Раствор, насыщенный обоими компонентами и изменяющий наименьшую температуру кристаллизации, называется эвтектическим.

Состав жидкой фазы остается постоянным, поэтому на кривой охлаждения наблюдается температурная остановка (ВС). После отвердевания всей смеси (точка С) температура снова понижается.

Кривые 1 представляют собой виды идеальных кривых охлаждения, которые наблюдаются в основном при кристаллизации смеси металлов.

Сложные вещества и их смеси, в частности органические, как правило, кристаллизуются с переохлаждением, величина которого зависит от чистоты вещества и условии охлаждения. Это приводит к более сложной форме охлаждения (кривые 2).

В качестве температуры начала кристаллизации следует взять температуру А¢ (соответствующую точке А, на кривой 1), а в качестве температуры конца кристаллизации – температуру С¢ (соответствующую точке С, на кривой 1).

На основании кривых охлаждения строим диаграмму плавкости (диаграмму состояния).

 

Уравнение Шредера

Рассмотрим равновесие .

Мольная доля вещества в растворе х_А отвечает концентрации насыщенного раствора.

Мольная доля компонента А в кристаллах равна 1. Тогда константа равновесия К = Х_А.

Согласно изобары Вант – Гоффа константа равновесия К зависит от температуры

,

тогда

. (8)

Тепловой эффект растворения (DН_раств) можно определить, представив процесс растворения протекающим в две стадии.

Стадия 1. В начале вещество (А_кр « А_ж) переходит в одинаковое с растворителем агрегатное состояние, т.е. плавится. Тепловой эффект этого процесса – теплота плавления DН_пл.

Стадия 2. Затем происходит смешение двух жидких веществ. Выделяется теплота смешения - DН_см.

Тогда по закону Гесса DН_раств = DН_пл + DН_см.

Обычно DН_сммного меньше DН_пл(DН_пл> > DН_см), а при образовании идеальных растворов равна 0.

Поэтому в уравнении (8) вместо DН_раствможно подставить DН_пл.

. (9)

Полученное соотношение называется уравнением Шредера, который вывел его из уравнения Клапейрона – Клаузиуса и закона Рауля.

Если известны температуры кристаллизации двух растворов разного состава, то с помощью уравнения (9) можно рассчитать теплоту плавления кристаллизующегося вещества.

Обычно в качестве одной жидкости берут чистое вещество, а в качестве другой – раствор, содержащий небольшое количество другого вещества. Тогда из уравнения (9):

 

где DН_пл – теплота плавления кристаллизующегося вещества;

Т₀ – температура плавления чистого вещества А;

Т – температура плавления раствора, содержащего кроме А небольшое количество другого вещества;

Х_А – мольная доля вещества А в растворе.

 

Задание.

1. На листе миллиметровой бумаги построить по кривым охлаждения диаграмму состояния в координатах температура – состав.

2. Дать название полученной диаграмме.

3. Охарактеризовать её.

4. Рассчитать криоскопическую константу обоих веществ по формуле:

 

,

 

где Т₀ – температура кристаллизации чистого вещества;

r - удельная теплота плавления ;

М – молярная масса (г/моль).

5. С помощью уравнения Шредера рассчитать теплоты плавления обоих веществ.

Экспериментальная часть

Для построения диаграммы плавкости и определения эвтектической точки двухкомпонентной системы «бензойная кислота – стеариновая кислота»в шесть пробирок помещают исследуемые смеси этих веществ. Состав смесей соответствует табл. 1.

Таблица 1

 

Процентное соотношение бензойной и стеариновой кислот

 

Пробирки
бензойная кислота
стеариновая кислота

 

Общий вес смеси в пробирке составляет 5 г. Пробирки по очереди помещают в воздушную баню (рис. 14). После того, как содержимое пробирки расплавится и несколько перегреется (табл. 2), ее переносят в коническую колбу, играющую роль воздушной рубашки, помещенную в водяную баню, температуру которой поддерживают 15 – 17⁰С. Затем ведут наблюдение за смесью с помощью контрольно следящего механизма (КСМ), который автоматически пишет диаграмму (кривые охлаждения) «температура – время». Таким образом, на 6 смесей получаем 6 кривых охлаждения. На их основании строим диаграмму двухкомпонентной системы и затем диаграмму плавкости двухкомпонентной системы бензойной и стеариновой кислот.

Таблица 2

 

Температура нагрева – охлаждения смеси в пробирках, ⁰С

 

№ пробирки
нагрев
охлаждение		30 – 40	30 – 40	30 – 40	30 – 40

 

Рис. 14. Схема установки

Библиографический список

1. Физическая химия / под ред. Краснова К.С., кн-1. – М.: Высш. шк., 1995.

2. Стромберг А.Г. Физическая химия. А.Г.Стромберг, Д.П.Семченко. – М.: Высш. шк., 1988.

3. Голиков Г.А. Руководство по физической химии. Г.А. Голиков. – М.: Высш. шк., 1988.

4. Кругляков П.М. Физическая и коллоидная химия. П.М. Кругляков, Т.М. Хаскова. – М.: Высш. шк., 2007.

5. Горшков В.И. Основы физической химии. В.И. Горшков. – М.: Высш. шк., 2006.

6. Фролов Ю.Т. Физическая химия. Ю.Т.Фролов, В.В. Белик. – М.: Химия, 1993.

7. Салем Р.Р. Физическая химия. Термодинамика. Р.Р.Салем. – М.: Физматлит, 2004.

8. Учебно-методическое пособие по физической химии / сост.: А.Р. Бабенко, С.Б. Холостов. – 1983.

 

 

 

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться:

Популярное:

1. Аномалией Арнольда - Киари называется патология, при которой имеется
2. Вопрос 37. Как называется уровень способностей, позволяющий человеку достичь оригинальных результатов в своей деятельности?
3. Как называется плотная, мелкозернистая порода, состоящая из углекислого кальция Са СОз с небольшой примесью кремнезёма, глинозёма и углекислого магния ?
4. Как называется сочетание тактических приемов и следственных действий
5. Как называется технология оперативной аналитической обработки, основанная на многомерном представлении данных в информационных хранилищах?
6. Какая волна называется поперечной?
7. Котловина, или впадина, - углубление в виде чаши. Самая низкая точка котловины - дно. Боковая поверхность ее состоит из скатов, линия слияния их с окружающей местностью называется бровкой.
8. Кривая спроса называется нисходящей
9. Мгновенным периодом называется столь короткий период, что выпуск каждого предприятия и количество предприятий в отрасли фиксировано.
10. Меню, расположенное в левом верхнем углу окна, представленное в виде пиктограммы называется
11. Называется такой лейкоцитоз физиологическим.
12. Называется функцией производственных затрат ресурса i от объемов выпуска разнообразных продуктов.