GLAVA7 (1093053)

Файл №1093053 GLAVA7 (Конспект лекций по курсу Физическая химия)GLAVA7 (1093053)2018-02-14СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

68


Таблица 7.1. Изменение термодинамических функций при образовании различных растворов.

Термодинамические функции

Примеры

H

S

G

A

растворов

Идеальный раствор

H = 0

S = -RlnN

G = RTlnN

a = N

= 1

Fe-Ni,

Fe-Co,

Fe-Mn

Регулярный раствор

H 0

S = -RlnN

G = H +

+ RTlnN

а N

(a = N)

1

Fe-Si,

Fe-Al,

Fe-Cu

Реальный раствор

H 0

S = -RlnN +

+ Sn

G = H +

+ RTlnN -

- Т Sn

а N

(a = N)

1

Fe-S,

Fe-С,

Fe-Р

2. Закон Рауля.

Обширные экспериментальные исследования Франсуа Мари Рауля (1886 г.) обнаружили, что в типичных случаях давление насыщенного пара растворителя над раствором (Р) равно его давлению над чистым растворителем (Р0), умноженному на мольную долю растворителя (N0) в растворе:

Р = Р0 N0. (7.1)

Из (7.1) следует, что Р < Р0, так как N0 < 1. Уменьшение давления насыщенного пара над раствором может быть объяснено уменьшением поверхности испарения при добавлении растворяемого вещества.

Закон Рауля часто применяется в другой, более удобной для практического использования форме. Для этого правая и левая часть (7.1) делится на Р0 и из обоих частей вычитается единица:

, (7.2)

где N - молярная доля растворенного вещества.

Из выражения (7.2) следует, что относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором, равно молярной доле растворенного вещества.

На практике большинство растворов обнаруживают более или менее значительные отклонения от закона Рауля, растущие с увеличением концентрации.

Растворы, в которых поведение растворенного вещества и растворителя подчиняются закону Рауля называются абсолютно идеальными или совершенными. Для этих растворов закон Рауля справедлив для любых концентраций растворителя и растворенного вещества. Такие растворы образуют вещества с близкими физическими свойствами и, как следствие, при отсутствии взаимодействия частиц растворителя и растворенного вещества.

Например, если компоненты совершенного раствора А, В, то справедливо соотношение:

, (7.3)

где РА, РВ - давления насыщенных паров компонентов над раствором;

, - давления насыщенных паров компонентов над чистыми компонентами;

NA, NB - мольные доли компонентов.

Из (7.3) следует, что давление паров над раствором (Р) линейно изменяется с изменением состава раствора.

3. Температура замерзания и кипения разбавленных растворов

(следствия из закона Рауля).

Растворы замерзают при более низкой, а закипают при более высокой температуре, чем чистый растворитель. Эти закономерности относятся только к растворам нелетучих веществ в разбавленных растворах, для которых мольная доля растворенного вещества (N) близка к нулю.

Действительно, если давление пара над раствором понижено (Р < P0), то последний нужно нагреть до более высокой температуры, чтобы достигнуть равенства давления пара над раствором и внешнего давления, обеспечивающего кипение (рис. 7.1). Из рис. 7.1 следует, что внешнее давление (РВН) достигается растворителем при температуре ТЕ, а раствором - при Т > TE, так как Р < P0.

Метод исследования, основанный на измерении повышения температуры кипения растворов, называется эбулиоскопическим [ebulliare (лат.) - выкипать], а сам эффект - эбулиоскопическим эффектом.

Условие кипения раствора:

Р = Р0 N0 = РВН, (7.4)

где РВН = 1 (условная единица).

После логарифмирования (7.4) с учетом РВН = 1:

lnР0 + lnN0 = 0,

а после дифференцирования:

.

Из уравнения Клазиуса - Клапейрона следует:

,

поэтому

, (7.5)

где - молярная теплота испарения растворителя.

После разделения переменных и интегрирования (7.5):

Рис. 7.1. Повышение температуры кипения раствора:

ТЕ, Т - температура кипения чистого растворителя и раствора соответственно;

РВН - внешнее давление.

или

,

где .

Для разбавленных растворов , а N << N0.

Тогда: , причем точность расчета при этом не хуже 1%, если N < 0,02.

Таким образом:

. (7.6)

Из (7.6) очевидно, что повышение температуры кипения раствора не зависит от природы растворенного вещества, а определяется лишь его молярной долей в растворе.

Выражению (7.6) можно придать иную форму записи, если концентрацию раствора выразить в единицах его моляльности (m):

, (7.7)

где - молярная масса растворителя.

В разбавленном растворе , поэтому N = m и соотношение (7.6) запишется в виде:

, (7.8)

где = kЭ - эбулиоскопическая постоянная растворителя.

Тогда:

. (7.9)

Эбулиоскопическая постоянная, называемая также молярным повышением температуры кипения, представляет собой величину повышения температуры кипения раствора, содержащего 1 моль растворенного вещества в 1 кг растворителя, по сравнению с температурой кипения чистого растворителя. Каждый растворитель имеет свою эбулиоскопическую постоянную, не зависящую от природы растворенного вещества: kЭ для воды составляет 0,52 К/моль, для бензола 2,57 К/моль.

Эбулиоскопическим методом определяют молярные массы растворенных веществ, однако его используют лишь в тех случаях, когда растворенное вещество нелетучее и растворитель не диссоциирует при температуре кипения раствора.

Другим следствием понижения давления насыщенного пара растворителя над раствором нелетучего растворенного вещества является то, что температура замерзания (кристаллизации) раствора ниже, чем чистого растворителя (рис. 7.2).

Совершенно очевидно, что если при замерзании раствора вымораживается чистый растворитель, то условие замерзания раствора имеет вид:

, (7.10)

где Р - давление пара растворителя над раство-

ром;

- давление пара растворителя над чис-

тым твердым растворителем.

Условие замерзания чистого растворителя:

. (7.11)

Согласно уравнению Клаузиуса - Клапейрона (4.80):

Рис. 7.2. Понижение температуры замерзания раствора:

Тf, T - температуры замерзания растворителя и раствора соответственно.

и

Совместное решение этих уравнений дает:

, (7.12)

где - молярная теплота плавления.

При температуре замерзания раствора , поэтому , где .

Тогда окончательно:

. (7.13)

Уравнение (7.13) называется уравнением Шредера. Его решение позволяет рассчитать понижение температуры замерзания раствора:

или , (7.14)

где - криоскопическая постоянная растворителя, зависящая как и kЭ только от свойств рас-

творителя.

Из (7.14) следует, что понижение температуры замерзания разбавленных растворов определяется только концентрацией растворенного вещества.

Криоскопический метод используется как и эбулиоскопический для определения молярных масс растворенных веществ, однако им пользоваться удобнее, так как для водных растворов в несколько раз больше kЭ, поэтому точность оценок повышается. Так для воды составляет 1,86 К/моль, для бензола - 5,2 К/моль. Как в том, так и в другом методе точность опыта зависит от точности определения . Для повышения точности определения в случае водных растворов пользуются термометром Бекмана, особенностью которого является большая длина шкалы (0,05 м на 1 К). В верхней части термометра имеется резервуар со ртутью, позволяющей изменять количество ртути в рабочей части термометра.

4. Осмотическое давление растворов.

Явление осмоса (от греч. osmos - толчок, удар) впервые наблюдал А. Нолле, помещая водный раствор сахара в стеклянной, закрытой снизу полупроницаемой перепонкой трубке в сосуд с чистой водой. Вода, проникая через перепонку, вызывала подъем уровня раствора в трубке (рис. 7.3).

Для предотвращения проникновения растворителя в раствор над раствором нужно создать избыточное давление (Р’), называемое осмотическим.

Рис. 7.3. Схема опыта А. Нолле:

1 - трубка с раствором сахара;

2 - сосуд с водой;

3 - полупроницаемая перепонка.

Проявления осмотического давления весьма разносторонние. Например, типичные клетки живых организмов, образованные протоплазменной оболочкой, заполненной водным раствором различных веществ, испытывает осмотическое давление со стороны чистой воды в пределах от 4 до 20 105 Па. Поэтому обнаженные ткани (раневые поверхности) следует промывать не чистой водой, а физиологическим раствором с осмотическим давлением по отношению к клеточному раствору близкому к нулю. Это предохраняет клетки от набухания и разрушения.

Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
483 Kb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6384
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее