Chemia fizyczna - wykad 5, OŚ, sem II 1 SOWiG, Chemia Fizyczna


Wykład V

Roztwory gazów w cieczy

Rozpuszczalność gazów w cieczy zależy od temperatury. Ponieważ rozpuszczanie gazu w cieczy jest procesem egzotermicznym ΔHr < 0 to rozpuszczalność gazu w cieczy maleje ze wzrostem temperatury.

Zależność ilościowa Clausiusa-Clapeyrona:

x1, x2 - rozpuszczalność gazu w temperaturze T1 i T2

ΔHr - molowe ciepło rozpuszczania do utworzenia roztworu nasyconego

R - stała gazowa

Roztwory cieczy w cieczy

Rozpuszczalność dwóch cieczy jest wzajemna tzn., jeżeli ciecz A rozpuszcza ciecz B to również ciecz B rozpuszcza ciecz A.

Trzy grupy roztworów ciecz-ciecz:

  1. Wzajemna rozpuszczalność dwóch cieczy jest nieograniczona np.: H2O - etanol.

  2. Wzajemna rozpuszczalność jest ograniczona np.: H2O - eter.

  3. Dwie ciecze są wzajemnie nierozpuszczalne.

Prawo Roulta

Układ dwufazowy-dwuskładnikowy w równowadze. Ciecze A i B tworzą roztwór doskonały o nieograniczonej wzajemnej rozpuszczalności.

Prężność pary składnika nad roztworem jest proporcjonalna do jego ułamka molowego w roztworze, przy czym współczynnikiem proporcjonalności jest prężność pary nasyconej cieczy w tej temperaturze.

Ponadto z prawem Daltona:

Diagram fazowy ciśnienie-skład dla roztworu doskonałego.

Prawo Raoulta: liniowa zależność prężności pary od stężenia.

Izotermy równowagi roztworów dwóch cieczy:

Izobara równowagi dla roztworu doskonałego:

p - logarytmiczna funkcja T, więc nawet dla roztworów doskonałych izobary mają przebieg krzywoliniowy.

Odchylenia od prawa Raoulta

Odchylenie ujemne pA, pB < pRaoulta. Jeżeli występuje minimum to układ azeotropowy ujemny np.: woda - mocne kwasy nieorganiczne. W układach o ujemnych odchyleniach: ΔH<0 oraz ΔV<0.

Odchylenie dodatnie pA, pB > pRaoulta. Jeżeli występuje maksimum to układ azeotropowy dodatni. W układach o dodatnich odchyleniach: ΔH>0 oraz ΔV>0.

Układy bez ekstremum azeotropowego.

Równowaga w układzie dwóch cieczy o ograniczonej wzajemnej rozpuszczalności. Wzajemna rozpuszczalność dwóch cieczy o ograniczonej rozpuszczalności zależy od temperatury:

  1. Rozpuszczalność rośnie ze wzrostem temperatury np.: fenol - woda.

  2. Rozpuszczalność maleje ze wzrostem temperatury np.: woda - trietyloamina.

  3. Rozpuszczalność w pewnych zakresach stężeń rośnie ze wzrostem temperatury a w innych maleje.

Po wprowadzeniu do naczynia dwóch cieczy A i B o ograniczonej wzajemnej rozpuszczalności, w równowadze powstaje układ złożony z dwóch cieczy (faz):

  1. Nasycony roztwór cieczy A w cieczy B.

  2. Nasycony roztwór cieczy B w cieczy A.

O składzie obu faz i prężności par na mieszaniną decyduje temperatura.

Ad.1 Krzywa rozpuszczania układu, gdy rozpuszczalność rośnie ze wzrostem temperatury.

TK - górna krytyczna temperatura rozpuszczania. Powyżej temperatury TK - roztwór jednorodny - rozpuszczalność nieograniczona. Poniżej temperatury TK - ograniczona rozpuszczalność.

K - roztwór nasycony B w A w temperaturze T1 (skład. xA, xB)

L - roztwór nasycony A w B w temperaturze T1 (xA, xB)

x - roztwór nienasycony cieczy B w A

y - roztwór nienasycony cieczy A w B

T - obszar 2-fazowy: roztwór nasycony B w A i A w B o składzie zależnym od temperatury

Ad.2 Krzywa rozpuszczania układu, gdy rozpuszczalność maleje ze wzrostem temperatury.

Ad. 3 Krzywa rozpuszczania układu, gdy rozpuszczalność rośnie lub maleje ze wzrostem temperatury (układ mieszany).

Układ dwóch mieszających się cieczy.

Wniosek: prężność przy p jest niezależna od składu ilościowego obu składników w mieszaninie.

Ponieważ prężność pary układu jest większa niż poszczególnych składników p > pA, pB wiec temperatura wrzenia układu jest niższa niż temperatura wrzenia poszczególnych składników

Prawo podziału Nersta

Dotyczy równowagi układu złożonego z dwóch niemieszających się cieczy A i B, w której rozpuszcza się trzecia substancja. Stężenia w obu cieczach będą podlegały pewnej regule.

Warunek równowagi układu trójskładnikowego:

Entalpia swobodna substancji rozpuszczonej w obu fazach:

Zależy od:

- ilości obu faz

- ilości substancji rozpuszczonej

- stanu skupienia substancji rozpuszczonej

Założenia słuszności prawa podziału Nersta:

  1. Substancje rozpuszczane nie ulegają dysocjacji i asocjacji w obu fazach.

  2. Roztwory są rozcieńczone (doskonałe).

Jeżeli substancja dysocjuje wówczas , jeżeli asocjuje

wówczas .

Wówczas prawo Nersta przyjmuje postać:

Ekstrakcja

Prawo podziału Nersta stanowi podstawę procesu ekstrakcji - procesu wyodrębniania substancji z roztworu za pomocą cieczy niemieszającej się z rozpuszczalnikiem. Współczynnik podziału Nersta KN powinien być duzy np.:

Wynika stąd, że z wodnego roztworu jodu łatwo wyodrębnić jod za pomocą chloroformu.

Ilościowe ujęcie ekstrakcji:

V - objętość roztworu wodnego

m - masa substancji rozpuszczonej - do usunięcia

C - stężenie substancji rozpuszczonej

Pierwsza ekstrakcja: wprowadzamy Vr cm3 rozpuszczalnika. Po ustaleniu się równowagi układu: stężenie w wodzie, stężenie w rozpuszczalniku.

Współczynnik podziału wyniesie:

natomiast pozostała ilość substancji:

Druga ekstrakcja: wprowadzamy drugą porcję Vr cm3 rozpuszczalnika. W równaniu:

Współczynnik podziału wyniesie:

Powtarzając ekstrakcję n-krotnie tą samą objętością rozpuszczalnika otrzymamy masę substancji pozostałą w roztworze wodnym (mn).

O efektywności ekstrakcji decydują:

- współczynnik podziału KN

- objętość czystego rozpuszczalnika

- ilość powtórzeń ekstrakcji

1



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Chemia fizyczna - Loska, OŚ, sem II 1 SOWiG, Chemia Fizyczna, ChF laboratoria
CHF PYTANIA, OŚ, sem II 1 SOWiG, Chemia Fizyczna
Chemia fizyczna - wykład 3, OŚ, sem II 1 SOWiG, Chemia Fizyczna
Chemia fizyczna - wykład 2, OŚ, sem II 1 SOWiG, Chemia Fizyczna
Chemia fizyczna - kolokwium 1b, OŚ, sem II 1 SOWiG, Chemia Fizyczna, ChF laboratoria
Chemia fizyczna - kolokwium 1a, OŚ, sem II 1 SOWiG, Chemia Fizyczna, ChF laboratoria
Akwakompleksy metali, OŚ, sem II 2 SOWiG, Chemia Środowiska, Seminarium ChŚ
3. Zanieczyszczenia wody 2, OŚ, sem II 2 SOWiG, Chemia Środowiska, Seminarium ChŚ
3. Zanieczyszczenia wody 1, OŚ, sem II 2 SOWiG, Chemia Środowiska, Seminarium ChŚ
Klasy czystości wód, OŚ, sem II 2 SOWiG, Chemia Środowiska, Seminarium ChŚ
Akwakompleksy metali, OŚ, sem II 2 SOWiG, Chemia Środowiska, Seminarium ChŚ
test na inteligencję emocjonalną, OŚ, sem II 1 SOWiG, Negocjacje, testy
techniki sterowania przebiegiem, OŚ, sem II 1 SOWiG, Negocjacje
Załącznik A4-Oświadczenie Wnioskodawcy, OŚ, sem II 1 SOWiG, Systemy Finansowania Ochrony Środowiska
WNIOSEK C1 , OŚ, sem II 1 SOWiG, Systemy Finansowania Ochrony Środowiska w Polsce, Projekt SFOŚwP
cw zakres KMB, OŚ, sem II 1 SOWiG, Planowanie Przestrzenne
Wykaz załączników - B2 kanalizacja, OŚ, sem II 1 SOWiG, Systemy Finansowania Ochrony Środowiska w Po
Ćwiczenie semestr letni 2013 - 2014 2, OŚ, sem II 2 SOWiG, Systemy Finansowania Ochrony Środowiska w
Test kreatywności, OŚ, sem II 1 SOWiG, Negocjacje, testy

więcej podobnych podstron