Лекция конспектісі химия 1 пәні бойынша 6В05113
Идеал ерітінді. Рауль заңы
жүктеу/скачать 0.79 Mb.
|
| Идеал ерітінді. Рауль заңы. Кез келген затты еріткенде еріткіш буыньщ қысымы төмендейтінін көптеген тәжірибе көрсетті. Осы негізде ерітінді құрамы мен бу қысымының төмендеуі ара-ларындағы байланысты Ф. Рауль ашқан. Оған дейінгі оқымыстылар тек кышқылдар мен негіздердін, судағы ерітінділерін ғана зерттеп, онда кездесетін диссоциация сияқты, әлі табиғаты толық айқын емес кұбылыстарға келгенде, оны түсіндіре алмады. 1882 жылы Рауль отыздан астам органикалық қосылыстың судғы әр түрлі концентрациялы ерітінділерін зерттеп, олардьщ қату температураларын аныктайды. Қандай қосылыс болмасын, олардың бір молін 1 литр еріткішке (суда) еріткенде, осы ерітінділердің бәрінің қатаю температуралары бір шамаға, дәлірек айтқанда 1,85°С-қа төмендейтінін байқайды. Бұл заңдылық еріген заттың табиғатына тәуелсіз болды. Ол судың орнына бензолды алып, он-да бір мольден бірнеше органикалық қосылыстарды ерітеді. Мұнда да құрылысы мен табиғатына тәуелсіз бірдей көлемдегі бензолда бірдей мольдегі органикалық қосылыстарды еріткенде ерітінділердің қату температуралары бір шамаға ғана төмендеген. Мысалы, Рауль тәжірибесіндегі ерітінділердің бәрі де 5,2°С-та қатқан, ал таза бензол 5,5°С-та кристалданады. Сосын, Рауль 1886 жылы қату температурасынан кейін сусыз ерітінділердің бу қысымын анықтауға ауысады. Бұл, 1887 жылғы ғылыми баспада жарияланған тәжірибе нәтижесінде табылған задға әкеледі.
Ал, егер Р°А — берілген температурадағы будын таза еріткіш үстіндегі (бетіндегі) қысымы десек, ал РА — осы температурадағы еріткіш буының ерітінді бетіндегі кысымы. Онда Рд — РА айырма-сы бу қысымының төмендеуіне тең. (Р°А — РА)/РОА — катынасы берілген ерітінді үшін бу қысымның салыстырмалы төмендеуі. ^Рауль заңының тұжырымдалуына орай, ерітінді бетіндегі еріткіц/&ысымының салыстырмалы төмендеуі, сұйықта еріген заттың мольдік үлесіне тең: Бу қысымыныд салыстырмалы төмендеуі берілген ерітіндідегі еріген және оны еріткен заттардың табиғаты мен температурасына тәуелсіз. Еріген кездегі жылуы нөлге тең, яғни жылу бөлінбейтін және көлемі еріген және ерітетін компоненттер көлемдерінің қосындысына тең болатын ерітінділер үшін Рауль заңының дұрыстығы байқалады. Кез келген температура мен концентрацияларда Рауль заңына бағынатын ерітінділерді идеал ерітінділер дейді. Идеал ерітінді-ден басқалардың бәрі де Рауль заңынан шамалы болса да ауыт-қиды Алайда, бұл ауытқу ерітінді концентрациясы төмендеген са-йын азаяды және ерітіндіні шексіз сүйылтқан кезде (84) теңдеу-дің екі жағынан да 1-ді азайткандағы қатынас түрақты температурада әркез орындалады. Ерітінді бетіндегі еріткіш буының қысымы ерітіндідегі еріткіштің мольдік үлесіне тура пропорционалды және ондағы пропорционалдық коэффициенті берілген температурадағы қаныққан будың таза еріткіш бетіндегі қысымы болады. Ерітінді теориясы үшін идеал ерітінділердің мәні өзгеше. Өйт-кені оны идеал газдармен салыстырғанда идеал ерітінділерде мо-лекулааралық әрекет боладыСұйық заттардың бәрінде де молекулааралық әрекет бар. Система бір түрдегі молекулалардьщ араларындағы әрекет, осы система құрамына енетін басқа түрдегі молекулалардын. араларындағы әрекет бірдей болса, ондай ерітінділерді идеал ерітінділер дейді. Бұл пікірді математика тілімен өрнектесек ЕАА =Еaв == Евв Мұндағы Е — әртүрлі зат молекулаларының әрекеттесу энергиясы, 4 және В — молекула түрлері. Химиялык, және физикалық қасиеттері ұқсас заттарды араластырғанда олар бір-бірінде еритін болса, идеал ерітінді пайда болады. Идеал ерітінділер үшін T = сonst жағдайында келесі шарттар орындалуы керек: 1. U= — идеал ерітінділердін, ішкі энергиясы, ол қүра-мына енетін компоненттердін, ішкі энергияларыньщ қосындысына тең. 2. —идеал ерітіндінің көлемі, сол ерітінді күрамына енетін жекеленген компоненттер көлемдерінің қосындысына тең. 3. — идеал ерітінді энтропиясы оның құрамы-на енетін компоненттердің энтропия қосындысы мен араластыру (еріту) энтропиясының қосындысына тең. Мұнда да араластыру (еріту) энтропиясы идеал газдардағыдай (Атіх 5) таңбаланады. Рауль заңын пайдаланып, идеал ерітінді бетіндегі қысымының ерітінді құрамына тәуелділігін көрсетуге болады. Егер ерітінді құрамына енетін екі компонент үшін Рауль заңы орындалса. NA+NB=1 NA=1-NB (85B) онда будың жалпы қысымы Р = РА +Рв =Р°А (1—NB)+PB0NB=P0A+(P0A-PB0)NB яғни жалпы қысым ерітінді құра мынан түзу сызықты тәуелділікте болады. Онда бензол мен толуолдың бірбіріндегі ерітінділері белгілі температура аралығында алынды. Бензол мен толуолдың физикалық, химиялық қасиеттері және кеңістіктегі құрылымы ұқсас. Сондықтан олар белгілі бір температура аралығында шарты орындалғанда Рауль заңына бағынады (N— компонент құрамы, ол мольдік, көлемдік үлеспен, процент-пен беріледі).Бұл теңдеудің сол жағындагы өрнектің алымын да, бөлімін де жалпы қысымға (Р = РА +Рв ) бөлсек:мұндағы “б”— бу —“с”— сұйық күйдегі фазаларды көрсетеді. Мұнан идеал системалардағы бу мен оған тепе-теңдіктегі сұйық құрамы бірдей болмайтыны байқалады. Олар өзара бірдей • болуы үшін, таза компоненттердің бетіндегі қаныққан будың қысымдары да өзара тең болуы керек: Р°А=а . Бұл жағдай орын-далмаса, ерітінді бетіндегі будың құрамында, жеңілдеу буланатын (тезірек, ертерек қайнайтын) компоненттің буы молырақ болады, Бұл Коноваловтың (1881) бірінші заңы деп аталады да, былайша тұжырымдалады; қаныққан буды тецдіктегі ерітіндімен салыстырғанда, системаға қосылған компонент сол ерітіндінің жалпы қы-сымын арттыратын немесе қайнау температурасын төмендететін болса, онда қаныққан бу қурамындары компонент ерітінді к,ұра-мындағыдан мол болады. Бұл заңды басқаша былай да тұжырымдауға болады: а) берілген компоненттщ мөлшерін суйық фазада салыстырмалы ғана арттыру оныц будағы салыстырмалы мөлшерінщ молаюына әкеледі; б) еселенген спстемадагы буды онымен теңдікте бола-тын сұйьщпен салыстырғанда, системаға қосқанда жалпы щы-сымды көбейтетін немесе қай-нау температурасын сол қы,-сымда төмендететін компонент буына салыстырмалы түрде молырақ болады. Коноваловтың бірінші занын тек идеал ерітінділерге ғана емес, Рауль заңына бабайтын ерітшділер ушінде де колдануға болады. Онда екі компонент бар. Олардыңбірі- бензол (А компоненті). Таза бензол 80°С-та қайнайды. Екінілісі -толуол не метилбензол (В компоненті). Таза толуол 110°С-та қайнайды. Олардын физикалық, химиялық қасиеттері және структуралық құрылымы ұқсас. Диаграммадағы 1-қисықтың үстінде сұйық, 2-қисықтың астында бу орналасқан. Әрине, мұнда дя теңдік жағдайы болу керек. Сонымен, диаграммадағы Р°А және Р°в нүктелерінде бу мен сұйық-тың құрамы бірдей. Бензолдын қайнау температурасы толуолдікінен төмен болғандықтан, оның бу қисығының әрбір нүктесі 1сызықтан солға қарай ығысады. 1 және 2-қисықтын ортасында сұиық пен бу өзара тепе-теңдік жағдайында болады. Сұйық пен бу сызықтарының араларына жүргізілген изобара сызықтарын нодтар дейді. Нодтардың с және А, с’ және д.’ сияқты ұштары тепе-тең-дікте болатын бу және сұйық фазалардың құрамын көрсетеді. Сол ‘ сияқты, диаграмма тұрақты температурада жасалғандықтан, ондағы әрбір нүкте система күйін толық сипаттайды. Мысалы, диаграммадағы Іп нүктесі системаның Л/т құрамындағы бір фазалы сұйық ерітіндісіне сәгкес екенін көрсетеді. Мұндай нүктелерді фигуративті нүкте дейді. Егер қысымды төмендетсе фигуративті нүктесі төмендейді де с нүктесінде булана бастайды және осы кезде система екі фазалы болады. Алғашқы пайда болған будың құрамы Ма < Қысымды онан әрі төмендеткенде фигуративті нүкте 1-қисық бойымен төмендеп, с’ нүктесінде тоқтады десек, осы күйдегі система құрамы с’Л’ нүктелерінің абсцисса арқылы анықталатын сұйық пен бу тепе-теңдігін көретеді. Сосын қысымды тағы да төмендетсе, фи-гуративті нүкте 2-қисықтағы с»-ге жетеді. Мұндайда барлық сұйық буға айналады және қысымды онан әрі төмендетсе, енді ондағы кысымның өзі Nт қүрамдағы бу қысымына теңеледі. Бұл қарастырылған процесті изотермиялық айдау дейді. Сұйықтағы газ ерітінділері. Сұйықтағы газдардың ерігіштігі қысым, температура, сол сияқты еритін газдар мен еріткіш таби-ғатына байланысты болады. Газдардың сұйықтығы ерігіштігінің қысымға тәуелділігі Генри заңымен анықталады. Ол заң бойын-ша, тұрақты температурадағы еріген газдардьщ мөлшері ерітінді бетіндегі еріген газдардыц қысымына пропорционалды: Сұйықтағы газ ерітінділері. Сұйықтағы газдардың ерігіштігі температура,сол сияқты еритін газдар мен еріткіш табиғатына байланысты болады. Газдардың сұйықтығы ерігіштігінің қысымға тәуелділігі Генри заңымен анықталады. Ол заң бойын-ша, тұрақты температурадағы еріген газдардьщ мөлшері ерітінді бетіндегі еріген газдардыц қысымы жүктеу/скачать 0.79 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|