веществ в процентах наиболее распространено.

2.4. Свойства разбавленных растворов. Закон Рауля. Криоскопия, эбулиоскопия

Между молекулами жидкости действуют силы притяжения, которые образуют внутреннее молекулярное поле сил, жидкости, характеризующиеся одинаковыми межмолекулярными полями, смешиваются неограниченно, при их смешивании не выделяется и не поглощается тепло, общий объём равен сумме объёмов исходных жидкостей и свойства смеси изменяются пропорционально составу. Жидкие смеси, обладающие такими свойствами, называются идеальными растворами. Приготовление же реальных растворов сопровождается либо поглощением (растворение NaC1 в Н2О), либо выделением тепла (растворение Н2SO4 в Н2О), изменением объёма и т. д. Это обусловлено тем, что в природе практически не существует двух жидкостей, молекулярные силовые поля которых были бы совершенно одинаковыми. Однако реальные растворы с предельно малой концентрацией растворённого вещества можно считать идеальными, поскольку взаимодействие между молекулами растворённого вещества в них практически отсутствует.

Рассмотрим некоторые свойства идеальных растворов.

Из опыта известно, что температура кипения растворов выше температуры кипения чистых растворителей. Чем это объясняется? Давление насыщенных паров над какой-либо жидкостью при постоянной температуре является

21

постоянной величиной. При добавлении к жидкости какого-нибудь нелетучего соединения между eгo молекулами и молекулами растворённого вещества возникает взаимодействие, приводящее к образованию гидратов (растворитель – вода) или сольватов (неводный растворитель). Связывание молекул растворителя с молекулами растворённого вещества препятствует переходу молекул растворителя в парообразную фазу. Поэтому при одной и той же температуре упругость паров растворителя над раствором будет меньше, чем над чистым растворителем. Начинают кипеть растворы тогда, когда упругость их паров достигает внешнего давления, а следовательно, растворы закипают при более высокой температуре.

Французский химик Рауль, исследуя зависимость между давлением насыщенного пара и температурами кипения и замерзания растворов, установил закон, который позволяет рассчитать, на сколько повышается температура кипения или на сколько понижается температура замерзания растворов по сравнению с чистыми растворителями. Закон Рауля формулируется так: повышение температуры кипения, как и понижение температуры замерзания разбавленных растворов, пропорционально концентрации растворенного вещества.

Согласно закону Рауля, повышение температуры кипения

tk = E· m,

где m – моляльная концентрация вещества; Е – эбулиоскопическая константа. Если m = 1, то tk = Е, т.е. эбулиоскопическая константа показывает, на

сколько повышается температура кипения раствора, если в 1000 г растворителя содержится 1 моль вещества. В этом и заключается физический смысл эбуллиоскопической константы. Опыт также показывает, что температура замерзания растворов ниже температуры замерзания соответствующих чистых растворителей.

Температура замерзания воды, как и любого водного раствора, называется температура, при которой лёд, жидкая вода и пар находятся в динамическом равновесии. Чем выше концентрация раствора , тем ниже температура его замерзания по сравнению с чистым растворителем. По закону Рауля, понижение температуры замерзания раствора

t3 = mK,

где m – моляльная концентрация раствора; K – криоскопическая константа.

Если m = 1, то t3 = K, т.е. криоскопическая константа показывает, на сколько понижается температура замерзания раствора, если в 1000 г

22

растворителя содержится 1 моль вещества.

Криоскопическая константа так же, как и эбулиоскопическая, не зависит от природы растворённого вещества, а зависит от природы растворителя. Эбулиоскопическая константа для воды = 0,510 С, для бензольных растворов Е = 2,50 С, для хлороформа Е = 3,80 С. Криоскопическая константа для

Следует отметить, что закон Рауля справедлив для разбавленных растворов неэлектролитов, в растворах электролитов наблюдается отклонение от закона, причём с повышением концентрации вещества отклонение опытных данных от расчётных увеличивается.

Измеряя температуры замерзания или температуры кипения растворов неэлектролитов, по закону Рауля можно рассчитать молекулярную массу растворённого вещества.

Метод определения молекулярной массы вещества, основанной на измерении повышения температуры кипения растворов, называется эбуллиоскопическим, основанным на измерении понижения температуры замерзания растворов – криоскопическим. Расчёт ведут по формулам:

М=

М=

где М – искомая молекулярная масса вещества; К и Е – соответственно криоскопическая и эбуллиоскопическая константы; – навеска растворённого вещества, г; – масса растворителя, г.

Эбулиоскопией можно пользоваться тогда, когда растворённое вещество нелетучее и растворитель не разлагаются при кипении раствора. Метод криоскопии более удобен, поскольку при температуре замерзания растворов растворённые вещества не разрушаются. Оба метода иногда применяют для определения молекулярных масс биологически активных веществ. Кроме того, криоскопия так же, как и эбулиоскопия, применяется для определения активности ионов в растворах слабых электролитов. Данные по определению активности можно использовать для расчёта осмотического давления, степени электролитической диссоциации, константы нестойкости, а также для расчёта относительного понижения давления насыщенного пара растворителя.

23

2.5. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Роль осмоса в биологических процессах

Процесс проникновения молекул растворённого вещества между молекулами растворителя, в результате которого концентрация раствора выравнивается, называется диффузией. Это явление обусловлено тепловым движением молекул растворённого вещества. Если же в сосуд А поместить чистый растворитель – воду, а в сосуд В – водный раствор сахара и внизу закрепить полупроницаемую перегородку (проницаемую для молекул воды и непроницаемую для молекул сахара), то вода из сосуда А будет переходить в сосуд В, а молекулы сахара из сосуда В переходить не будут. Таким образом, в описанном опыте наблюдается односторонняя диффузия. Переход молекул растворителя в раствор через полупроницаемую перегородку называется осмосом. Причина этого явления заключается в следующем. Молекулы растворителя могут перемещаться через перегородку в обоих направлениях, но скорость их перемещения будет разной, поскольку растворитель содержит молекулы только растворителя, в растворе же молекулы растворителя сольватационно связаны с растворённым веществом и поэтому их концентрация меньше. Для того чтобы концентрации стали равными, молекулы растворителя (из чистого растворителя) должны с большей скоростью переходить в раствор, чем из раствора в растворитель. Давление, которое необходимо приложить, чтобы скорости обоих процессов стали равными, называется осмотическим. Существует и другое определение: давление, которое необходимо приложить к полупроницаемой перегородке (на 1 см2), чтобы растворитель не проникал через неё, называется осмотическим давлением раствора. Осмотическое давление возникает только тогда, когда раствор отделяется от растворителя полупроницаемой перегородкой. Поэтому осмотическое давление следует рассматривать не как свойство растворённого вещества, растворителя или раствора, а как свойство системы, состоящей из раствора, растворителя и разделяющей их полупроницаемой перегородки (мембраны). В процессе осмоса растворитель перемещается через мембрану от раствора менее концентрированного к раствору более концентрированному.

Расчёты показали, что осмотическое давление в разбавленных растворах подчиняется законам, применяемым к идеальным газам. Эта закономерность, впервые установленная Вант-Гоффом в 1866 г., формулируется следующим образом: осмотическое давление раствора равно давлению, которое производило

24

бы растворённое вещество, находясь при той же температуре в газообразном состоянии, и занимая объём, равный объёму раствора. Математически закон Вант-Гоффа записывается так:

р = СRT,

где р – осмотическое давление; R – универсальная газовая постоянная; С – молярная концентрация; Т – абсолютная температура.

При растворении электролитов количество частиц в растворе увеличивается по сравнению с исходным количеством молекул за счёт диссоциации последних. Поэтому растворы электролитов не подчиняются закону Вант-Гоффа. Для корректирования отклонения от закона был введён изотонический коэффициент i, названный коэффициентом Вант-Гоффа. Физический смысл изотонического коэффициента можно представить так. Пусть растворено N молекул вещества, из них N1 продиссоциировало на n ионов каждая, в результате чего в растворе образовалось N1n ионов, количество непродиссоциировавших молекул равно N – N1, а общее количество частиц в растворе (непродиссоциировавших молекул и ионов) равно (N – N1) + N1n. Изотонический коэффициент равен отношению общего количества частиц в растворе к исходному количеству молекул:

т.е. изотонический коэффициент показывает, во сколько раз увеличилось количество частиц в растворе по сравнению с исходным количеством молекул. Выражается изотонический коэффициент положительным числом. Для неэлектролитов i = 1, для электролитов i 1, а для растворов, в которых происходит полимеризация растворённого вещества, i 1.

Осмотическое давление в реальных растворах рассчитывают по формуле

р= iСRT.

Втаком виде закон Вант-Гоффа применим к разбавленным растворам неэлектролитов и к очень разбавленным растворам слабых электролитов.

Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются изотоническими. Однако поскольку осмотическое давление зависит от количества частиц растворённого вещества, то изотонические растворы одного и того же вещества должны иметь одинаковую концентрацию.

Вклетках роль полупроницаемой перегородки выполняет клеточная оболочка (протопласт), непроницаемая для растворённого вещества. Если клетку поместить в раствор, в котором концентрация вещества выше, чем в клетке, то

начнётся переход растворителя из клетки в раствор, клетка сморщится

25