nekrasovI (1114433), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Г, Рвстворвыость веоргвввческкк веществ в воде. сорввочвпк. м.. хвыпв». !юз. 2чз с, й 7. Молекулярные растворы 181 12) Поляриость растворителя может быть охарактериэоваиа величияой его д излектр и ческой пр о и и ц а ем ости (6). Последняя показывает. во сколько раз по срввиеиию с вакуумом (6 !) меньше притяжение или отталкивание между двумя располохсеииыми в данной среде электрическими зарядами. Подобное ослабление взаимодействия при прочих равных условиях тем больше, чем более полярны молекулы вещества среды.
Диэлектрические проиицаемости жидкостей уменьшаются с повышением температуры. Например, для воды имеем следующие зиачеиия е: 0 1О 1Б Ю ЗБ 30 40 60 60 63,3 В4,3 Вэ,э 30,4 7В,5 76.7 73,1 69,В 66.5 70 60 90 100 С 63,5 60,5 57,6 53,1 При повышеиии давления диэлектрическая проницаемость воды слегка возрастает (примерно иа бо при !000 атм). Интересно, что диэлектрические проиицаемости смесей перекиси водорода (е = 84,2 при 0 С) и воды иесколько больше, чем у каждой иэ этих жидкостей в отдельиости.
То же отиосится и к электропроводиости водных растворов Н»О». ХУ 13) Наличие -в воде раствореииых солей, как правило, снижает растворимость газов. Поэтому,например, морская вода растворяет воздух несколько хуже речной. При более или менее зиачительиой коицеитрации раствореииых солей существеииое эиа- 33 чеиие приобретает их природа. 14) При работах с газами часто возникает во- Оз прог о том, какая жидкость ивиболее пригодна в 43 н, качестве «запирающей».
Примеиительяо ко миогим газам такой жидкостью является крепкий водный 644 раствор смеси 2НВ»ЗО«+ Н»ЗОВ д! дг о!7 Ау йу 4' 15) Как правило, газы растворяются в различных оргаиических жидкостях лучше, чем в воле. Наго»ов !объемы ио Мо обьоиов воды) пример, керосии растворяет (по объему) в 1О раз больше воздуха, чем вода. Ниже приводятся примерные длияые. показывающие, во сколько раз больше растворимость того или ного газа в беизоле по сравиеиию с водой (иа равиый объем растворителя)1 Н«НЭ АГ Мэ ОЗ СО СОЗ 5ОЭ МН» Э 3,5 4 7 Ю 7 3,5 Э 0.005 б в.в,н эа Аммиак является исключеиием из общего правила — растворимость его в воде гораздо больше, чем в оргаиических жидкостях. То же отиосится и к галоидоводородам.
18) Зависимость растворимости отдельиых газов от температуры различив, как то видио, иапример, из даииых рис. У-2. Увеличение растворимости газа под обычным давлеиием с ростом температуры является сравиительио редким всключеиием. Это имеет место.
иапример, при раствореиии водорода в жидком ХНь кислорода в жидкой ЗОВ, а такяге некоторых газов в оргаиических жидкостях. Для воды, как растворителя, подобные случаи под обычиым давлением кока твердо ие установлены. Однако в иитервале 80-100'С растворимость часто выравиивается, Под повышеииым давлением последующее ее возрастание с температурой во многих случаях (Оь Нэ и др.) наблюдается весьма отчетливо. Такое поведение газов имеет, вероятно.
характер довольно общей закоиомериости. Обусловлена оиа, по.ввдимому, постепеиио усиливающимся при иагреваиии иэмеиеиием виутреиией структуры самой воды с приближением ее к обычиому для малополяриых жидкостей типу (более мли менее плотной упаковки отдельных молекул). 17) Закон растворимости газов верен лишь для достаточно разбавленных растворов, при сравиительио иевысокик давлеииях и отсутствии хямичесиого взаимодействия 102 молекуа растворяемого газа с растворителем (илн друг с лругом). Типичный характер отклонения от него растворимости газа прн высоких давлениях показан на рис.
Ч-З. Дальнейший рост давления приводит кривую к г' некоторому максимуму, после чего растворимость г либо практически не изменяется, либо начинает 'ь г ('( 'ъц г уменьшаться. ф| лу 18) В случае растворения смеси газов кахсдый из иих поглощается пропорционально свофг ъ Ф ему парцнальному давлению. Пользуясь законом растворимости газов, можно, например, вычислить состав растворенного в воде воздуха. Так как растворимости основных его газов — азота н гР «'/ фг кислорода — равны прн обычных условиях соот.
// ветственно 1,5 н 3 объемам на 100 объемов воды. .г а нх парцнальные давления в воздухе составляют (приближенно) '/э н '/, огл, относительное содер. жанне в растворе азота будет равно 1,5 ь/э = 1,2, а кнслорода — 3 '/э =- 0,5. Таким образом, Дайлллле СОа, алглг объемы РаствоРеиных азота и кислоРода бУдУт относиться как 2: 1, тогда как в воздухе нх отношение равно 4: 1. 12) Взаимная растворимость ж и д к о с т е й обычно тем больше, чем ближе величины нх внутреннего давления (!Ч $3 доп. 22). В приводимом ниже ряду жидкости тем труднее смешиваются, чем они дальше расположены друг от друга: (СИ,),СО (С,И,),О СИС(э СэИэ СС(, С5, С,И, ° Рве.
т'-3. Зэввсввость рэстэорввоств углекислого газа от дэьлсввв (объемы во 1 объев воды1. Интересно, что может быть подобрана устойчивая система нз восьми и даже более почти не смешивающихся друг с другом жидкостей с различной плотностью. 20) Хороший пример различного изменения взаимной растворимости жидкостей с температурой дает система вода — эфир (г на 100 е раствора): тсивсрэтуре, 'С........ Е (О зз ЗО Са За Вв УО аз Вода в эфире (эфврэыз олаа). 1,Е 1,1 1.2 1,2 1,2 1,7 1,2 2,0 2,2 эфир в воде (водвыз слоя)... Ш З,т ца Д( л,а 4,1 З,У З.е 2 а Приведенные данные показывают, что при повышении температуры растворимость воды в эфире возрастает.
а эфира в воде — уменьшается. 21) Самый общий случай взаимной растворимости двух жидкостей был изучен на системе никотин — вода. Как видно из рнс. Ч-4, ниже +60'С и выше +210'С обе жнлкостн смешиваются друг с другом в л ють бых соотношениях, а при промежуточ. уд -,,'гл „, эв ( /(у ных температурах смесь разделяется иа два 7(г М 7Р слоя. Из них водный содержит лишь около о (ул 1Ос)г никотина, а ннкотиновый около 2022 во- л((,ъь, ч М ды, т. е. имеет место от р а ни чеи и а я рас„,„„„„„„гэс творнмость каждой из жидкостей в другой. Температуры, прн которых происходит эиллвлилсвс( ( ло полное смешение слоев, носят название соответственно нижней н верхней критических температур смешения.
Для равных пар жидкостей обе онн могут быть очень различными. Если температура, прн которой производится смешивание, соответствует характерной для данной пары области расслоения, то будет проявляться ограниченная растворимость, в противном случае— смешиваемость в любых соотношениях. Для большинства систем нн одна нз крнтнче.
скнх температур смешения практически ие может быть достигнута, и растворимость ду Ду гллг (йу 227 7/(У'С Рвс. Ч-Л. Система ввкотвв-воде. 5 2 Ыолекуллрные расгеоры 163 остается либо ограниченной, либо неограниченной при всех возможных условиях опыта. Хороший пример случаа, когда достигается о д н а нз этих температур, дает система фенол — вода; ниже +66 'С оба вещества ограниченно растворимы друг в друге, выше — неограниченно.
Подобным же образом выше 270'С (под давлением) неограниченно растворимымн друг в друге становятся вода н бензол. 22) В обычных условиях все газы, как известно, полностью смешиваются друг с другом. Однако при очень высоких давлениях, когда плотности газов приближаются к ила~настям соответствующих жидкостей, наблюдается в некоторых случаяк разделенне нх смесей на две фазы разного состава. Существование полобной огра и ичеи ной взаимной растворимости газов было впервые обнаружено на системе Хт — ХН< gри 140'С и 8 тыс. агм. 23) Изменением растворимости с температурой часто пользуются для очистки веществ и е р е к р и с т а л л н з а ц и е й.
Например, если имеется какая.нибудь соль. загрязненная примесями, то при остыаанни ее горячего насыщенного раствора значительная часть очншаемой соли выделится в осадок. Яежлу тем загрязняющие примеси останутся в растворе, так как последний даже иа колоду ие будет пасы<ценным по отношению к ним.
Подобным образом можно очищать твердые вещества, растворимость которых сильно зввиснт от температуры. Если растворимость вещества мало меняется с температурой, очистка ее перекрнсталлнзацней становится невозможной. Очистку таких веществ вроизводят у п а р ив а инеи их насыщенных растворов, т. е. удалением из последних части воды. Прн этом некоторая доля очишаемого вещества выкристаллизовывается, в примеси остаются в растворе. 24) Прн высоких температурах (выше !00 'С) растворимость твердых веществ в воде меняется различно. Так, нэ показанных на рис. <7-1 солей растворимость Ха,50< приблизительно до 240 'С почти ие изменяется, а затем начинает падать и около 360 'С становится близкой к нулю.
Напротив, растворимость ХаС! н КХО< по мере повышения температуры непрерывно возрастает, причем у ХаС! это происходит сравнительно мелленно, а у КХО< — очень быстро. Фактически в системе Н<Π— КХО, между температурами плавлении льда (О 'С) и КХОз (334 'С) последовательно появляются жидкие фазы любого промежуточного состава. Такое поведение характерно н для других солей, растворимость которых яри нагрегаини повышается, а точки плавления лежат ниже критической температуры воды (374'С).
26) Небольшие изменения да в л еи н я практически не влияют иа растворимость твердых веществ в воде, но под давлениями порядка тысяч атмосфер она иногда меняется существенно. Например, растворимость ХН,ХО, при 25'С и !О тыс. аг примерно власе, а Сб!т — втрое меньше обычной. 26) Подобно жидкостям, с ж а ты е та вы способны растворять некоторые вещества. Например, под давлением в 300 аг растворимость воды в метана равна 0,12 (при 40'С), 1,2 (при 100'С) и 12,9 (при 200'С) кг/м'. Килограмм нагретого до 400'С водяного пара растворяет 1,1 (при 500 ат), 1,7 (прн 1000 ап) и 2,2 (при 2000 ат) грамма двуокиси кремния. Растворимость твердых веществ в перегретом водшюм паре (т.
е. паре, нагретом выше температуры кипения воды под данным давлением) может привош<ть к неприятным последствиям. Современные теплоснловые установки уже осваивают столь высокие параметры пара, как 550 'С н 200 аг. Г!рн проходе такого пара сквозь турбины давление и температура резко снижаются, а содержавшиеся в исходной воде и увлеченные пиром вещества (5!Оь Са50< и др.) осажлаются на лопастях турбин. Во избежание этого поступающую на пароснловые агрегаты воду приходится тщательно освобождать от растворенных веществ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
