Температуры кипения разбавленных растворов

 

Температурой замерзания чистой жидкости является та строго постоянная температура, при которой кристаллы находятся в равновесии с жидкостью, т.е. имеют такое же давление насыщенного пара, как и жидкость.

Температурой кипения чистой жидкости или раствора называется та температура, при которой давление насыщенного пара становится равным внешнему давлению.

 

DТ_з = km

DТ_з = k

k =

 

DT_k = Em

DT_k = E

 

E =

 

 

3.4 ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ И ЕГО ЗАКОНЫ

 

 

 

 

Раствор Растворитель

 

 

ЗАКОНЫ ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

 

1. При постоянной температуре осмотическое давление прямо пропорционально концентрации или обратно пропорционально молярному объему вещества.

2. При данной концентрации осмотическое давление пропорционально абсолютной температуре.

3. При одинаковой температуре и одинаковой концентрации разные вещества имеют одно и то же осмотическое давление.

P = RT = cRT

 

ЖИДКИЕ БИНАРНЫЕ СИСТЕМЫ. ИДЕАЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

 

Рассматриваются законы равновесия между жидкой и паровой фазами систем, образованных двумя достаточно летучими и неограниченно растворимыми друг в друге компонентами.

Наибольший интерес представляют диаграммы: состав- давление пара и состав-температура кипения.

При заданной температуре общее давление Р раствора складывается из парциальных давлений Р_А и Р_в компонентов

Р = Pа + Рв

Различают три группы растворов - идеальные, предельно разбавленные и неидеальные.

Идеальным называется раствор, в котором силы взаимодействия F_А._В между молекулами разных видов равны силам взаимодействия F_A-A и F_B-B между молекулами одного вида. Поведение идеального раствора, подобно поведению идеального газа, зависит только от концентрации компонентов и температуры.

Согласно закона Рауля

P_i = Р_i°N_i^Ж

Р = Ра + Рв = Р_А⁰ N_A^Ж+ Р_В⁰ N_B^Ж= Р_А°N_А^Ж + Р_B⁰ (1 - N_A^Ж) =

== Р_В⁰ + N_A^Ж(P_A⁰ – P_B⁰)

 

 

Неидеальные растворы F_B-B ¹ F_A._B ¹F_A._A

Предельно разбавленные растворы - растворы, в которых концентрация растворенного вещества бесконечно мала.

P_i = P_i⁰N_i^Ж

Р₂ = K₂N₂ (закон Генри)

 

РАСТВОРЫ С ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫМИ

ОТКЛОНЕНИЯМИ ОТ ЗАКОНА РАУЛЯ

F_B-B > F_A-B < F_A-A F_B-B < F_A-B > F_A-A

СОСТАВ ПАРОВОЙ ФАЗЫ НАД РАСТВОРАМИ. ЗАКОНЫ

КОНОВАЛОВА

 

Первый закон Коновалова. В общем случае относительное содержание данного компонента в паре отличается от относительного содержания этого компонента в рав­новесном с ним жидком растворе. В паре больше того компонента, добавление которо­го в раствор повышает общее давление пара

P₁ = P₁⁰ N₁^Ж

Р₂ = P₂°(l-Ni^Ж)

= ×

Р₁V = N₁ ⁿ RT

P₂V = N₂ⁿRT =(1- N₁ⁿ)RT

=

=

Очевидно, что составы жидкости и пара могут быть одинаковыми только при

Р₁⁰ = Р₂⁰

Уравнение показывает, что для идеальной двойной системы пар будет всегда относительно богаче более летучим компонентом по сравнению с раствором, с кото­рым он находится в равновесии.

Если Р₁°>Р₂°₍то

>

Nⁿ₁>N₁^Ж-

 

Второй закон Коновалова - Экстремумы на кривых общего давления пара или температуры кипения отвечают такому равновесию раствора и его насыщенного пара, при котором составы обеих фаз одинаковы.

 

ДИАГРАММЫ СОСТАВ – ДАВЛЕНИЕ ПАРА (ТЕМПЕРАТУРА

КИПЕНИЯ)

Совокупность равновесных состояний в двойной жидкой системе обычно изображается изотермической диаграммой,на которой наносятся кривые зависимости общего давления пара (температуры) как от состава жидкости, так и от состава пара.

 

ПЕРЕГОНКА. РЕКТИФИКАЦИЯ

 

Перегонка построена на различии состава жидкой смеси и равновесного с ней пара. Существует перегонка в равновесии, фракционная перегонка, ректификация.

Перегонка в равновесии (однократная)

 

Фракционная перегонка - это такой процесс, при котором в пар переводится только часть разделяемой жидкой смеси.

Ректификация

 

 

Принцип процесса ректификации сводится к следующему. Если жидкость и пар разного состава поступают на данную тарелку с разных сторон, то между ними происходит тепло и массообмен. В результате этих процессов состав пара смещается в сторону более легколетучего компонента, а состав жидкости смещается в сторону менее летучего компонента. Происходит охлаждение пара, приводящее к частичной его конденсации и нагревание жидкости, вызывающее частичное ее испарение. Таким образом, восходящий поток пара, теряя в результате контакта с жидкостью высококипящий компонент и приобретая легкокипящий компонент, обогащается им, жидкость же, стекающая по мере накопления на тарелках вниз, обогащается высококипящим компонентом. При достаточном количестве тарелок, число которых рассчитывается на определенную полноту разделения, можно полностью разделить смесь.