Ерітінділер. Идеалды ерітінділер.

Жоспар

1. Идеалды ерітінділер. Рауль заңы.

2. Генри заңы.

3. Коновалов заңдары. Коноваловтың 1 заңы.. Коноваловтың екінші заңы.

4. Бу қысымы- құрам, қайнау температурасы –құрам диаграммасы

5. Азеотропты қоспалар.

6. Криоскопия және эбулиоскопия. Таралу заңы.

1. Идеалды ерітінділер. Рауль заңы.

Ерітінді деп екі немесе бірнеше компоненттен тұратын гомогенді жүйелерді айтады.

Кез-келген температура мен концентрацияларда Рауль заңына бағынатын ерітінділерді идеал ерітінділер дейді.

Рауль заңы: ерітінді бетіндегі еріткіш қысымының салыстырмалы төмендеуі, сұйықта еріген заттың мольдік үлесіне тең.

2. Генри заңы.

Генри заңы: тұрақты температурадағы еріген газдардың мөлшері ерітінді бетіндегі еріген газдардың қысымына пропорционалды.

3. Коновалов заңдары. Коноваловтың 1 заңы.. Коноваловтың екінші заңы.

Коноваловтың 1 заңы: қаныққан буды теңдіктегі ерітіндімен салыстырғанда, жүйеге қосылған компонент сол ерітіндінің жалпы қысымын арттыратын немесе қайнау

температурасын төмендететін болса, онда қаныққан бу құрамындағы компонент ерітінді құрамындағыдан мол болады

Коноваловтың 2 заңы: будың жалпы қысымын сипаттайтын қисықтағы максимум мен ми-нимум нүктелеріне сәйкес будың құрамы, осы нүктеге орай болатын сұйықтың құрамымен бірдей. Реалды жүйелерде молекулалардың әрекеттесуі нәтижесінде Рауль заңынан ауытқулар байқалады.

Егер F_B-B> F_A-B < F_A-A болса, онда ерітіндіде бір немесе екі компоненттің де ассоциирленген молекулаларының ыдырауы жүреді; ерітіндідегі молекулалардың саны таза компоненттердегі молекулалар санына қарағанда көп болады. Бұл процестің шынайылығы ерітінді түзілген кезде жүйенің кеңеюінің (υ >0) және жылу сіңірілудің байқалуымен дәлелденеді, мұндағы жылу сіңірілу таза компоненттердегі ассоциирленген молекулаларды бөлуге жұмсалады. Ерітіндідегі бөлшектер санын арттыру нәтижесінде будың парциал қысымы мен жалпы қысымы (1)және (2) теңдеулер бойынша есептелген мәндерінен көп болады.

P_A=P⁰_AN^с_A ; P_B=P⁰_BN^с_B; (1)

P=P_A+P_B = P⁰_B+ N^с_A(P⁰_A -P⁰_B) (2)

мұндағы P⁰_A және P⁰_B - берілген температурадағы А және В таза компоненттерінің қаныққан бу қысымдары;

N^с_A және N^с_B – сұйық фазадағы компоненттердің молдік үлестері.

Мұндай ауытқулар Рауль заңынан оң ауытқу деп аталады. Бұл кезде х, р диаграммасы 1 суретте келтірілген диаграмма түріне сәйкес келеді.

1 сурет – Рауль заңынан оң 2- сурет - Рауль заңынан теріс

ауытқу жағдайы үшін будың ауытқу жағдайы үшін будың

жалпы және парциал қысым- жалпы және парциал қысым-

дарының құрамға тәуелділігі дарының құрамға тәуелділігі

Егер F_B-B< F_A-B > F_A-A болса, молекулалардың әртүрлі түрлері тартылыс типтес әрекеттесулерге талпынады, (сольватация, комплекстүзілу, дипольдердің әрекеттесуі және т.б.) және ерітіндінің түзілуі жылу бөлінумен (Δυ <0) қатар жүреді. Ерітіндідегі бөлшектер санының азаюы олардың таза еріткіштердегі санымен салыстырғанда компоненттердің парциал қысымдары мен жүйенің буының жалпы қысымының азаюына әкеледі. (Рауль заңынан теріс ауытқу). Х,р диаграммасының түрі 2 суретте келтірілген диаграмма түріне сәйкес келеді. Жүйенің жалпы бу қысымының қисығында қоспаның белгілі бір құрамына сәйкес келетін максимум нүктесі (оң ауытқуларда) немесе минимум нүктесі (теріс ауытқуларда) пайда болады.

Ауытқу белгісіне тәуелсіз бұл нүктелер экстремум деп аталады.

Құрамы экстремумға сәйкес келетін сұйық қоспалар азеотропты деп аталады, немесе үнемі қайнап тұрған қоспалар.

Коновалов заңдары.

Әртүрлі сұйық жүйелердің Рауль заңынан ауытқу сипатын XIX ғ. Соңында белгілі орыс ғалымы Д.П. Коновалов толық зерттеген. Ол сонымен қатар сұйық ерітіндімен тепе-теңдіктегі бу құрамын зерттеді. Зерттеу нәтижесінде екі маңызды қорытынды жасалынды, олар соңында дәлелденіп, Д.П. Коноваловтың заңдары деген атқа ие болды.

Коноваловтың 1-ші заңы. Жалпы жағдайда будағы берілген компоненттің салыстырмалы мөлшері онымен тепе-теңдіктегі сұйық ерітіндідегі осы компоненттің салыстырмалы мөлшерінен өзгеше. Буда, оны ерітіндіге қосқан кезде будың жалпы қысымын арттыратын компонент мөлшері көп болады.

Бу мен сұйықтың құрамы тек Р_А⁰ = Р_В⁰ болған кезде ғана бірдей болады, бірақ бұл шарт іс-жүзінде орындалмайды.

Коноваловтың екінші заңы. Экстремалдық нүктеде сұйық ерітіндінің құрамы онымен тепе-теңдіктегі бу құрамымен бірдей болады. Бұл заң азеотропты қоспалар жағдайына тән.

Бу қысымы- құрам, қайнау температурасы –құрам диаграммасы

Қос сұйық жүйенің тепе-теңдік күйінің жиынтығы х,р изотермиялық диаграммасымен сипатталады, онда жалпы бу қысымының сұйықтың құрамына және бу құрамына тәуелділік қисықтары келтірілген. 3-4 суреттерде осындай диаграммалардың мүмкін болатын типтері келтірілген.

Сурет 3- Қос сұйық жүйенің экстемумсыз құрам-бу қысымы диаграммасы	Сурет 4- Қос сұйық жүйенің максимумы бар құрам-бу қысымы диаграммасы

Алдымен, 3- суреттегі диаграмманы қарастырайық. Бу қысымына В^/СА^/ қисығы сұйық құрамының функциясы ретінде, ал В^/ДА^/ қисығы – бу құрамының функциясы ретінде сәйкес келеді. Біріншісі – сұйықтың қисығы, ал екіншісі – бу қисығы деп аталады. В^/ және А^/ нүктелері таза компоненттердің қысымдарына сәйкес келеді. Х,р диаграммаларында сәйкестік принципі сақталады: бу қисығынан төмен жатқан ВВ^/ДА^/А аймағы қанықпаған, құрғақ бу күйіне сәйкес келеді, ал сұйық қисығынан жоғарыда жатқан аймақ сұйық фазасына сәйкес келеді; ал қисықтар арасында жатқан В^/СА^/ДВ^/ аймағы сұйық пен будың гетерогенді жазықтығы болып табылады (қаныққан немесе ылғалды бу). Тұрақты температурада екі фазалы жүйе моновариантты болғандықтан, әрбір таңдап алынған қысымға екі фазаның да белгілі бір құрамдары сәйкес келеді; олар бу мен сұйықтың қисықтарында болады. Мысалы фигуративтік нүктесі М болатын буды алайық. Қысымды арттырған кезде бұл нүкте mM түзу сызығымен жоғары қозғалады, егер бу құрамы (m нүктесі) өзгермесе. Р нүктесіне жеткен кезде, яғни бу қисығына, будың конденсациясыбасталады және сұйықтың алғашқы тамшылары Q нүктесіне сәйкес келеді. Қысым mM^/ дейін артқанда жүйе сұйық (С нүктесі) пен бу (Д нүктесі) қоспасынан тұрады. Олардың салыстырмалы мөлшерін рычаг ережесі бойынша анықтауға болады.

Сұйық мөлшері/ бу мөлшері = DM^//M^/C

Қысым mM^// кесіндісімен бейнеленетін шамаға дейін өскен кезде бу сұйыққа конденсирленеді. Қысымды одан әрі арттырғанда жүйенің фигуративті нүктесі сұйықтың жазықтығына өтеді.

4- суреттің айырмашылығы онда m нүктесінде экстремум бар, онда сұйық пен будыңқисықтары бір-біріне жанасады.

Азеотропты қоспалар.

Егер біз, сұйық азеотропты қоспаны (М нүктесі, 4 сурет) алатын болсақ, онда m нүктесінде бу түзіле бастайды. Коноваловтың екінші заңына сәйкес бу мен сұйық бұл нүктеде бірдей құрамға ие болады. Жүйедегі басқа кез келген қоспалардан айырмашылығы азеотропты қоспа қысымды одан әрі төмендеткенде құрамды өзгертпестен буға айналады. 3-4 суреттер Коноваловтың 1-ші заңының әділдігін дәлелдейді.