Giải pháp lý tưởng. Luật của Raul và cuộc điều tra của nó. Sơ đồ pha của nước và dung dịch nước. Khái niệm thẩm thấu, phương trình Vant-gooff. Giải pháp pha cân bằng pha với nồng độ cao hơn

TÔI. . Giới thiệu.

Tại bài học cuối cùng, bạn đã viết thư cho chủ đề "Các lớp cơ bản của các chất vô cơ". Kết quả của công việc này là sau ...

Cho đến nay, chúng tôi đã nói về cá nhân, các chất riêng lẻ, giờ đây chúng tôi chuyển sang việc xem xét các hệ thống đa phương gồm gồm 2 hoặc nhiều chất.

Chủ đề của các lớp học ngày nay của chúng tôi "sự tập trung của các giải pháp" .- ghi lại chủ đề trong máy tính xách tay

II. . Kiểm tra kiến \u200b\u200bthức và khái quát hóa.

Hãy bắt đầu với những gì bạn trả lời các câu hỏi sau:

1 Những gì được gọi là giải pháp?

(Giải pháp- Đây là một hệ vi lý đồng nhất gồm 2 bộ phận trở lên (linh kiện), số lượng tương đối có thể thay đổi trong các giới hạn khá rộng.)

2. Tại sao chúng ta gọi một hệ thống đồng nhất và hóa lý?

(Đồng nhấtbởi vì Tất cả các thành phần đều ở một trạng thái tổng hợp.)

3 . Gì?

(Các giải pháp là rắn, lỏng, khí. Ví dụ về các giải pháp rắn - hợp kim kim loại, không khí khí gasous).

Hệ thống hóa lý hóa lý là giải pháp vì

NHƯNG) Sự đồng nhất của các giải pháp làm cho chúng rất giống với các hợp chất hóa học;

B) Việc giải phóng nhiệt trong việc hòa tan các chất nhất định cũng chỉ ra sự tương tác hóa học giữa dung môi và chất hòa tan.

TRONG) Sự khác biệt giữa các dung dịch từ các hợp chất hóa học là thành phần của dung dịch có thể thay đổi theo giới hạn rộng. Khi chất được hòa tan, các tính chất hóa học có thể có được, không thể hiện rõ trong một mẫu riêng lẻ.

G.) Ngoài ra, nhiều tính chất của các thành phần riêng lẻ của nó có thể được tìm thấy trong các thuộc tính của dung dịch, không được quan sát trong trường hợp hợp chất hóa học.

Sơ đồ hồ sơ:

Các giải pháp

Dấu hiệu của các dấu hiệu

Hệ thể vật lý của hệ thống hóa học

(hỗn hợp cơ học) (hợp chất hóa học)

Vô thường của thành phần - sự đồng nhất của thành phần

Biểu hiện của cá nhân - phân bổ Q do

tính chất của các thành phần của sự hủy diệt và giáo dục của các kết nối

Sự vô thường của thành phần của các giải pháp mang nó đến cơ học theo cách này, các giải pháp chiếm vị trí trung gian giữa hỗn hợp cơ học và các hợp chất hóa học.

4. Những chất là dung môi? Hoặc cách xác định chất nào trong dung dịch là dung môi, và chất hòa tan?

(Dung môi. Thành phần này của giải pháp được xem xét, ở dạng thuần túy trong cùng một trạng thái tổng hợp là giải pháp kết quả. Nếu cả hai thành phần trước khi chuẩn bị dung dịch nằm trong cùng một trạng thái tổng hợp, sau đó dung môi được coi là một chất được lấy trong nhiều hơn (ví dụ, rượu và nước).

5. Chúng tôi phát hiện ra đó là một giải pháp, hòa tan và dung môi. Và quá trình giải thể là gì?

(Giải tán - Đây là quá trình phân phối đồng đều các hạt (phân tử, ion) của chất hòa tan giữa các phân tử dung môi.

6. Và chỉ? Có phải sự phá vỡ và giáo dục của các kết nối xảy ra khi hòa tan? Giải thích.

(Có, ví dụ, khi tinh thể bị hòa tan trong chất lỏng, sau đây là: [Hướng dẫn kết nối P.210]).

Khi tinh thể được giới thiệu vào chất lỏng, các phân tử riêng biệt được lấy từ bề mặt. Sau này do sự khuếch tán được phân bổ đều trong suốt khối lượng dung môi. Việc tách các phân tử khỏi bề mặt của chất rắn được gây ra, một mặt, các động tác dao động của riêng chúng và mặt khác, sự hấp dẫn từ các phân tử dung môi. Quá trình này sẽ phải tiếp tục cho đến khi hòa tan hoàn toàn bất kỳ số lượng tinh thể nào, nếu đồng thời không xảy ra quá trình đảo ngược - kết tinh. Phân tử làm cỏ vào dung dịch, chạm vào bề mặt của một chất không tan biến, một lần nữa bị thu hút bởi nó và là một phần của tinh thể.

7. Bạn nghĩ lượng chất có thể hòa tan ở nhiệt độ này là gì là vô hạn?

(Không. Khả năng của chất luôn bị giới hạn).

8 . Và làm thế nào để xác định có bao nhiêu chất có thể hòa tan với dữ liệu t, v?

(Lượng chất có thể hòa tan ở nhiệt độ nhất định ở một lượng dung môi nhất định được gọi là độ hòa tan).

Có một số phương pháp biểu thức hòa tan:

r hoặc mol chất hòa tan trong 1 DM 3 (1 L) P-RA - G / DM 3 P-RA (G / L R-RA) hoặc G V-VA trong 100 g dung môi - G / 100G và et .

Độ hòa tan của các chất khác nhau trong nước có thể thay đổi rất nhiều. Ví dụ: ở T \u003d 25, NaCl độ hòa tan trong H 2 O là 36 g 100 G H 2 O. Trong cùng điều kiện, độ hòa tan của AGCL chỉ là 0,00014 g 100 G H 2 O.

9 . Và nếu chúng ta thử tại T \u003d 25 giây trong 100 g H 2 o Hòa tan 40 g NaCl?

(Không, chúng tôi sẽ không hoạt động, bởi vì mỗi chất có giới hạn hòa tan riêng của nó trong H 2 O. Trong các điều kiện này, chỉ có 36 g NaCl trong 100 g H 2 O được hòa tan và 4 g sẽ vẫn như tinh thể (kết tủa).

10. Và tên của giải pháp ở nhiệt độ này là chất này không còn được hòa tan là gì?

(Bão hòa. Nếu chất này vẫn có thể được hòa tan trong dung dịch này, thì nó được gọi là không bão hòa.).

Từ nói nó theo đó

III. . Giải thích về một tài liệu mới.

Nồng độ của chất trong dung dịch bão hòa bằng với độ hòa tan của nó, nồng độ của chất không sử dụng luôn nhỏ hơn kích thước của độ hòa tan.

Bạn có nghĩ rằng sự hòa tan của các chất phụ thuộc vào bất kỳ điều kiện nào? Giải thích.

(Vâng. Độ hòa tan của hầu hết các chất rắn với sự gia tăng nhiệt độ tăng. Đối với khí và chất lỏng, nó thường là ngược lại.

Và những giải pháp nào được gọi là pha loãng và tập trung?

(Phân chia các giải pháp về pha loãng và tập trung - có điều kiện. Ví dụ, axit sulfuric đậm đặc chứa 98% H 2 so 4 và 2% H 2 O. 40% dung dịch axit này đã được coi là pha loãng. Đồng thời, HCl tập trung RR chỉ chứa 36% HCl. Pha loãng có thể được coi là các dung dịch trong 1 DM 3 (L) trong đó không quá 1 mol chất hòa tan được chứa.

Các phương pháp biểu hiện định lượng của các giải pháp có tầm quan trọng lớn đối với hóa học và công nghệ. Để xem xét mà chúng ta đi.

Phương pháp thể hiện thành phần định lượng của các giải pháp.

Các lượng của chất hòa tan và dung môi có thể được đo bằng các đơn vị khác nhau. Về vấn đề này, có một số cách để thể hiện thành phần.

1. Phân số khối lượng chất tan

Phân số đại chúng w. Nó cho thấy khối lượng của chất hòa tan được chứa trong 100 g dung dịch.

Cần phải nhớ rằng M P-Ra \u003d M R R.V-VA + M

Thí dụ: Có bao nhiêu g đường phải được hòa tan trong 500g nước để chuẩn bị một dung dịch với một phần khối lượng 5% ?.

Phán quyết: Biểu thị lượng đường cần thiết thông qua x, sau đó

m r.v-va \u003d x

m p-ra \u003d x + m h 2 o \u003d x + 500

2. Nồng độ dung dịch mol

Nồng độ mol với m Cho thấy lượng chất hòa tan? Trong MOL, được chứa trong 1 DM 3 (1L) của RR.

Tính toán dựa trên công thức:

Thí dụ: Nồng độ mol của glucose p-ra trong 500 cm 3 có chứa glucose 2g c 6 h 12 o 6 là bao nhiêu?

Phán quyết: Nhớ lại rằng lượng chất được tính như thế nào

Sau đó với m \u003d \u003d mol / dm 3.

Thí dụ: Phần khối lượng của sucrose trong dung dịch là 10%. Nồng độ mol của sucrose là gì, nếu mật độ của dung dịch là 1,1g / cm 3.

Phán quyết: Đặt V P-RA \u003d 1 DM 3 hoặc 1L, sau đó 1 DM 3 có khối lượng 1100g và M sucrose là:

x \u003d 110g; M (C 12 H 22 O 11) \u003d 342 g / mol,

sau đó với m \u003d \u003d 0,322 mol / dm 3

Trả lời: 0,322mol / DM 3

3. Nồng độ tương đương mol (bình thường).

Để hiểu rõ hơn về bản chất của phương pháp này, hãy xem xét một số khái niệm cơ bản.

Tương đương Được gọi là một hạt thật hoặc có điều kiện có thể thay thế, gắn, giải phóng hoặc là bất kỳ ion hóa tương đương nào khác của một ion hydro trong các phản ứng trao đổi axit hoặc ion hoặc một trong oxy hóa-giàn. Phản ứng.

Ví dụ, tương đương với kali hydroxit và axit hydrochloric sẽ là phân tử con và hcl, axit sulfuric, tương ứng? H 2 Vì vậy, 4 phân tử

HCL + NaOH \u003d NaCl + H 2 O

2HCL + CA (OH) 2 \u003d CACL 2 + 2H 2 O

3HCL + AL (OH) 3 \u003d ALCL 3 + 3H 2 O

Trong phản ứng đầu tiên, một ion hydro tương đương với phân tử NaOH; Trong phản ứng thứ hai, một nửa hạt có điều kiện của phân tử Ca (OH) 2 tương đương với một hydro; Trong phản ứng thứ ba, tương đương là một phần ba các phân tử al (OH).

Yếu tố tương đương -số lượng chỉ ra tỷ lệ của hạt thực X tương đương với một ion hydro trong phản ứng axit-axit này hoặc một electron - trong phản ứng khử oxi này.

Yếu tố tương đương của chất x được biểu thị để f eq (x).

Trong các phản ứng được đưa ra:

f ekv (NaOH) \u003d 1; F eq (ca (oh) 2) \u003d 1/2; F ekv (al (oh) 3) \u003d 1/3.

Trong tất cả trường hợp:

f eq (axit) \u003d 1 / cơ bản;

f eq (cơ sở) \u003d 1 / axit;

f eq ( muối) \u003d 1 / số cation * hóa trị tôi);

f eq (oxy hóa) \u003d 1 / số lượng được thông qua e

f EQ (Tác nhân giảm) \u003d 1 / số lần loại bỏ e.

Khối mol của tương đương với chất x bằng nhau:

Sản phẩm của hệ số tương đương của chất x trên khối lượng mol của nó.

M eq (x) \u003d f eq (x) * m (f). Nó có nghĩa là

M eq (NaOH) \u003d 1 * 40 \u003d 40g / mol;

M eq (ca (oh) 2) \u003d 1/2 * 74 \u003d 37 / mol;

M eq (al (oh) 3) \u003d 1/3 * 78 \u003d g / mol.

Số lượng của chất tương đương bằng với khối lượng của chất x chia cho khối lượng phân tử (mol) của tương đương.

Ví dụ,

Nồng độ mol của tương đương với chất x (bình thường)và nó được thể hiện trong mole-eq / dm 3.

Nồng độ mol của tương đương - Tỷ lệ của lượng chất tương đương với thể tích của dung dịch.

Ch \u003d, trong đó v- âm lượng trong DM 3

Thí dụ: Trong 1 DM 3 nước, 150 g nước đã được hòa tan. Mật độ của dung dịch kết quả là 1,1g / cm 3. Xác định nồng độ mol của tương đương (bình thường).

Phán quyết:Khối lượng của dung dịch kết quả: 1000 + 150 \u003d 1150g

V P-RA \u003d 1150 / 1,1 \u003d 1045 cm 3 \u003d 10,45 DM 3

Eq. (H 2 So 4) \u003d m. (H 2 So 4) / m EQ. (H 2 So 4)

Eq. (H 2 So 4) \u003d 150/49 \u003d 3.06Mol-EQ.

Với eq. . (H 2 so 4) \u003d? eq. (H 2 So 4) / V \u003d \u200b\u200b3.06 / 1.045 \u003d 2,93MOL-EQ / DM 3

Trả lời: CH \u003d 2,93 MOL-EQ / DM 3

3. Giải pháp Molancy.

Molyquality của giải pháp - Lượng chất hòa tan rơi trên 1 kg dung môi.

CM - Chỉ định; Nó được thể hiện bằng mol / kg.

Cm \u003d.

Thí dụ: Phần khối lượng của kali hydroxit trong dung dịch là 10%. Tính toán sự cầu nguyện của giải pháp.

Phán quyết: Phần khối lượng 10% cho thấy nhưng cứ sau 90 g nước chiếm 10 g con. Chúng tôi tính khối lượng kali hydroxit trên 1 kg nước.

10g ----- 90g nước,

X r ------- 1000g nước;

X \u003d 10.000 / 90 \u003d 111g.

R.v-va \u003d 111 / 59g / mol \u003d 2 mol.

Cm \u003d 2 mol / 1kg \u003d 2mol / kg.

4. Moled chia sẻ.

Moled Share. - Đây là tỷ lệ của lượng chất hòa tan đến tổng lượng chất và dung môi hòa tan.

Biểu thị như n r.v. \u003d

Trước nhiệm vụ, bạn phải nói rằng n r.v. + n р-la \u003d 1

Phán quyết:Chúng tôi tìm thấy lượng iốt và carbon tetrachloride trong giải pháp này:

? (J 2) \u003d 20g / 254g / mol \u003d 0,079mol

? (CCL 4) \u003d 500g / 154g / mol \u003d 3,25mol

N (j 2) \u003d 0,079 / (0,079 + 3.25) \u003d 0,024

N (CCL 4) \u003d 1-0,024 \u003d 0,976

Trả lời: 0,024; 0,976.

6. chủ đề.

Tiêu chuẩn.- Đây là lượng gram chất lượng rắn chứa trong 1 ml dung dịch, tức là.

D / s: Giải quyết các nhiệm vụ:

1.1.33 của clorua nhôm được hòa tan trong 200 cm 3 nước. Mật độ của dung dịch kết quả là 1,05 g / cm 3. Tính toán phần khối lượng của chất hòa tan, nồng độ mol, cầu nguyện, nồng độ mol của các phân số mol tương đương của nhôm và nước clorua.

2. Có sở hữu các nhiệm vụ và bài tập về Glinka cho hóa học nói chung "P.103 số 391-398,408.413.418.414.424.428.

Giải pháp Gọi một hệ thống đồng nhất bao gồm một số thành phần, tức là. Giáo dục của hai hoặc nhiều chất riêng lẻ. Theo định nghĩa của Gibbs: giải pháp là một giai đoạn của thành phần biến . Có điều kiện Thành phần của dung dịch được chia thành dung môi (Thành phần có trong hệ thống với số lượng tương đối lớn hơn) và tan (Các thành phần khác). Giải pháp sẽ được hoàn hảoNếu sự hình thành của nó không đi kèm với sự giảm âm lượng của nó, cũng như giải phóng hoặc hấp thụ nhiệt. Giải pháp lý tưởng tuân theo luật của Raoul (xem bên dưới) ở tất cả các nồng độ và tất cả các nhiệt độ. Thực tế Các giải pháp do hiện tượng của Hiệp hội, phân ly, khả năng hòa tan, vv Không sở hữu các thuộc tính trên. Nhưng trong trạng thái pha loãng mạnh, cũng như, nếu chúng được hình thành bởi thành phần hóa học và các tính chất vật lý tương tự như thành phần hóa học, do đó đang tiếp cận lý tưởng, do đó, có thể sử dụng các mẫu định lượng với một số tính gần đúng, mô tả điều kiện của các giải pháp lý tưởng.

Nó chỉ giải quyết các dung dịch trong đó dung môi là chất lỏng (thường xuyên nhất nước) và các chất hòa tan - khí, chất lỏng hoặc chất rắn. Kết cấudung dịch được đặc trưng bởi lượng chất hòa tan (các chất) trong một đơn vị số lượng dung dịch hoặc dung môi.

Thẩm thấu – Chuyển động tự phát của các phân tử dung môi thông qua màng bán thấm, tách các dung dịch nồng độ khác nhau, từ dung dịch nồng độ nhỏ hơn thành dung dịch có nồng độ cao hơn, dẫn đến độ pha loãng sau này. Là một màng bán thấm, thông qua các lỗ nhỏ chỉ có các phân tử dung môi nhỏ có thể được sử dụng và các phân tử hoặc ion lớn hoặc dung môi bị trì hoãn, thường là màng cellophane được sử dụng cho các chất trọng lượng phân tử cao, và đối với trọng lượng phân tử thấp, ferrocyanide đồng phim ảnh. Quá trình chuyển vào dung môi (thẩm thấu) có thể được ngăn chặn nếu có áp suất thủy tĩnh bên ngoài trên dung dịch có nồng độ lớn hơn (trong điều kiện cân bằng, nó sẽ được gọi là Áp suất thẩm thấu ký hiệu P). Để tính giá trị của P trong các giải pháp không chất điện phân, một thực nghiệm phương trình Vant-gooff:

p \u003d c r t, (4.1)

trong đó C là nồng độ mol của chất, mol / kg;

R - Universal Gas Dialental, J / MOL · K.

Lượng áp suất thẩm thấu tỷ lệ thuận với số lượng phân tử (trong trường hợp chung bằng số lượng hạt) của một hoặc nhiều chất hòa tan trong thể tích dung dịch này và không phụ thuộc vào bản chất và tính chất của dung môi. Trong các dung dịch chất điện giải mạnh hoặc yếu, tổng số hạt riêng lẻ tăng do sự phân chia các phân tử, do đó, hệ số tỷ lệ tương ứng được sử dụng để tính áp suất thẩm thấu để tính áp suất thẩm thấu. hệ số đẳng trương.

p \u003d i c r t, (4.2)

nơi mà tôi – hệ số đẳng trương được tính theo tỷ lệ của tổng số các ion và các phân tử điện phân bất thường đến số lượng ban đầu của các phân tử của chất này.

Vì vậy, nếu mức độ phân ly của chất điện phân, tức là. Tỷ lệ của số lượng phân tử gặp phải các ion đến tổng số phân tử tan đều bằng A và một phân tử điện phân làm tan rã ở n ion, sau đó là một hệ số đẳng trương được tính như sau:

tÔI. \u003d 1 + (n - 1) × A, ( tÔI. > 1). (4.3)

Đối với chất điện giải mạnh, bạn có thể lấy a \u003d 1 , sau đó tÔI. \u003d n, và hệ số tôi (cũng hơn 1) được gọi là hệ thống thẩm thấu.

Hiện tượng thẩm thấu có tầm quan trọng lớn đối với các sinh vật thực vật và động vật, vì vỏ của các tế bào của chúng liên quan đến các dung dịch của nhiều chất có tính chất của màng bán thấm. Trong nước sạch, tế bào sưng mạnh, trong một số trường hợp, cho đến khi vỡ vỏ, và trong các dung dịch có nồng độ mặn cao, ngược lại, giảm kích thước và nhăn nheo do mất nước lớn. Do đó, khi bảo quản các sản phẩm thực phẩm, một lượng lớn muối hoặc đường được thêm vào chúng. Các tế bào của vi sinh vật trong các điều kiện như vậy mất một lượng nước đáng kể và chết.

Áp suất thẩm thấu đảm bảo sự di chuyển của nước trong thực vật do chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa nước cốt tế bào của rễ cây (5-20 bar) và dung dịch đất, được pha loãng thêm khi tưới nước. Áp suất thẩm thấu xác định sự gia tăng của nước từ rễ lên đỉnh. Do đó, các tế bào của lá, mất nước, thẩm thấu hấp thụ nó từ các tế bào gốc, và sau này lấy nó từ các tế bào gốc.

Độ hòa tan của khí trong chất lỏng Khác nhau và phụ thuộc không chỉ về bản chất của khí và dung môi, mà còn về áp suất và nhiệt độ. Lượng khí hòa tan tỷ lệ thuận với áp suất của hơi hơi của nó ( luật Henry.). Độ hòa tan của khí được giảm bằng cách tăng nhiệt độ và sự hiện diện của các chất khác trong dung dịch.

Cân bằng giữa chất lỏng và hơi nước là năng động - giữa chúng có một sự trao đổi liên tục các phân tử (hạt), với số lượng các phân tử này đi qua đơn vị bề mặt của phần của cả hai giai đoạn trong điều kiện cân bằng như nhau (theo cả hai hướng) .

Dựa theo luật Raul.sự giảm tương đối trong áp suất của cặp dung môi (a) so với dung dịch chỉ ở phần mol của chất hòa tan trong chất lỏng (B), nghĩa là, nó được xác định bởi số lượng hạt của chất trong một đơn vị của khối lượng, nhưng không phụ thuộc vào các thuộc tính của chất hòa tan:

trong đó n là một phân số mol trong một giải pháp được xác định bởi công thức

, (4.5)

trong đó n là lượng chất của chất;

- áp suất của hơi bão hòa phía trên dung môi tinh khiết;

R A là áp suất của dung môi của dung môi so với dung dịch (ở cùng nhiệt độ).

Luật của Raul được thực hiện cho các giải pháp lý tưởng và pha loãng cao.

R a \u003d (tại t \u003d const), (4.6)

trong đó n a là một phần mol của một chất a trong dung dịch được xác định bởi công thức

. (4.7)

Phương trình đã cho (4.6) cho thấy áp suất của hơi nước dung môi trên dung dịch thực tế tỷ lệ thuận với tỷ lệ mol của dung môi trong dung dịch này.

Khi giải quyết các vấn đề liên quan đến sự bay hơi của giai đoạn đặc của chất nguyên chất, phương trình sau có thể được sử dụng:

(4.8)

trong đó P 1 và P 2 là áp suất của hơi ở nhiệt độ tuyệt đối T 1 và T 2, tương ứng;

- Nhiệt nốt của bay hơi (hóa hơi), được coi là hằng số trong phạm vi nhiệt độ này;

R là một hằng số khí phổ quát.

Chất lỏng lợn. Ở nhiệt độ đó, áp suất của hơi bão hòa trên nó đạt đến áp suất bên ngoài. Với nồng độ của chất không xả hòa tan trong đó, áp suất đôi áp suất của dung môi so với dung dịch giảm và dung dịch đang sôi ở nhiệt độ cao hơn dung môi sạch. Nuôi (thay đổi) điểm sôi Từ T 0 đối với một dung môi thuần túy để t để giải phóng các giải pháp, nó được tính bằng phương trình sau:

Dt kip \u003d t - t o \u003d k e · s m, in, (4.9)

trong đó dt kip là sự gia tăng điểm sôi của dung dịch, k;

Đến hệ số e-ebuliCopic, k kg · mol - 1;

Từ phương trình (4.9) có thể thấy rằng k e  \u003d dt của thiết bị. với m, b \u003d 1 mol / kg. Sự gia tăng điểm sôi phụ thuộc vào sự tập trung của giải pháp, tức là. Từ số lượng hạt trên mỗi đơn vị âm lượng, nhưng không phụ thuộc vào loại và thuộc tính của các hạt này.

Hệ số ePuloscopic chỉ phụ thuộc vào bản chất của dung môi và được xác định như sau:

, (4.10)

trong đó m A là khối mol của dung môi; g / mol;

DN là một nhiệt độ nốt ruồi của sự bay hơi của một dung môi tinh khiết.

Trong chừng mực , (4.11)

m a - khối lượng dung môi, g,

phương trình đó (4.9), có tính đến phương trình (4.11), bạn có thể viết:

. (4.12)

Phương trình kết quả (4.12) có thể được sử dụng để xác định khối lượng mol không xác định của chất hòa tan trong giá trị tìm thấy thực nghiệm của DT KIP.

Để tính toán để tăng điểm sôi của các dung dịch điện giải yếu hoặc mạnh, cần sử dụng khái niệm hệ số đẳng trương tôi đã đưa ra trong phần của áp suất thẩm thấu (xem phương trình 4.3). Sau đó, phương trình (4.9) có mẫu sau:

Dt kip \u003d k u · i · c m, v. (4.13)

Các giải pháp Đông cứng Ở nhiệt độ thấp hơn dung môi sạch, hậu quả của việc giảm áp suất của dung môi dung môi so với dung dịch. Cho các giải pháp loãng giảm nhiệt độ đông lạnh Từ T 0 đối với dung môi thuần túy để t để giải pháp phụ thuộc vào thành phần định lượng của giải pháp:

Dt z \u003d t 0 - t \u003d k đến · C m, b, (4.14)

nơi phó DT là giảm nhiệt độ đóng băng của dung dịch, K;

Đến K là một hệ số golycopic, K · kg · mol - 1;

Với m, b - nồng độ chất molaurous của chất trong, mol / kg.

Từ phương trình (4.14), nó tuân theo DT Z \u003d K với M, B \u003d 1 MOL / KG và độ giảm nhiệt độ của dung dịch của dung dịch chỉ được xác định bởi số lượng hạt trên mỗi đơn vị khối lượng của nó, nhưng không Không phụ thuộc vào bản chất của các hạt này.

,(4.15)

trong đó m A là khối mol của dung môi a, g / mol;

DN PL là nhiệt nốt nóng của sự tan chảy của một dung môi tinh khiết.

Nếu khối lượng của dung môi M và là khối lượng của chất hòa tan trong, thì

,(4.16)

trong đó m b là khối lượng của chất hòa tan trong, r;

M trong - khối lượng mol của chất hòa tan trong, g / mol;

m a - khối lượng dung môi, g.

Sau đó phương trình (4.14) có thể được viết:

 (4.17)

Phương trình (4.17) có thể được sử dụng trong xác định và tính toán khối lượng mol của chất không xác định để giảm nhiệt độ đóng băng dung dịch của nó ở một dung môi đã biết.

Nếu chất hòa tan phân hủy trong dung dịch trên các ion, thì sự gia tăng số lượng hạt do sự phân chia các phân tử của nó được tính đến thông qua việc quản lý hệ số đẳng trương I (xem phương trình 4.3):

Dt chán \u003d k đến · I · s m, v. (4.18)

Thí dụ

Một dung dịch cồn nước chứa 0,17 g cồn và 20 g không chứa nước ở nhiệt độ 0,354 0 C. Tính khối lượng mol của rượu nếu hệ số gasoscopic cho nước là 1,86 ° C · kg · mol -1.

Phán quyết

Để giải quyết, chúng tôi sử dụng phương trình (1.60):

Câu trả lời. M SP \u003d 46 g / mol.

Luật đầu tiên Konovalov.(Áp dụng cả các giải pháp lý tưởng và sai lệch lệch khỏi luật pháp): một hơi bão hòa trên dung dịch cân bằng của hai chất lỏng tương đối phong phú hơn bởi thành phần, việc bổ sung cho hệ thống làm tăng áp suất tổng thể của hơi nước (hoặc giảm điểm sôi). Do đó, khi sự bay hơi của một dung dịch hơi nước được làm giàu với một thành phần dễ bay hơi nhiều hơn và chất lỏng ít biến động hơn. Về sự khác biệt trong các tác phẩm của dung dịch và trạng thái cân bằng hơi nước, phương pháp tách hỗn hợp (chủ yếu là chất lỏng hữu cơ) được thành lập bằng cách chỉnh lưu. Lặp đi lặp lại các hoạt động bốc hơi - Ngưng tụ, bạn có thể nhận được các thành phần sạch sẽ. Trong thực tế, điều này được thực hiện trong các cột chưng cất.

Đối với các giải pháp đi chệch hướng đáng kể so với định luật của Raoul, về các đường cong áp suất của áp suất hơi trên dung dịch từ thành phần dung dịch thường có điểm tối đa hoặc tối thiểu. Trong các điểm cực đoan, thành phần của cặp trùng với thành phần của chất lỏng (luật thứ hai của Konovalova).Những hỗn hợp như vậy được gọi là azeotropic, Không thể phân chia chúng bằng chưng cất (cải chính).

Cho rất nhiều trong tự nhiên và vì lý do này, thực tế không pha trộn Chất lỏng áp suất áp suất của từng thành phần trên hỗn hợp bằng với áp suất của một cặp thành phần tinh khiết. Sau đó, tổng áp suất của hơi bằng với tổng áp suất của cặp bão hòa của cả hai thành phần ở trạng thái tinh khiết của nó (ở cùng nhiệt độ):

P \u003d r a + r v. (4.19)

Tuy nhiên, điểm sôi của hỗn hợp như vậy thấp hơn nhiệt độ sôi của mỗi chất lỏng riêng lẻ. Khách sạn này được sử dụng để chưng cất với hơi nước bằng cách sủi bọt thông qua chất lỏng không hỗn hợp với sự ngưng tụ sau tiếp theo của hơi phát triển quá mức. Chưng cất với hơi nước cho phép bạn lái đi các chất lỏng sôi cao ở nhiệt độ dưới 100 O C.

Cân bằng pha.

Bài giảng cuối cùng, chúng tôi đã xem xét một sự cân bằng hóa học, một trạng thái cân bằng không đổi, kết nối của nó với vv Các giá trị và các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi cân bằng.

Chem. Cân bằng là năng động, I.E. Cân bằng hai quá trình ngược lại. Một ví dụ khác về một trạng thái cân bằng động có thể phục vụ một người đàn ông tăng thang xuống xuống.

Cân bằng động được thực hiện khi hai quá trình đối diện được cân bằng. Cân bằng động MB. vật lý và hóa chất. Cân bằng pha được sử dụng như một ví dụ về trạng thái cân bằng vật lý, được thiết lập giữa các giai đoạn khác nhau của hệ thống. Chúng tôi cung cấp định nghĩa của giai đoạn.

Giai đoạn - Phần đồng nhất của hệ thống không đồng nhất (một phần có cùng thành phần và tính chất ở tất cả các điểm được tách ra khỏi các phần khác của bề mặt phần). Nếu chúng ta có một hệ thống bao gồm kết tủa và một giải pháp, thì đây là một hệ thống hai pha. Tương tự, bạn có thể xem xét hệ thống các cặp đường sắt. Nếu tốc độ bay hơi bằng với tốc độ ngưng tụ, thì hệ thống ở trạng thái cân bằng động.

Có ba trạng thái vật lý của chất - rắn, lỏng và khí. Giai đoạn chuyển tiếp - Chuyển từ giai đoạn này sang pha khác.

Hợp phần. Các hệ thống - một phần không thể thiếu của hệ thống như vậy, đó là một chất đồng nhất hóa học, có thể được cách ly khỏi hệ thống và có thể tồn tại ở trạng thái bị cô lập trong một thời gian dài. Ví dụ: na + và cl - không thể là thành phần. Các thành phần trong dung dịch natri clorua là NACL và NƯỚC. Các hệ thống trong số lượng các thành phần có thể được chia thành các hệ thống một thành phần, hai thành phần, ba thành phần, nhiều thành phần.

Biểu đồ nhà nước - Hình ảnh đồ họa của tất cả các trạng thái có thể của hệ thống nhiệt động lực học trong không gian của các thông số cơ bản của trạng thái (T, P, thành phần). Họ cho thấy các điều kiện cho sự tồn tại của một giai đoạn của một giai đoạn.

Xem xét sơ đồ tình trạng nước.

Trong điều kiện bình thường, nước tồn tại dưới dạng tinh thể (băng), chất lỏng và khí (cặp). Mỗi giai đoạn của nước này chỉ ổn định với sự kết hợp nhiệt độ và áp suất nhất định. Ví dụ, nếu ở áp suất khí quyển để tăng nhiệt độ đến 100 ° C, thì nước sẽ sôi và biến thành hơi nước (khí). Nếu áp suất thấp hơn khí quyển, sự chuyển đổi của chất lỏng thành các cặp sẽ được giữ ở nhiệt độ thấp hơn. Ở một số áp suất thấp, nước sôi và ở nhiệt độ phòng. Nếu áp suất cao hơn trong khí quyển, thì nước sẽ đun sôi ở nhiệt độ trên 100 ° C. Băng tan ở nhiệt độ 0 ° C và áp suất khí quyển, nhưng khi áp suất thay đổi, nhiệt độ tan chảy băng thay đổi.

Các sơ đồ pha tương ứng với cùng một pha. Dòng tương ứng với các điều kiện cân bằng pha. Wt - Melting Curve, TC - Đường cong sôi (ở áp suất 1 ATM TKIP \u003d 373 K), tại là một đường cong thăng hoa. Điểm C - Nhiệt độ phê bình - Trên điểm này, cặp nước không thể biến thành chất lỏng không tăng áp lực. Các cặp vợ chồng và chất lỏng chấm dứt để phân biệt.

Điểm tropina - băng, nước và hơi nước ở trạng thái cân bằng.

Bằng cách thay đổi nhiệt độ hoặc áp suất, bạn có thể thay đổi trạng thái của chất. Hãy để điểm 1. Hình ảnh trạng thái rắn của chất ở áp lực trên điểm ba. Khi chất được làm nóng ở áp suất không đổi, cơ thể sẽ liên tục di chuyển từ rắn thành trạng thái lỏng và khí. Nếu chúng ta làm nóng chất ở áp suất dưới điểm ba, chất sẽ chuyển sang các cặp mà không có sự hình thành độ lỏng trước đó - thăng hoa (thăng hoa)

Tính chất đặc biệt của nước: Với sự gia tăng áp lực, TPL giảm, với sự gia tăng áp lực, sự phá hủy liên kết hydro xảy ra, và sự hình thành pha lỏng dày đặc hơn xảy ra (thường là đối diện - với sự gia tăng áp suất, pha rắn dày đặc hơn được hình thành).

St -ing Supercooling - Nước ở trạng thái di chuyển.

Sơ đồ CO2 (Fremantle 1-C.287)

7. Tính toán hiệu ứng nhiệt của phản ứng trong điều kiện tiêu chuẩn: FE 2 O 3 (T) + 3 CO (G) \u003d 2 Fe (T) + 3 CO 2 (G), Nếu nhiệt độ của sự hình thành: FE 2 O 3 (t) \u003d - 821.3 KJ / MOL; CO (G ) \u003d - 110,5 KJ / MOL;

CO 2 (G) \u003d - 393,5 KJ / MOL.

FE 2 O 3 (T) + 3 CO (G) \u003d 2 Fe (T) + 3 CO 2 (G),

Biết tác dụng nhiệt tiêu chuẩn của đốt cháy các chất ban đầu và các sản phẩm phản ứng, chúng tôi tính toán tác dụng nhiệt của phản ứng trong điều kiện tiêu chuẩn:

16. Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng hóa học về nhiệt độ. Sự cai trị của Vant-gooff. Hệ số phản ứng nhiệt độ.

Phản ứng chỉ va chạm giữa các phân tử hoạt động, năng lượng trung bình vượt quá năng lượng trung bình của những người tham gia phản ứng.

Khi các phân tử được báo cáo bởi một số năng lượng kích hoạt E (năng lượng quá mức so với mức trung bình), năng lượng tiềm năng của sự tương tác của các nguyên tử trong các phân tử bị giảm, các liên kết bên trong các phân tử yếu đi, các phân tử trở nên phản ứng phản ứng.

Năng lượng kích hoạt không nhất thiết phải được tóm tắt, nó có thể được truyền đạt đến một phần của các phân tử bằng cách phân phối lại năng lượng trong quá trình va chạm của chúng. Theo Boltzmann, trong số các phân tử N có số lượng phân tử hoạt động sau đây n  với năng lượng cao  :

N n · e - e / rt  (1)

trong đó E là năng lượng kích hoạt cho thấy năng lượng dư thừa cần thiết, so với mức trung bình, phải có các phân tử để phản ứng có thể xảy ra; Các chỉ định còn lại được biết đến.

Với kích hoạt nhiệt cho hai nhiệt độ T 1 và T 2, tỷ lệ hằng số tốc độ sẽ là:

, (2)

từ , (3)

Điều gì có thể xác định năng lượng kích hoạt để đo tốc độ phản ứng ở hai nhiệt độ khác nhau T 1 và T 2.

Tăng nhiệt độ tăng 10 0 làm tăng tốc độ phản ứng là 2-4 lần (quy tắc gần đúng của Vant-gooff). Số lượng chỉ ra bao nhiêu lần tốc độ phản ứng tăng (do đó, hằng số tốc độ) với nhiệt độ tăng thêm 10 0 được gọi là hệ số nhiệt độ của phản ứng:

 (4)

Hoặc là .(5)

Điều này có nghĩa là, ví dụ, với nhiệt độ tăng 100 0 cho sự gia tăng có điều kiện tăng tốc độ trung bình 2 lần ( \u003d 2), tốc độ phản ứng tăng ở mức 2 10, tức là. khoảng 1000 lần, và tại  \u003d 4 -b 4 10, I.E. 10.000.000 lần. Quy tắc Vant-Gooff được áp dụng cho các phản ứng xảy ra ở nhiệt độ tương đối thấp trong một khoảng thời gian hẹp. Sự gia tăng mạnh về tốc độ phản ứng với sự gia tăng nhiệt độ được giải thích bởi thực tế là số lượng phân tử hoạt động tăng tiến trình hình học.

25. Phương trình đẳng nhiệt của phản ứng hóa học của Vant-gooff.

Phù hợp với pháp luật của khối lượng hoạt động cho một phản ứng tùy tiện

a A + BB \u003d CC + DD

phương trình tốc độ phản ứng trực tiếp có thể được viết:

và với tốc độ phản ứng ngược lại: .

Khi phản ứng xảy ra từ cánh trái sang bên phải của nồng độ các chất A và B sẽ giảm và tốc độ phản ứng trực tiếp sẽ giảm. Mặt khác, vì các sản phẩm phản ứng tích lũy C và D, tốc độ phản ứng bên phải sẽ phát triển sang phải. Khoảnh khắc xảy ra khi vận tốc υ 1 và υ 2 trở nên giống nhau, do đó, nồng độ của tất cả các chất không thay đổi, do đó,

Làm thế nào để c \u003d k 1 / k 2 \u003d .

Giá trị không đổi với tỷ lệ của tốc độ phản ứng trực tiếp và ngược không đổi, mô tả định lượng trạng thái cân bằng thông qua nồng độ cân bằng của các chất ban đầu và các sản phẩm tương tác của chúng (đến mức độ của các hệ số tập động hóa của chúng) và được gọi là hằng số cân bằng. Hằng số trạng thái cân bằng chỉ là không đổi cho nhiệt độ này, tức là.

Để c \u003d f (t). Hằng số phản ứng cân bằng được thực hiện để thể hiện tỷ lệ trong đó sản phẩm có giá trị sản phẩm của nồng độ mol cân bằng của các sản phẩm phản ứng, và trong mẫu số - sản phẩm của nồng độ của các chất nguồn.

Nếu các thành phần của phản ứng là hỗn hợp khí lý tưởng, hằng số cân bằng (K p) được thể hiện thông qua áp suất một phần của các thành phần:

K p \u003d. .

Để chuyển từ K R sang cùng, chúng ta sử dụng phương trình của trạng thái P · v \u003d n · r · t. Trong chừng mực

Đó p \u003d c · r · t.

Nó theo dõi từ phương trình đến P \u003d to C trong điều kiện nếu phản ứng không thay đổi số lượng nốt ruồi trong pha khí, tức là. Khi (c + d) \u003d (A + B).

Nếu phản ứng tiến hành một cách tự nhiên với P và T hoặc V không đổi, v.v., các giá trị của phản ứng có thể được lấy từ các phương trình:

trong đó C A, C, C C, C D là nồng độ không cân bằng của vật liệu bắt đầu và các sản phẩm phản ứng.

trong đó r a, p c, p c, p d là áp suất một phần của vật liệu bắt đầu và các sản phẩm phản ứng.

Hai phương trình cuối cùng được gọi là phương trình về đẳng nhiệt của phản ứng hóa học của Vant-gooff. Tỷ lệ này cho phép bạn tính toán các giá trị của phản ứng g và f, xác định hướng của nó ở các nồng độ khác nhau của các vật liệu bắt đầu.

Cần lưu ý rằng cả hai hệ thống khí và đối với các giải pháp, với sự tham gia vào các cơ thể rắn (tức là đối với hệ thống không đồng nhất), nồng độ của pha rắn không được bao gồm trong biểu thức cho hằng số cân bằng, vì nồng độ này gần như không đổi . Vì vậy, để phản ứng

2 CO (G) \u003d CO 2 (G) + C (T)

hằng số cân bằng được viết dưới dạng

Sự phụ thuộc của hằng số cân bằng về nhiệt độ (đối với nhiệt độ t 2 so với nhiệt độ T 1) được biểu thị bằng phương trình Vant-Gooff sau:

trong đó n 0 là hiệu ứng nhiệt của phản ứng.

Đối với một phản ứng nhiệt đới (phản ứng đi kèm với sự hấp thụ nhiệt), hằng số cân bằng tăng với sự gia tăng nhiệt độ, hệ thống dường như chống lại sưởi ấm.

34. Thẩm thấu, áp lực thẩm thấu. Phương trình Vant-gooff và hệ số thẩm thấu.

Thẩm thấu là chuyển động tự phát của các phân tử dung môi thông qua màng bán thấm, tách các dung dịch nồng độ khác nhau, từ dung dịch nồng độ nhỏ hơn thành dung dịch có nồng độ cao hơn, dẫn đến pha loãng sau này. Là một màng bán thấm, thông qua các lỗ nhỏ chỉ có các phân tử dung môi nhỏ có thể được sử dụng và các phân tử hoặc ion lớn hoặc dung môi bị trì hoãn, thường là màng cellophane được sử dụng cho các chất trọng lượng phân tử cao, và đối với trọng lượng phân tử thấp, ferrocyanide đồng phim ảnh. Có thể ngăn chặn quá trình chuyển dung môi (thẩm thấu) nếu có áp suất thủy tĩnh bên ngoài trên dung dịch có nồng độ lớn hơn (trong điều kiện cân bằng, nó sẽ được gọi là áp suất thẩm thấu được chỉ định bởi chữ ). Để tính giá trị  Trong các dung dịch không chất điện phân, phương trình thực nghiệm của Vant-Gooff được sử dụng:

trong đó C là một nồng độ molaus của chất, mol / kg;

R - Universal Gas Dialental, J / MOL · K.

Lượng áp suất thẩm thấu tỷ lệ thuận với số lượng phân tử (trong trường hợp chung bằng số lượng hạt) của một hoặc nhiều chất hòa tan trong thể tích dung dịch này và không phụ thuộc vào bản chất và tính chất của dung môi. Trong các giải pháp chất điện giải mạnh hoặc yếu, tổng số hạt riêng lẻ tăng do sự phân chia các phân tử, do đó, hệ số tỷ lệ tương ứng, được gọi là hệ số đẳng trương, phải được quản lý theo phương trình để tính toán áp suất thẩm thấu.

i · c · r · t,

trường hợp tôi là hệ số đẳng trương được tính là tỷ lệ của tổng số ion và các phân tử điện phân bất thường đến số lượng phân tử ban đầu của chất này.

Vì vậy, nếu mức độ phân ly của chất điện phân, tức là. Tỷ lệ của số lượng phân tử gặp phải các ion đến tổng số phân tử tan đều bằng với  và phân tử điện phân làm tan rã trên n ion, sau đó hệ số đẳng trương được tính như sau:

i \u003d 1 + (n - 1) · ,  (i\u003e 1).

Đối với chất điện giải mạnh, nó có thể được thực hiện  \u003d 1, sau đó i \u003d n và hệ số tôi (cũng hơn 1) được gọi là hệ số thẩm thấu.

Độ dẫn điện tương đương - Độ lớn của độ dẫn điện, được quy cho một nốt ruồi - Tương đương chất điện phân:

trong đó λ là độ dẫn điện tương đương, ohm - 1 · cm 2 · mol - 1;

Với nồng độ mol của EK - tương đương với dung dịch điện phân, mol / l.

Độ dẫn điện cụ thể - Điện trở suất không được trích dẫn:

nơi dẫn điện, ohm - 1. cm - 1;

ρ - điện trở điện cụ thể, ohm · cm.

52. Các tính năng đặc biệt của các hệ thống phân tán từ các giải pháp thực sự. Cơ chế biểu hiện của từng đặc điểm phân biệt.

Giải pháp thực sự là hỗn hợp đồng nhất bao gồm các chất hòa tan và dung môi. Trong các giải pháp thực sự, các chất hòa tan là trong một phân tán phân tích hoặc trong trạng thái phân tán ion.

Các hạt hòa tan thực sự được xác định, đặc biệt là áp suất thẩm thấu, hiện tượng thẩm thấu của việc giảm nhiệt độ đóng băng và tăng điểm sôi.

Các hệ thống không đồng nhất phân tán cao, trái ngược với các giải pháp, thường là 2 giai đoạn. Một pha được phân tán rất nhiều các hạt nhỏ nhất của một chất hoặc đại phân tử của Hải quân và được gọi là pha phân tán. Một giai đoạn khác trong đó các tổng hợp các hạt phân tán hoặc các đại phân phân phân phối được phân phối được gọi là môi trường phân tán. Điều kiện để hình thành các hệ thống phân tán như vậy (trạng thái keo của chất) là sự không tan của một pha này sang giai đoạn khác.

Pha phân tán bao gồm nhiều bộ nhiều hạt nhỏ nhất có diện tích bề mặt đặc biệt rất lớn với môi trường phân tán. Tính chất đặc biệt của bề mặt phần xác định các tính năng cụ thể của các hệ thống phân tán, đó là lý do để phân bổ khu vực kiến \u200b\u200bthức này vào khoa học riêng biệt - hóa học keo.

Các tính năng phân biệt chính của các hệ thống phân tán từ các giải pháp thực sự là:

a) khả năng xua tan chúng ánh sáng;

b) Sự khuếch tán chậm của các hạt của pha phân tán trong môi trường phân tán;

c) khả năng lọc máu;

d) Sự mất ổn định tổng hợp của pha phân tán, được xác định bằng cách tách các hạt khỏi môi trường phân tán khi chất điện phân được thêm vào hệ thống hoặc dưới ảnh hưởng của các ảnh hưởng bên ngoài khác.

61. Tính toán sự thay đổi trung bình của các hạt aerosol với bán kính hạt 10 -7 m trong 10 giây ở nhiệt độ 273 K và độ nhớt không khí 1.7 · 10 -5 n · C / m 2. Làm thế nào sẽ thay đổi hạt trung bình sẽ thay đổi nếu bán kính của các hạt aerosol sẽ tăng lên 10 -6 m?

Thay đổi hạt Aerosol giữa

TRES trong đó xảy ra dịch chuyển hạt (thời gian khuếch tán), c; 

D  hệ số khuếch tán, M 2. C -1.

Hệ số khuếch tán cho hạt hình cầu được tính bằng phương trình Einstein:

trong đó n a là số lượng avogadro, 6 10 23 phân tử / mol;

h - Độ nhớt của môi trường phân tán, n C / M 2 (PA C);

r - bán kính của các hạt, m;

R là một hằng số khí phổ quát, 8,314 j / mol · k;

T - nhiệt độ tuyệt đối, k;

3.14.

câu trả lời cho câu hỏi thứ hai của nhiệm vụ:

Do đó, dịch chuyển hạt trung bình để giảm là 10 lần.

Câu trả lời: sẽ giảm 10 lần.

80. hấp phụ các ion trên một bề mặt rắn. Khái niệm về ionith. Sự hấp phụ trao đổi ion có thể đảo ngược là cơ sở của sắc ký trao đổi ion.

Các quá trình vật lý của sự hấp phụ phân tử trên bề mặt rắn được mô tả bởi các phương trình Langmuir và Freundlich.

Phương trình langmure:

trong đó g là độ lớn của sự hấp phụ, kmol / kg hoặc kmol / m 2;

Max - độ lớn của sự hấp phụ giới hạn, KMOL / KG (KMOL / M 2);

C là nồng độ của dung dịch, kml / l;

a - hấp phụ cân bằng không đổi.

Phương trình này mô tả tốt sự hấp phụ cho nồng độ dung lượng nhỏ và lớn (hoặc áp suất khí).

Phương trình Freundlich theo kinh nghiệm:

trong đó r là độ lớn của sự hấp phụ, kmol / kg (kml / m 2);

n là lượng chất hấp phụ, kmol;

m - trọng lượng của chất hấp phụ, kg;

Đến - hằng số (tại C \u003d 1 mol / l k \u003d g);

1 / a - hằng số (chỉ báo hấp phụ); Phụ thuộc vào bản chất của chất hấp phụ và nhiệt độ. 1 / A \u003d 0,1-1.

Sắc ký hấp phụ dựa trên sự khác biệt về tính hấp nhiễm của các chất được phân tách bằng chất hấp phụ (cơ thể rắn với bề mặt phát triển); Sắc ký phân phối - về độ hòa tan khác nhau của các thành phần hỗn hợp trong pha cố định (chất lỏng sôi cao, áp dụng cho một nhà cung cấp vĩ mô rắn) và chất thải (cần lưu ý rằng trong quá trình phân phối tách biệt với các khu vực di chuyển các thành phần, Tác dụng một phần cũng có sự tương tác hấp phụ của các thành phần được phân tích với chất hấp thụ rắn).

Sắc ký trao đổi ion dựa trên sự khác biệt về các hằng số cân bằng trao đổi ion giữa pha cố định (Ionite) và các thành phần của hỗn hợp được chia sẻ.

Nếu chất điện phân đã hấp phụ trên bề mặt hấp phụ, thì khi liên hệ với chất hấp phụ này với một chất điện phân khác, hầu như luôn luôn là một sự hấp phụ trao đổi ion ở một độ hoặc khác. Nó được quan sát trên bề mặt với một lớp điện đôi khá rõ rệt. Di chuyển các cuộc phản ứng lớp điện có thể trao đổi sang các ion khác của cùng một giải pháp trong dung dịch.

Một mô tả định lượng về quy trình trao đổi ion (khả năng đảo ngược của quy trình, sự tương đương của trao đổi, thủ tục trao đổi các ion) được thực hiện bởi headroitz đã ở đầu xx. Các chất cho thấy khả năng trao đổi ion và được sử dụng để hấp phụ các ion được gọi là bộ trao đổi ion hoặc ion.

Jonites có cấu trúc khung, "khâu" liên kết cộng hóa trị. Khung (Ma trận) có điện tích dương hoặc âm, được bù bằng phí ngược lại của các ion di chuyển - Chống thực vật trong các phần hấp phụ và khuếch tán của lớp điện đôi. Anti -ILS có thể được thay thế bằng các ion khác từ dung dịch với phí cùng một dấu hiệu và khung công tác đóng vai trò là một polyionic và gây ra sự bất khả phối của ion trong dung môi.

Các ion được chia theo thành phần của hữu cơ và vô cơ, bằng nguồn gốc - trên tự nhiên và tổng hợp, theo bản chất của các ion được trao đổi - trên các cation, anion và ampholites.

Từ cation vô cơ tự nhiên, silicate tinh thể của loại zeolite thường được sử dụng: sabazite, sông băng và những người khác. Khung của chúng bao gồm một cấu trúc lưới của aluminosilicates, trong lỗ chân lông là các ion kim loại kiềm hoặc kiềm là động vật khó chịu. Ionites tự nhiên bao gồm apatity.

Ionites hữu cơ tự nhiên - Các chất mùn đất có chứa một nhóm carboxyl có khả năng trao đổi ion. Các thành phần của đất của chất có đặc tính amphotic và do đó, tùy thuộc vào các điều kiện họ có thể trao đổi cả cation và anion. Tuy nhiên, các ion tự nhiên không có một ứng dụng rộng do sự bất ổn hóa học và một thùng chứa chất chuyển hóa nhỏ.

Sử dụng công nghiệp có các ion hóa tổng hợp và trong số đó là các loại nhựa trao đổi ion được sử dụng rộng rãi nhất, có cấu trúc lưới và chứa các nhóm ion: - Ồ, COOH, vì vậy 3 giờ, - v.v.

89. Viết một công thức cho cấu trúc của melicel sol, được hình thành là kết quả của sự tương tác của các chất này (thừa, sau đó một chất khác): CDCL. 2 + Na. 2 S. ; Fecl. 3 + Naoh. . Tên thành phần micelle.

1) CDCL 2 + Na 2 S

CDCL 2 dư thừa cho micelell:

[(CDCL 2) CD 2+ · CL -] + X Cl -

mầm: (CDCL 2)

kernel: [(CDCL 2) CD 2+

Dư thừa na 2 s mang đến micelle:

- X na +

gerlicity: (NaCl)

core: (NaCl) 2 CL -

granule: [(CDCL 2) CD 2+ · CL -] +

2) FECL 3 + NaOH

Thoát FECL 3 Datacel:

[(FECL 3) FE 3+ · 2cl -] + X Cl -

nhu cầu: (FECL 3)

kernel: (FECL 3) FE 3+

granule: [(FECL 3) FE 3+ · 2Cl -] +

DataCel dư thừa:

- X na +

gerlicity: (NaCl)

core: 3 (NaCl) 3 CL -

granule: -

98. Sự đông máu của hệ thống phân tán. Tỷ lệ đông máu. Những lý do gây ra quá trình đông máu tự phát.

Đông máu - quá trình mở rộng tự phát (dán) các hạt phân tán, có thể xảy ra trong hành động đến hệ thống phân tán các yếu tố khác nhau: với sự khuấy hoặc lắc, làm nóng hoặc làm mát, chiếu xạ bằng ánh sáng hoặc truyền dòng điện, khi điện phân hoặc không -ElectRolytees, vv Các cách tiếp xúc khác nhau với hệ thống, có sự giảm năng lượng liên kết của các hạt phân tán với môi trường phân tán xung quanh. Do đó, việc bổ sung chất điện phân gây ra sự nén của lớp khuếch tán trong một hạt keo, do đó, giảm độ lớn của tiềm năng điện. Điều này dẫn đến sự giảm lực đẩy tĩnh điện của các hạt keo và, kết quả là, đến khả năng dính hơn của chúng.

Nồng độ chất điện giải tối thiểu được thêm vào hệ thống phân tán tại đó có sự đông máu trong một khoảng thời gian nhất định, tên của ngưỡng đông máu được gọi. Ngưỡng đông máu được xác định bởi nhiệt độ, bản chất của chất điện giải được thêm vào, phí của ion đã thêm (chủ yếu là ion có một khoản phí đối diện với điện tích của các hạt keo) và giá trị điện tích của ion này. Vì vậy, đối với các ion ba, hai và đơn tích điện, sự đông máu rõ ràng xảy ra ở nồng độ chất điện giải theo tỷ lệ 1:10 - 50: 500-1000 (quy tắc gần đúng Schulz-Gardi).

Ngưỡng đông máu được tính như sau:

, (1)

trong đó sự đông máu, kml / m 3;

C là nồng độ mol của dung dịch điện phân, kml / m 3;

V el - thể tích của dung dịch điện phân, m 3;

V zol là thể tích của sol, m 3.

Lý thuyết về tốc độ đông máu nhanh chóng được phát triển bởi Smolukhovsky. Đó là tác giả của phương trình tính toán không đổi tỷ lệ đông máu K:

, (2)

trong đó n 0 và n là số lượng hạt trên mỗi đơn vị thể tích hệ thống trước khi đông máu và lần lượt là sự đông máu, tương ứng,

Thời gian đông máu, p.

Hằng số tỷ lệ đông máu phụ thuộc vào hệ số khuếch tán cho các hạt và bán kính của chúng như sau:

K \u003d 8 ·  · d · r. (3)

Xem xét phương trình (2) và phương trình Einstein, phương trình cuối cùng cho hằng số tỷ lệ đông máu có dạng:

, (4)

trường hợp K là hằng số tỷ lệ đông máu, m 3 / s;

- Độ nhớt của môi trường, pa · s;

N a - Số lượng Avogadro.

SMOLUKHOVSKY cũng giới thiệu khái niệm về thời gian đông máu, theo thời gian cần thiết để giảm số lượng hạt ban đầu 2 lần được liên kết với số ban đầu của chúng như sau:

trong đó  - thời gian đông máu một nửa, c;

- Thời gian từ khi bắt đầu đông máu, p.

Từ phương trình được chuyển đổi thành mẫu:

nó theo sau đó nếu n o / n \u003d f được xây dựng trong tọa độ (biểu đồ là một đường thẳng, nó đóng vai trò là một chỉ số tuân thủ dữ liệu thử nghiệm của lý thuyết Smolukhovsky.

108. Đình chỉ. Các điều kiện cho giáo dục và tài sản của họ. Dán - đình chỉ tập trung. Ví dụ về đình chỉ giữa thực phẩm.

Đình chỉ là sự đình chỉ của bột trong chất lỏng (loại T / G). Giai đoạn phân tán trong huyền phù chứa các hạt có kích thước tương đối lớn (hơn 10 -4 cm), do đó, trầm tích treo (tức là, theo khả năng giải quyết) không ổn định. Chúng không đặc biệt đối với áp lực thẩm thấu, chuyển động và khuếch tán của Brown. Các hạt có thể mang theo một lớp điện đôi trên bề mặt của chúng, đóng góp vào sự ổn định của chúng, nhưng dưới ảnh hưởng của chất điện giải treo đông hoặc tập hợp hình thành và hệ thống treo đông tụ, thường dễ dàng nạp. Đình chỉ giá đỡ hạt hydrophilic trong nước, nhưng không ổn định trong hydrocarbon. Mức kháng cự của họ tăng lên trong sự hiện diện của chất hoạt động bề mặt. Sự gia tăng sự ổn định của việc đình chỉ cũng góp phần hình thành phí trên bề mặt của các hạt (micelling).

Bột nhão được phân tích ổn định nồng độ cao (loại T / G), trong đó các hạt của pha phân tán có liên quan đến các lực phân tử và vì lý do này không có khả năng chuyển động lẫn nhau. Trong các hệ thống có độ nhớt rất nhớt như vậy (nhớt), gần như toàn bộ môi trường phân tán được giải nén với pha phân tán. Do đó, Pasta chiếm một vị trí trung gian giữa bột và đình chỉ. Họ có thể tiến hành các quá trình đặc trưng của các hệ thống keo có cấu trúc bên trong (Synerresis, v.v.) một giá trị thực tế lớn của các hệ thống đậm đặc như vậy do độ dẻo của chúng.

Ví dụ về đình chỉ giữa thực phẩm là tất cả các loại bột nhão thực phẩm: cà chua, sô cô la, phô mai, v.v.

VĂN CHƯƠNG

1. Akhmetov B.v. nhiệm vụ và bài tập về hóa học vật lý và keo. - L .: Hóa học, 1989.

2. Gameeva O. S. Hóa học vật lý và keo. - M .: Trường cao hơn, 1983.

3. Evstratova K. I., Khina N. A., Malakhova E. M. Hóa học vật lý và keo. - M .: Trường cao hơn, 1990.

4. Zimon A. D., Leshchenko N. F. Hóa học keo. - M .: Hóa học, 2001.

5. Zimon A. D., Leshchenko N. F. Hóa học vật lý. - M .: Hóa học, 2000.

6. Kiselev E. V. Bộ sưu tập các ví dụ và nhiệm vụ trong hóa học vật lý. - M .: Trường cao hơn, 1983.

7. Knorre D. G. Hóa học vật lý. - M .: Trường cao hơn, 1990.

8. Stromberg A. G. Hóa học vật lý. - M .: Trường cao hơn, 2001.

9. Stepin B. D. Hệ thống quốc tế của các đơn vị số lượng vật lý trong hóa học. - M .: Trường cao hơn, 1990.

10. Friedrichsberg D. A. Quá trình hóa học keo. - L .: Hóa học, 1995.

11. Khmelnitsky R. A. Hóa học vật lý và keo. - M .: Trường cao hơn, 1988.

§ 1. Giải pháp (định nghĩa). Sự tập trung.

Các giải phápcác giai đoạn được gọi là, thành phần có thể thay đổi liên tục (trong giới hạn đã biết), tức là các giai đoạn của thành phần biến 2. Do đó, các giải pháp là hỗn hợp phân tử đồng nhất của các phân tử (trong các trường hợp cụ thể - cũng là các nguyên tử, ion) của hai hoặc nhiều chất, giữa đó có các tương tác hóa lý và, thường xuyên, hóa học.

Hiệp hội các phân tử hợp chất và dung môi (hợp chất của các phân tử tan và phân tử dung môi trong phức hợp dễ vỡ), không dẫn đến sự hình thành các cộng sự đặc biệt lớn, không vi phạm sự đồng nhất của dung dịch.

Trong ký tự khác, có các hỗn hợp trong đó các hạt của một trong các thành phần của hỗn hợp bao gồm một số lượng lớn các phân tử và thường là các vi mô có cấu trúc phức tạp của lớp bề mặt. Những hỗn hợp như vậy là không đồng nhất, mặc dù thoạt nhìn và có vẻ đồng nhất. Chúng là vi lượng. Những hỗn hợp này được gọi là hệ thống phân tán.Có sự chuyển đổi liên tục giữa cả hai lớp hỗn hợp. Tuy nhiên, phần thứ hai của khóa học của chúng tôi được dành cho một cuộc thảo luận chi tiết về các thuộc tính của các hệ thống phân tán.

Các giải pháp thường ổn định nhiệt động, và các thuộc tính của chúng không phụ thuộc vào lịch sử trước đó, trong khi các hệ thống phân tán rất thường xuyên không ổn định và phát hiện xu hướng thay đổi tự phát.

Các thành phần đơn giản nhất của dung dịch có thể được cách ly ở dạng tinh khiết và sự pha trộn có thể thu được bằng các giải pháp của bất kỳ thành phần có thể nào, sẽ được gọi là các thành phần của dung dịch.

Trong nhiều trường hợp, chia chúng trên dung môi và hòa tan có điều kiện. Thông thường, một thành phần vượt quá so với những người khác được gọi là dung môi, các thành phần còn lại - hòa tan. Vì vậy, bạn có thể có dung dịch cồn hoặc axit sulfuric trong dung dịch nước và nước trong rượu hoặc trong axit sulfuric. Nếu một trong các thành phần của dung dịch là chất lỏng và các loại khí hoặc chất rắn khác, thì dung môi được coi là chất lỏng.

Các thông số chính của trạng thái của dung dịch, cùng với áp suất và nhiệt độ, là sự tập trungi.E. Lượng linh kiện tương đối trong dung dịch. Nồng độ có thể được biểu thị theo các cách khác nhau trong các đơn vị khác nhau: Số lượng thành phần có thể được quy cho một lượng dung dịch hoặc dung môi đã biết, lượng chất thải có thể được biểu thị bằng đơn vị trọng lượng và nốt ruồi; Lượng dung môi hoặc dung dịch - trong các đơn vị trọng lượng, trong mol và với các đơn vị số lượng lớn.

Hãy xem xét một số phương pháp và đơn vị phổ biến nhất đo nồng độ dung dịch. Biểu thị bởi khối lượng của các thành phần, được biểu thị bằng gam (số lượng "trọng lượng"), thông qua m. 1 , m. 2, ..., m. tÔI. , và tổng của các thành phần hàng loạt - thông qua  m. tÔI. Được; Số lượng phân tử gram hoặc nốt ruồi của các thành phần - thông qua n. 1 , n. 2 , ..., n. tÔI. , và tổng của họ -  n. tÔI. Được; Giải pháp - thông qua Ở v, khối lượng linh kiện sạch - thông qua Ở v 1 , Ở v 2 ... Ở v tÔI. . Mục lục 1 Đề cập đến dung môi trong trường hợp như vậy có thể không rõ ràng được gọi là một trong những thành phần của dung dịch.

Số lượng chất thuộc về một lượng dung dịch đã biết.

1. Phân số đại chúngW. tÔI. – khối lượng của thành phần trong một đơn vị khối lượng lớn:

(IV, 1A)

Tỷ lệ khối R. tÔI. - Khối lượng của thành phần trong một trăm đơn vị trung tâm thương mại:

P. tÔI. = 100W. tÔI. . (IV, 1B)

2. Moled Share.x. – số lượng nốt ruồi thành phần trong một mol của một giải pháp:

(IV, 1B)

Cổ phiếu đúc thoải mái nhất với nghiên cứu về lý thuyết (nhiệt động) về các giải pháp. Từ biểu thức (IV, 1B) có thể thấy rằng

x. tÔI. = 1

3. Chia sẻ thể tích. tÔI. - Khối lượng của thành phần thuần trong khối lượng đơn vị của giải pháp:

(Iv, 1g)

4. Nồng độ khối lượng đa năng - hầu hết tÔI. - Số lượng nốt ruồi thành phần trong một đơn vị khối lượng của giải pháp:

(IV, 1D)

Trong trường hợp khi khối lượng đơn vị của dung dịch là một lít, nồng độ khối lượng quái vật được gọi là người cầu nguyện.

5. Thái độ trọng lượng Miln -số lượng nốt ruồi của thành phần, nhập số lượng trọng lượng đã biết của một thành phần khác, thường là dung môi. Tỷ lệ trọng lượng nốt ruồi, được biểu thị bằng số cực của thành phần trong 1000 g dung môi, được gọi là molylia.M. tÔI. :

(IV, 1E)

Nồng độ cũng có thể được thể hiện bằng các đơn vị khác.

Đi từ một số đơn vị nồng độ khác, làm cho phương trình giao tiếp giữa các đơn vị này. Trong trường hợp tính toán lại các đơn vị thể tích của nồng độ trọng lượng hoặc nốt ruồi và lưng, cần phải biết mật độ của dung dịch. Cần phải nhớ rằng chỉ trong các giải pháp rất loãng (tức là đối với một thành phần, số lượng không nhiều so với các nồng độ khác) được biểu thị ở nhiều đơn vị khác nhau tỷ lệ thuận với nhau.

§ 2. Về cấu trúc phân tử của các giải pháp

Ý tưởng về chất lỏng như một pha vô định hình hoàn toàn trong đó các phân tử là hỗn loạn, như các phân tử khí, hiện đang còn lại. Các nghiên cứu về sự phân tán bức xạ ánh sáng và tia X đã chỉ ra rằng các chất lỏng có các yếu tố của cấu trúc tinh thể (sự hiện diện của cái gọi là gần thứ tự sắp xếp các phân tử) và về mặt này là sự hình thành trung gian giữa các tinh thể rắn và khí. Khi chất lỏng được làm nóng, sự giống nhau của cấu trúc của nó với các tinh thể bị giảm và sự giống nhau với khí tăng.

Sự tương tác giữa các phân tử trong chất lỏng riêng lẻ là chủ yếu van der waals tương tác. Trong tiêu đề này, một số loại thu hút liên phân tử, là trường hợp tương tác tĩnh điện được kết hợp. Chúng bao gồm: Điểm thu hút định hướng giữa các phân tử với một lưỡng cực vĩnh viễn, thu hút cảm ứng giữa các phân tử với lưỡng cực vĩnh viễn và các phân tử có một lưỡng cực gây ra và thu hút phân tán giữa lưỡng cực ngay lập tức của các phân tử, dao động từ 0.

Năng lượng thu hút lẫn nhau của các phân tử cho tất cả các loại tương tác được chỉ định tỷ lệ nghịch với mức độ thứ sáu của khoảng cách giữa chúng. Những tương tác này trong một số trường hợp dẫn đến sự liên kết của các phân tử chất lỏng (cái gọi là chất lỏng liên quan). Một kết nối không ổn định được hình thành giữa các phân tử chất lỏng liên quan. Các kết nối như vậy bao gồm liên kết hydro, được tạo ra do sự hấp dẫn tĩnh điện của proton của một phân tử đối với anion hoặc nguyên tử electromative (chủ yếu đến các nguyên tử flo, oxy, nitro, clo) một phân tử khác.

Sự hấp dẫn của các phân tử trái ngược với lực đẩy, có giá trị ở khoảng cách thấp và được xác định, chủ yếu là do sự tương tác của vỏ điện tử. Lực đẩy này trong tổng hợp với sự thu hút cân bằng chuyển động nhiệt. Do đó, khoảng cách cân bằng trung bình giữa di chuyển (do các phân tử chất lỏng chuyển động, xoay và chuyển động) được thiết lập.

Thước đo nhiệt động lực học của sự tương tác phân tử trong chất lỏng ở ranh giới đã biết là giá trị ( U./  Ở v) P. .

Trong dung dịch, cùng với sự tương tác giữa các phân tử của một trong các thành phần (các phân tử đồng nhất), có một sự tương tác giữa các phân tử của các thành phần khác nhau (các phân tử không đồng nhất). Những tương tác này trong trường hợp không có phản ứng hóa học, cũng như trong chất lỏng nguyên chất, là van der wales. Tuy nhiên, các phân tử của chất hòa tan (thành phần thứ hai), thay đổi môi trường của phân tử dung môi (thành phần đầu tiên), có thể thay đổi đáng kể cường độ của sự tương tác giữa các phân tử sau và tương tác với bản thân thành phần thứ hai thuần túy. Sự tương tác giữa các phân tử không đồng nhất có thể theo các luật khác, thay vì tương tác giữa các phân tử đồng nhất.

Các xu hướng đối với hiệp hội (hợp chất của các phân tử đồng nhất) và dung môi (hợp chất của các phân tử không đồng nhất) đang cạnh tranh.

Xem xét ở đây như các ví dụ về sơ đồ mô tả sự phụ thuộc của một số tính chất của các hệ thống chất lỏng nhị phân từ thành phần của chúng, dọc theo đó có thể thiết lập một hợp chất hóa học giữa các thành phần của dung dịch. Hình 4 cho thấy sự pha trộn của sự ấm áp trộn ( Q.) Thành phần, nén nén (  Ở v) khi trộn và độ nhớt (  ) Giải pháp Pipeteridine - Dầu mù tạt Allyl (C 3 N 5 NCS). Tất cả các thuộc tính được phát hiện bởi sự phá vỡ sắc nét nhiều hơn hoặc tối đa với tỷ lệ các thành phần 1: 1. Điểm tương lai tối đa của Flomes Điểm số ít,cho biết sự hình thành của một hợp chất hóa học bền có chứa các thành phần trong quá trình chuyển đổi.

Hình.4. Sự phụ thuộc của một số thuộc tính của dung dịch 3 H 5 NCS - C 5 H 10 NH từ thành phần.

Do đó, một phân tích hóa lý hóa lý của các hệ thống chất lỏng một pha mang lại một số trường hợp một dấu hiệu riêng biệt về sự tồn tại của một số hợp chất hóa học nhất định. Phần lớn hơn, sự tồn tại của các hợp chất nhất định trong dung dịch không thể được thiết lập.

§ 3. Về các lý thuyết về các giải pháp

Trong một thời gian dài, hòa tan được coi là chủ yếu là một quá trình hóa học. D. I. Mendeleev, người đã loại trừ khỏi việc xem xét hỗn hợp chất lỏng, gần bằng bản chất (ví dụ, hỗn hợp hydrocarbon) từ việc xem xét hỗn hợp chất lỏng. Một cái nhìn khác nhau về quá trình giải thể đã phát triển một trong những đại diện sáng sủa về lý thuyết "vật lý" về các giải pháp VF Alekseev, người đã phác thảo (1870 1880) một quan điểm rõ ràng về giải thể, như trên tổng kết quả của chuyển động phân tử và ly hợp lẫn nhau của các phân tử. Alekseev được coi là tương tác hóa học với một yếu tố giải thể quan trọng, nhưng không bắt buộc và một nửa đáng báo động với Mendeleev.

Sau đó, Mendeleev đã nhận ra vai trò quan trọng của yếu tố vật lý trong sự hình thành các giải pháp, nhưng đã nói về cái nhìn khắc nghiệt, hoàn toàn thuần túy về bản chất của các giải pháp. Lý thuyết vật lý của các giải pháp đã nhận được sự phát triển đặc biệt sau những năm 80 của thế kỷ trước do thành công trong nghiên cứu các giải pháp loãng (Vant-Hoff, Arrhenius, Ostvald). Lý thuyết định lượng đầu tiên về các giải pháp được tạo ra liên quan đến việc đệ trình một chất hòa tan như một loại khí lan truyền trong một dung môi trơ. Tuy nhiên, nó đã sớm phát hiện ra rằng lý thuyết định lượng về Vant-gooff - Arrhenius chỉ hợp lệ cho các giải pháp rất loãng. Nhiều sự kiện chỉ ra sự tương tác của các thành phần của giải pháp. Tất cả các nỗ lực để xem xét từ một quan điểm duy nhất của các giải pháp của bất kỳ nồng độ nào dẫn đến sự cần thiết phải tính đến yếu tố hóa học.

Trong những thập kỷ gần đây, cuộc đấu tranh của hai quan điểm nhường chỗ để nhận ra tầm quan trọng của cả hai yếu tố và sự bất khả thi của sự phản đối của họ. Tuy nhiên, sự phức tạp và sự đa dạng của các mẫu bao gồm các tính chất của các giải pháp của các chất khác nhau tạo ra lý thuyết về các giải pháp do vấn đề khó khăn nhất của vật lý phân tử và giáo lý về liên kết hóa học.

Sai lệch từ các thuộc tính đơn giản nhất xác định, ví dụ, sự phân cực của các phân tử. Trong các giải pháp của các phân tử phân cực, hiện tượng của hiệp hội và khả năng hòa tan xảy ra, do đó là kết quả của việc các tính chất của dung dịch trở nên phức tạp hơn. Độ lệch của các tính chất của dung dịch từ đơn giản nhất cũng gây ra bởi sự tương tác hóa học của các thành phần của dung dịch. Nó thường đi kèm với việc giải phóng nhiệt và giảm khả năng chuyển đổi sang pha khí của các phân tử thành phần được kết nối một phần với các hợp chất phức tạp hơn.

Chương V. Cân bằng: Giải pháp lỏng - Các cặp vợ chồng bão hòa

§ 1. Áp lực của một cặp dung dịch chất lỏng nhị phân bão hòa

Pha khí, ở trạng thái cân bằng với dung dịch chất lỏng (cặp bão hòa), nói chung, tất cả các thành phần của dung dịch và áp suất của hơi bão hòa, cũng thường được gọi là độ đàn hồi hơi, là tổng của áp suất một phần của các thành phần 3. Tuy nhiên, thường tách các thành phần không bay hơi ở nhiệt độ nhất định thực tế là không có trong pha khí.

Tổng áp suất của cặp bão hòa (áp suất hoàn toàn hoặc chung) và áp suất một phần là các chức năng của nhiệt độ và thành phần của dung dịch. Ở nhiệt độ không đổi, trạng thái dung dịch nhị phân của các thành phần A và B được xác định bởi một biến - nồng độ của một trong các thành phần.

Một biện pháp tập trung thuận tiện là một tỷ lệ mol. Chúng tôi sẽ biểu thị một thị phần mol x. 2 thành phần thứ hai trong giải pháp thông qua x.Rõ ràng, tỷ lệ mol của thành phần đầu tiên hòx 1 = 1 – x.Biên giới của sự thay đổi hòx 1 và x. 2 bằng không và đơn vị; Do đó, sơ đồ lập bản đồ sự phụ thuộc của áp suất hơi áp suất từ \u200b\u200bthành phần của nó (Sơ đồ áp suất - Thành phần), có độ dài cuối cùng. Một trong những loại biểu đồ có thể P. – x. Đối với một giải pháp của hai chất lỏng trộn lẫn trong tất cả các khía cạnh (một thị phần mol hòxmất bất kỳ giá trị - từ 0 đến một), được mô tả trong hình.5. Đường cong cực đoan P. = như nhau(x.) là áp lực của một cặp chất lỏng sạch bão hòa và . Cặp đôi áp lực chung với bất kỳ ý nghĩa hòxbằng với lượng áp suất một phần của các thành phần: P. = P. 1 + P. 2 .

Thành phần của cặp bão hòa được xác định bởi các cổ phiếu mol của các thành phần trong pha hơi x " 1 I. x " 2 ,. Theo định nghĩa của các giá trị một phần (Phương trình Dalton):

x " 1 = x " 2 =

§ 2. Luật Raul. Giải pháp lý tưởng. Giải pháp cực kỳ pha loãng

Trong trường hợp đơn giản nhất, sự phụ thuộc của áp suất một phần của hơi nước dung môi từ thành phần vữa nhị phân như sau:

Áp suất một phần của dung môi trong pha hơi tỷ lệ thuận với phần mol của nó trong dung dịch.

Hình.5. Áp suất chung và một phần của một cặp vữa nhị phân: Dibrompropane - Dibrometan. Áp suất một phần trên sơ đồ P. – x. Được mô tả bằng đường thẳng.

Phương trình (V, 1) có thể được cung cấp một chế độ xem khác:

(V, 2)

Sự giảm tương đối trong áp suất một phần của dung môi trong pha hơi bằng với phân số mol của chất hòa tan (thành phần thứ hai). Phương trình (V, 1) và (V, 2) là biểu thức lUẬT RAUL. (1886). Luật Raul, được thể hiện dưới dạng phương trình (V, 1), được áp dụng cho các dung dịch đó, hơi nước bão hòa hoạt động như khí hoàn hảo và chỉ có một vài giải pháp tuân theo độ chính xác đủ của luật này, cho bất kỳ nồng độ nào (tức là , tại các giá trị x.khác nhau trong phạm vi từ 0 đến 1).

Thông thường, khi nhiệt độ được nâng lên (trong khi áp suất của hơi bão hòa tương đối nhỏ) sai lệch so với định luật của Raoul ở dạng (V, 1) giảm. Nhưng ở nhiệt độ đủ cao, khi áp suất của dung dịch bão hòa của dung dịch rất lớn, phương trình (V, 1) trở nên không chính xác, vì độ lệch của hơi nước tăng từ định luật khí lý tưởng.

Các giải pháp sau pháp luật của Raoul ở dạng phương trình (V, 1) ở tất cả nồng độ và tất cả các nhiệt độ được gọi là giải pháp lý tưởng (hoàn hảo)chúng là giới hạn, loại dung dịch chất lỏng đơn giản nhất.

Thật dễ dàng để chỉ ra rằng nếu phương trình (V, 1) được quan sát cho một cặp dung môi, thì một phương trình tương tự cho một cặp của một thành phần thứ hai, hòa tan phải được quan sát.

(V, 3)

Phương trình (V, 1) và (V, 3) phản ánh các tính chất của áp lực một phần của các giải pháp lý tưởng ở áp suất thấp. Sự kết hợp của các phương trình này được gọi là luật chung Raul. – Henry.Nói chung, đối với một giải pháp lý tưởng nhiều thành phần với áp suất thấp, chúng tôi có được:

(V, 4)

Phương trình (V, 1), (V, 3) và (V, 4) sẽ được trình bày thêm để đóng vai trò ban đầu để nghiên cứu các tính chất nhiệt động của các giải pháp lý tưởng ở áp suất thấp.

Hoàn thành cặp áp suất của một giải pháp nhị phân lý tưởng bằng nhau

nó cũng là một hàm tuyến tính của một phân số mol.

Ví dụ về các giải pháp lý tưởng (xem hình 5) có thể đóng vai trò là hỗn hợp: benzen -toluol, benzen - dichloroethane, hexane - octan và những người khác.

Các tác phẩm của giải pháp lý tưởng và cặp bão hòa của nó là khác nhau, tức là. x.Trong trường hợp này, thật dễ dàng để tìm thấy một kết nối giữa và x.Trong thực tế, nồng độ của thành phần thứ hai trong cặp
. Thay thế vào giá trị biểu thức này P. 2 của luật Raul (phương trình (V, 3)) và giá trị P. từ phương trình (V, 5), chúng tôi nhận được:

(V, 6)

Có vẻ như \u003d H.chỉ với sự bình đẳng của áp lực của một cặp bão hòa của cả hai thành phần sạch sẽ, tức là.
.

§ 3. Giải pháp thực sự. Sai lệch tích cực và tiêu cực từ luật của Raul

Luật của Raul không được thực hiện cho các giải pháp thực sự. Áp suất một phần của các dung dịch này lớn hơn hoặc ít áp lực của hơi của các giải pháp lý tưởng. Sai lệch từ luật Raul trong trường hợp đầu tiên được gọi là tích cực(Tổng áp suất của hơi nước lớn hơn giá trị phụ gia) và trong trường hợp thứ hai - tiêu cực(Tổng áp suất của hơi nước ít phụ gia).

Ví dụ về các giải pháp với độ lệch tích cực từ luật pháp của Raoul có thể là các giải pháp: Acetone - Rượu ethyl, benzen - acetone, nước - rượu methyl.

Hình.6. Biểu đồ áp suất hơi trên dung dịch 6 H 6 - (CH 3) 2 CO.

Hình 6 cho thấy một sơ đồ P. – hòxĐối với một trong những giải pháp này (Benzen - Acetone).

Các giải pháp của Raul với độ lệch âm từ luật của Raoul bao gồm, ví dụ, các giải pháp: chloroform - benzen, chloroform - diethyl ether.

Biểu đồ áp suất hơi trên dung dịch chloroform - dietyl ete được thể hiện trong hình 7.

Hình.7. Sơ đồ áp suất đôi trên dung dịch (C 2 H 5) 2 O - CHHL 3.

Glues áp lực chung P. các hệ thống này thay đổi đơn điệu với sự thay đổi về giá trị x.Nếu độ lệch từ định luật các giải pháp lý tưởng là lớn, thì đường cong của tổng áp suất của hơi nước truyền qua tối đa hoặc tối thiểu.

Độ lệch tích cực và tiêu cực của các giải pháp thực tế từ luật Raul là do các yếu tố khác nhau. Nếu các phân tử không đồng nhất trong dung dịch được thu hút lẫn nhau với lực nhỏ hơn đồng nhất, nó sẽ tạo điều kiện cho việc chuyển đổi các phân tử khỏi pha lỏng vào pha khí (so với chất lỏng sạch) và độ lệch tích cực từ luật Raul sẽ được quan sát. Tăng cường sự hấp dẫn lẫn nhau của các phân tử không đồng nhất trong dung dịch (dung môi, sự hình thành liên kết hydro, sự hình thành của một hợp chất hóa học) gây khó khăn cho các phân tử chuyển tiếp sang pha khí, do đó độ lệch âm từ luật Raul sẽ được quan sát.

Cần lưu ý rằng các yếu tố gây ra độ lệch tích cực và tiêu cực có thể hoạt động trong dung dịch cùng một lúc, do đó các độ lệch quan sát thường là kết quả của việc áp đặt độ lệch ngược nhau. Hành động đồng thời của các yếu tố đối diện đặc biệt rõ ràng được biểu hiện trong các giải pháp trong đó các dấu hiệu của sai lệch so với Luật của Raoul - Henry thay đổi với sự thay đổi tập trung.

§ 4. Sơ đồ cân bằng Chất lỏng - hơi nước trong các hệ thống nhị phân. Luật đầu tiên của Konovalova. Chưng cất phân đoạn

Trong hình 5,6,7, tổng áp suất của cặp vữa nhị phân được trình bày như là một chức năng của thành phần dung dịch. Như một đối số, cũng có thể sử dụng thành phần của hơi nước, được xác định bởi các đường cong của áp suất một phần và khác nhau so với thành phần của dung dịch chất lỏng. Bằng cách này, bạn có thể nhận được một đường cong thứ hai có cùng các thuộc tính của hệ thống - tổng áp suất của một cặp giải pháp bão hòa tùy thuộc vào đối số khác - thành phần của hơi nước.

Hình 8 cho thấy một sơ đồ sơ đồ - một giải pháp nhị phân đẳng nhiệt cân bằng - hơi nước. Bất kỳ điểm nào trên mặt phẳng sơ đồ đặc trưng cho tổng thành phần của hệ thống (tọa độ hòx) TÔI. Áp lực (tọa độ P.) Và được gọi ĐIỂM ĐIỂM.Đường cong trên hiển thị sự phụ thuộc của áp suất của hơi bão hòa từ thành phần của chất lỏng, và đường cong dưới là sự phụ thuộc của áp suất hơi bão hòa từ thành phần của hơi nước. Với những đường cong này, mặt phẳng biểu đồ được chia thành ba lĩnh vực. Trường hàng đầu bao gồm các giá trị x I.P., trong đó chỉ có một pha lỏng - một giải pháp thành phần biến. Trường dưới tương ứng với hỗn hợp khí của thành phần biến. Bất kỳ điểm nghĩa bóng ở các trường trên và dưới mô tả trạng thái của một giai đoạn thực sự hiện có. Cánh đồng , kết luận giữa hai đường cong tương ứng với hệ thống hai pha. Hệ thống, áp suất và thành phần của việc hiển thị điểm tượng hình trong trường này bao gồm hai giai đoạn dung dịch và hơi nước bão hòa. Thành phần của các pha này được xác định bởi tọa độ của các điểm nằm ở giao điểm của isobar đi qua điểm tượng hình của hệ thống, với các đường cong trên và dưới. Ví dụ, một hệ thống được đặc trưng bởi một điểm tượng hình k., bao gồm hai pha cân bằng, thành phần được xác định bởi các điểm nhưngvà b.. Điểm nhưng,nằm trên đường cong dưới cùng, đặc trưng cho thành phần của một cặp bão hòa, và điểm b., nằm trên đường cong trên - thành phần của dung dịch. Đường cong dưới được gọi là nhánh cặp, đường cong trên - một nhánh của chất lỏng.

Hình.8. Thành phần biểu đồ - Hệ thống nhị phân áp suất.

Với nén đẳng nhiệt của một cặp sáng tác không bão hòa hòx 1 Điểm tượng hình của hệ thống di chuyển theo chiều dọc, sự ngưng tụ của cặp bắt đầu tại điểm nhưng(Hình 8) với giá trị áp suất đã biết P.. Những giọt nước đầu tiên là hòx 2 ; chất lỏng kết quả chứa ít thành phần A so với hơi nước ngưng tụ.

Khi giảm đẳng nhiệt áp suất, thành phần chất lỏng hòx 3 sẽ bắt đầu bốc hơi tại điểm d., cho các cặp vợ chồng x. 4 (Điểm e);cặp kết quả chứa nhiều thành phần a so với chất lỏng bay hơi. Do đó, trong cặp luôn chiếm ưu thế so với trạng thái cân bằng chất lỏng với nó, việc bổ sung cho hệ thống, như có thể nhìn thấy từ sơ đồ, làm tăng tổng áp suất của hơi nước.

Dựa trên những điều trên, rất dễ dàng để thực hiện các kết luận sau: Hơi nước phong phú so với dung dịch cân bằng tương đối phong phú hơn bởi thành phần, việc bổ sung cho hệ thống làm tăng áp suất đôi đầy đủ. Nó - luật đầu tiên Konovalov. (1881), hợp lệ cho tất cả các giải pháp ổn định.

Hãy xem xét các hiện tượng bay hơi và ngưng tụ các giải pháp, cũng với sự trợ giúp của sơ đồ isobaric, điểm sôi là thành phần của dung dịch.

Đồ thị t. KIP. Bằng hòxbạn có thể xây dựng theo dữ liệu thử nghiệm hoặc có một số sơ đồ đẳng nhiệt P. – x.Trên mỗi sơ đồ P. - x,Được xây dựng ở một nhiệt độ nhất định, các tác phẩm của các giải pháp cùng tồn tại và hơi nước được tìm thấy ở một áp suất nhất định. Theo thu được từ tất cả các đẳng nhiệt P. - H.theo một áp lực nhất định, một sơ đồ isobaric được xây dựng t. KIP. Bằng x.

Biểu đồ t. KIP. Bằng hòxhiển thị sơ đồ trong hình 9. Kể từ khi một thành phần A với áp suất cao hơn của một cặp bão hòa (Hình 8) có ở điểm sôi thấp hơn áp suất ( ) Sau đó Sơ đồ t. Kip. - H.có một cái nhìn giống như gương liên quan đến sơ đồ P. – hòx(Chỉ có một điểm tương đồng định tính).

Lĩnh vực hàng đầu trên biểu đồ t. KIP. Bằng hòxtrả lời một cặp, nhưng chất lỏng dưới. Đường cong trên là một nhánh cặp và đường cong dưới là một nhánh của chất lỏng.

Hình.9. Biểu đồ nhiệt độ sôi - thành phần của hệ thống nhị phân.

Trong các cột chưng cất, chưng cất tuần tự được kết hợp thành một quy trình tự động, dẫn đến việc tách các thành phần của dung dịch chất lỏng (chỉnh sửa).Một sự tách biệt công nghiệp của dầu trên các phân số (tinh chế dầu chính) dựa trên quy trình quy định.

Tóm lại, chúng tôi cung cấp một công thức khác của luật đầu tiên của Konovalov:

Trong một cặp bão hòa, là trạng thái cân bằng với dung dịch nhị phân lỏng, phía trên hàm lượng tương đối của thành phần đó, mà T. = hăng sô. có giá trị áp suất cao hơn của hơi bão hòa so với một thành phần khác hoặc khi nàoP. = hăng sô. nó có điểm sôi thấp hơn so với nó, nói cách khác, hơi nước so với chất lỏng tương đối phong phú hơn so với thành phần dễ bay hơi.

Thể loại

Lựa chọn của người biên tập