Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Равновесие пар – жидкий раствор в системах с неорганической взаимной растворимостью жидкостей.



 

Рассмотрим двухкомпонентные системы с неограниченной взаимной растворимостью жидкостей.

Жидкие растворы находят широкое применение в самых разных областях человеческой деятельности. К этой группе растворов относятся и природные воды, и такие материалы, как нефть, нефтепродукты – бензины, керосин, парафин, вазелин, смазочные масла, смеси органических растворителей, различные водно-спиртовые смеси и другие.

Исследование свойств жидких растворов давно привлекало внимание многих исследователей. В развитии учения о растворах большая роль принадлежит работам Менделеева, который впервые показал значение химического взаимодействия между молекулами компонентов для всех свойств растворов.

Менделеев рассматривал растворы как неустойчивые химические соединения постоянного состава, находящиеся в состоянии частичной диссоциации.

С термодинамической точки зрения раствор – это однофазная, гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов.

Как известно из материала предыдущей главы, особенности поведения жидких систем объясняются характером взаимодействия между молекулами компонентов раствора.

Межмолекулярные взаимодействия вызываются различием химического характера компонентов, а также образованием водородной связи между молекулами компонентов и диполь-дипольным взаимодействием, интенсивность которых может быть самой различной.

 

Давление насыщенного пара в идеальных и

Неидеальных смесях

 

Рассмотрим двухкомпонентные системы, состоящие из неограниченно смешивающихся жидкостей А и В. Среди них различают идеальные, неидеальные и предельно разбавленные растворы.

Идеальным называется раствор, в котором силы взаимодействия FAB между молекулами разных видов равны силам взаимодействия FA-B и FB-B между молекулами одного вида.

Идеальные растворы могут образовываться из веществ, молекулы которых сходны по полярности, строению, химическому составу. Например, (бензол – толуол, дибромпропан C3H6Br2-дибром-этан C2H4Br2).

Смешивание таких веществ происходит без поглощения или выделения тепла (DH = 0) и без изменения объема (DV = 0), т.е. объем полученного раствора равен сумме объемов исходных компонентов.

В системе, состоящей из компонентов А и В, парциальные давления компонентов соответственно РА и РВ. Общее давление пара

над смесью

P = PA + PB (6.268)

Согласно закону Рауля PA = PA0 × хA, PB = PB0 × хB (6.269 5.2)

Тогда общее давление насыщенного пара над смесью жидкостей

P = PA0хA + PB0хB, (6.270 5.3)

a т.к. хA = 1 – хB, то P = PA0 + хB(PB0 - PA0), (6.271 5.4)

т.е. общее давление пара Р является линейной функцией от хB.

Положение этих линий определяется по следующим точкам.

Воспользуемся выражениями (6.269):

при хА = 0 ® РА = 0; при хА = 1, РА = РА0; по двум точкам проводим прямую РА0В.

Для парциального давления компонента В:

при хВ = 0 РВ = 0; при хВ = 1, РВ = РВ0

Проводим прямую РВ0А (при условии, что компонент В более летуч. Более летучим называется вещество, которое при данной температуре имеет более высокое давление пара).

Для общего давления проанализируем выражение (6.270).

При хВ = 0, Р = РА0 при хВ = 1 Р = РВ0, получаем прямую РА0РВ0.

 

 

 

 


Рис. 6.34. Диаграмма состояния идеальной системы

жидкость –жидкость

 

Если система идеальная, то зависимость общего и парциальных давлений пара от состава раствора - линейная.

В реальных системах наблюдаются отклонения от закона Рауля, вызываемые взаимодействием молекул.

а) Если взаимодействие между однородными молекулами FA-A и FBB сильнее, чем между разнородными молекулами FAB, то в растворе должен происходить распад ассоциированных молекул одного или обоих компонентов, число частиц в растворе становится больше числа частиц в чистых компонентах.

Протекание такого процесса подтверждается тем, что при образовании многих растворов наблюдается расширение (DV > 0) и поглощение теплоты (DH > 0), которая, очевидно, затрачивается на разъединение ассоциированных молекул.

В результате этого процесс испарения облегчается и давление пара каждого компонента над раствором становится большим.

Подобные явления получили название положительных отклонений от закона Рауля.

При положительных отклонениях кривые парциальных давлений лежат выше прямых линий, соответствующих идеальному состоянию.

При достаточно сильных отклонениях на кривой общего давления появляется максимум.

Примеры: ацетон (CH3COCH3)-сероуглерод (CS2), ацетон (CH3COCH3)-спирт (C2H5OH), ацетон-бензол

 

 
 

 


Рис. 6.35. Диаграмма состояния системы жидкость – жидкость с положительным отклонением от закона Рауля

 

б) Если силы взаимодействия между разнородными молекулами FAB больше, чем между однородными FAA и FBB, т.е. FAB > FAA и FAB > FBB, то наблюдаются взаимодействия типа сольватации, комплексо-образования.

Взаимодействие диполей и образование раствора сопровождается выделением теплоты (DH < 0) и уменьшением объема (DV< 0).

Уменьшение числа частиц в растворе приводит к уменьшению парциальных давлений пара компонентов.

Подобные отклонения получили название отрицательных отклонений от закона Рауля.

При отрицательных отклонениях кривые парциальных давлений лежат ниже прямых линий, соответствующих идеальному состоянию.

 

 
 

 

 


Рис. 6.36. Диаграмма состояния системы жидкость – жидкость с отрицательным отклонением от закона Рауля

 

В некоторых системах, где компоненты очень сильно отличаются по своей химической природе, но имеют близкие давления насыщенного пара, отклонения от закона Рауля проявляются особенно резко. Тогда на кривой общего давления пара появляется точка минимума, соответствующая определенному составу смеси.

Независимо от знака отклонений эти точки называются экстремальными .

Примеры : H2O-HNO3; CH3COCH3 (ацетон)-CHCl3 (хлороформ); C2H5OC2H5 (эфир)-CHCl3 (хлороформ).

Отклонения от закона Рауля обычно увеличиваются с понижением температуры (вплоть до расслоения смеси).


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-24; Просмотров: 894; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.018 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь