С. Жайлауов физикалық химия
жүктеу/скачать 2.46 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- IV т а р а у ЭЛЕКТРОХИМИЯ
| 85
А компонентінің проценті МР, В компонентінікі МО және С понентінікі МЫ түзулерімен өрнектеледі. Розебум әдісі кеңфе колдау тапты, өйткені үшбұрыштың бір қабырғасы арқылы У"1 компоненттің де құрамын сипаттауға болады. Мысалы, А С кабыр-ғасын 100% деп альш, МР=ОС; М0 = 0<2 және МЫ = АО еке.ІДІ гін ескер^ек берілген М нүктесшдеп А компонентшщ проценті 0 С В компонентінікі £0 және С компонентінщ мөлшері Аи ^' ' түзулерімен анықталады. Енді осы ұғымдарға сүйеніп, 25-суретте көрсетілген үш компонентті системаның балқығыштык күйін ка-растырайык. Алынған үш компонент балқыған кезде өзара жақсы ериді, кристалданып қатайғанда, катты ері-тінді бермейді және өзара химиялық реакцияларға түспейді. Ондай компонент мырыш, кадмий және висьмут болсын. Енді осы үшеуін бірге қызды балқыма алады. Сосын ол балқыманы бірқалыпты, өте баяу салқындата бастаса, мырыштың, кадмийдің, висьмуттын жекеленген кристалдары пайда бола бастайды. Диаграммадағы А нүктесі висьмуттың 27ГС-та балқитынын не осы кезде кристалданатынын, ал В нүктесі кадмийдің 32ГС-та балкып, кристалданатынын^ және С нүктесі системадағы үшінші компо-нент мырыштың 0419,4°С-та кристалда-нып, балқитынын көрсетеді. Мүндағы әр қабырға екі компоненгті системалардың күйін өрнектейтін диаграмма іспеттес: ААЕ1ВВ1— қыры висьмут — кадмий системасын көрсетсе, А А Е2СС'— қыры висьмут — мырыш системасын, ал В'ВЕ3,СС'~ кыры кадмий — мырыш системасын сипаттаиды. Ондагы Е1Е2Е3 нүктелері ездеріне сәйкес: келетін екі компонентті системалардың эвтектикалық нүктесіне.тен АЕ1Е2Е3 ВЕ1,Е4Е3 және СЕ2Е4Е3-сызыктармен шектелген беттер, әртурлі кұрамдагы балкымадан висьмуттын, кадмийдің және мырыштың кристалданғандагы беттері. Сол сиякты Е1Е4 сызығы кадмий - висьмут системасының эвтектикалык кристалдануын көрсететін қисык, Е2Е4-сызығы мырыш-кадмий компонентерінін эвтетикалык кристалдаунын , ал Е4 нуктесі мырыш-кадмий –висмуттын эвтетикалык кристалдаунын біріктіріп сипаттайды және оны үштік эвтетика дейді. Сұйк заттар арасындагы катынасты карастрайык. Берілген ұш Сұйық өзара жақсы, нашар еруі және мүлдем ерімеү мүмкін 86 Сол сияқты екі сұйық өзара шексіз ерісе де, үшінші зат бұлардың екеуінде, не тек біреуінде ғана еруі ықтимал. Әрине, мұны алын-ған компонеиттсрдің табиғатына, физикалық және химиялық қасиеттеріне, кейбір ерекшеліктеріне орай қарастырады. Мұнда да қандай компонент қалайша, қандай қатыиаста араласатынын, құрамын, өзара ерігіштігін анықтау үшін үшбүрышты диаграмма әдістері пайдаланылады. Егер өзара араласпайтын немесе шекті еритін екі сұйық қоспа-сына екеуінде де жақсы еритін үшінші сұйықты косса, әуелп екі сұйықтьщ ортасынан үшінші қабат пайда болады. Бұл — үшінші компоненттін, екі компонент арасында таралуы. Енді үшінші ком-понентті өте аз шамада алып, бірте-бірте көбейткенмен оньщ осы алғашқы екеуінде таралуы (еруі) өзгеріссіз калады. Мұны таралу коэффициенті дейді және ол температура тұрақты кезде систе-мадағы басқа заттардың бар-жоғына, таралатын қосылыстың мөлшеріне тәуелсіз: Бұл қатынасты 1872 жылы Бертло мен Юнгфлейш су мен күкіртті көміртек қоспасында галогендердің таралуына негіздей жазған. Ал, өзара араласпайтын екі сұйық арасында бірнеше заттың та-ралуы Нернст заңына (1880 ж.) бағынады: екі фаза арасындағы басқа компоненттердіц таралуы ондағы өзге қосылыстардық бар-жоғына, мөлшеріне тэуелсіз, тек таралатын компоненттердіқ мен-шікті таралу коэффициентімен ғана анықталады. Таралу коэффициентін таралу заңы деп те атайды. Оны термо-динамикалық әдіспен де алуға болады. Ол үшін берілген бірінші (I) және екінші (II) компонентті тұрақты температурада қарас-тырады. Әрине, екі фаза арасында таралатын компонент үшін теңдік жағдайы орнаған сәтте, ондағы екі фазадағы химиялық потенциал өзара тең болуы керек: Бұдан тұрақты температурада таралатьш заттардың I және II фаза дағы активтілік қатынастары тұрақты шама екені шығады. Ерітінділер жеткілікті сұйытылған жағдайда активтілік ор-нына концентрацияны пайдалануға болады. Әрине, концентрация-ны әр түрлі белгімен өрнектегенде, таралу коэффициенттерінің (Ка және К) шамасы да әр түрлі болады. Мүндайда қандай өл-шемді қолданудын, басты көрсеткіші — таралу коэффициенттері-нің тұрақтылығы. Мысалы, /Сгі — таралу коэффициенті таралатын заттьщ мөлшерін қанша өзгертсе де түракты. Олай болса, егер “ріген заттың бір фазадағы активтілігі белгілі болса, онда екінші еріткіштегі еріген фазаның активтілігін анықтау үшін (93) теңеу-ді пайдалануға болады. Ол үшін таралатын заттың бірнеше өлше- 87 мін алып, оларға сәйкес таралу коэффициентін (Ка) анықтайды да, оны нөлге дейін жеткізіп, шексіз сұйытылған ерітінділер ара-сындағы таралу коэффициентіне теңелетін Қ мәнін аныктайды. Онан әрі осы анықталған таралу коэффициентінің мәніне (К) және таралатын компоненттің бір фазада белгілі болған активті-лігін пайдаланып, екінші еріткіштеп активтілікті есептейді. Осы таралу коэффициенттің 1-ден едәуір өзгешелігі болғанда, бұл есептеу онан әрі жеңілдейді, өйткені ерітіндіиің бірінде еріген заттың концентрациясы өте аз болғанда оны шексіз сұйытылған ерітінді деп қарастырып, системаның концентрациясы активті-лікке тең деп ұйғару керек. Әлбетте, К мәнін анықтағаннан кейін активтілікті а1 =КМц қатынаспен есептейді. Егер екінші ерітінді қасиеті идеал ертінді шартына сай келсе, онда бұл қатынасты жалпы жағдайға да пайдалануға болады. Таралу заңынан шыққан салдарға сүйенсек, ерітіндіде еріген затты бөліп алу үшін, оған еріткіште не ерімейтін, не араласпай-тын сұйықты қосады. Мысалы, бір күрделі органикалық қосылыс суда еріген болса, оны таза күйінде бөлш алу үшін, суды қызды-рып буландырып ұшыру керек. Бүл аса сәтті әдіс емес, өйткені біріншіден кыздыру әсерінс тазаланатын қосылыс төзімсіз болуы мүмкін, екіншіден оның құрамынан су кетсе де өзге қоспалар қалып қояды. Ал, егер осы ерітіндіге сумен араласпайтын, мысалы бензол не қос этилді эфир сияқты қосылыстарды қосса, әлгі суда еріген зат бензолға не эфирге ауысады. Сөйтіп, қоспа скіге бөлінеді де керекті қосылыс бензолға не эфирге ауысады. Мұндай процесті экстракция дейді. Таралу коэффициентінің 1-ден айырмасы косылатын еріткіш үлесіне көбірек тиесілі болған сайын, экстрациялау процесі әрі тиімді, әрі әсерлі болады. Затты толық бөліп алу үшін, экстрация-ны бірнеше рет қайталаған жөн. Мысалы, I және II еріткіштердің көлемі vi және vii , олардың таралу коэффициенті болсын. Егер II фазада m моль зат еріп, ол I фазада болмаса, онда бірінші рет экстракциялағаннан заттың II фазада хm молі қалады (мұндағы х —қалған заттың үлесі). Сонымен бірінші рет экстракциялағаннан кейінгі тепе- теңдік концентрациясы Енді осы мәнді пайдаланып, таралу коэффициентін жазсак. Екінші рет экстракциялағаннан кейін х2тm моль зат қалса, эк-стракцияны і рет қайталағанда х1т m[(V11) : (V11 + V1 Кл)\1тm моль зат қалады. Экстракциялауға қажеттіm еріткіштің бәрін бірден пайдаланбай, оны бөліп, бірнеше рет кайталап пайпаланғанда, оның әлдеқайда тиімді болатынын тәжріибе көрсетіп отыр. Егер екі еріткіш арасындағы екі заттың таралу коэффициенттері мәні әр 88 үрлі болса, онда осы екі затты экстракциялау арқылы жеке бө-ліп алуға болады. Ал, егер осы екі заттың таралу коэффициенттері шамасы жуық болса, онда экстракциялау процесін бірнеше рет қайталауга тура келеді. Лабораториялық жағдайда экстракциялау процесі арнаулы қондырғылар арқылы жүзеге асырылса, өндірісте үлкен калонна-лар мен тұндырғыштар, бөлуге арналған шүмектері бар ыдыстар пайдаланылады. Жалпы зкстракциялау әдісі аса нәзік, көптеген физикалық және химиялық өңдеуге төзімсіз қосылыстарды таза-лап, бөлуде жиі қолданылады. Ол әсіресе, дәрі-дәрмек және био-логиялық қосылыстарды өндіруде таптырмастай тәсіл. IV т а р а у ЭЛЕКТРОХИМИЯ жүктеу/скачать 2.46 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|