Оқулық "Білім беруді дамытудың федералды институты"
Ҧшатын компоненттердің ерітінділерінің ҥстіндегі қаныққан
жүктеу/скачать 9,08 Mb. Pdf көрінісі
|
Белик Физикалық және коллоидтық химия
| 5.10.
Ҧшатын компоненттердің ерітінділерінің ҥстіндегі қаныққан будың қысымы 5.10.1. Бу-қҧрам қысымының диаграммасы Егер ерітінді екі ҧшатын сҧйықтықпен қҧралса, онда будың ерітіндімен тепе-теңдікте табылатын, екі компоненті де болады. Эксперименттік тҥрде, жалпы жағдайда тепе-теңдікте табылатын булардың қҧрамы сҧйықтың қҧрамынан ерекшеленеді деп орнатылған. Осындай сәйкессіздікті мінсіздіктің кӛрінісі немесе Рауль заңынан ауытқу ретінде қарастыру қателік болар еді. Керісінше, Рауль заңынан ҥлкен ауытқулар болған жағдайда, булардың және сҧйықтықтың қҧрамы сәйкес келетіні байқалады. Ерітінді мен булардың арасындағы тепе-теңдік буының сандық қатынасын мінсіз газдар заңдарына бағынатын мінсіз ерітінділер мен булар ҥшін белгілеуге болады. Бу компонентінің парциялдық қысымы Рауль заңымен оның сҧйық фазасындағы мольдік ҥлесімен байланысты, ал оның мольдік ҥлесімен - Дальтон заңымен: Бірінші теңдікті екіншіге бӛле отырып, аламыз Соңғы теңдеуден булардың қҧрамы сҧйықтық қҧрамына тең, сонда ғана компоненттер таза кҥйінде бірдей бу қысымы болғанда ғана сҧйықтың қҧрамына тең боладыя, яғни pA = pB кезінде. Мҧндай сирек жағдайларға, мысалы, оптикалық изомерлердің қоспалары жатады. Басқа жағдайларда будың қҧрамы ерітіндінің қҧрамынан ерекшеленеді, ал одан да кӛп будың қысымы таза компоненттерден ерекшеленеді. Осылайша, мінсіз ерітіндіде екі компоненттің тең мӛлшері бар болса: XA = Xf = 0.5 онда 2 131 яғни, егер p B o > P A 0 , онда X В п > X А п сондықтан, бу артығырақ ҧшатын компонентке бай. Бҧл компонентті ары қарай В компоненті деп айтуға келісейік. Егер мінсіз ерітіндінің жҧптары мінсіз газдардың заңдарына бағынатын болса, онда жалпы бу қысымының ерітінді ҥстіндегі бу фазасының қҧрамынаның тәуелділігі Дальтон заңымен анықталады. 5.5 суретінде ерітінді ҥстіндегі қысымға (тҧрақты температурада) мінсіз ертіндінің қҧрамынан (сҧйық фаза) – p А °Мp В 0 тҥзу сызығы — бу қҧрамынан (мінсіз газ) —p A 0 Mp В 0 қисығының тәуелділігі кӛрсетілген. 5.5 суретінде кӛрсетілген тәелділіктерді фазалық диаграмма деп атайды (немесе бу-қҧрам диаграммасының қысымы деп). p A 0 p В 0 сызығынан жоғары тк қана сҧйықтық жатыр (фигуративтік нҥктесі бҧл аймақтағы берілген қысымдағы сҧйық фазаның қҧрамын сипаттайды); p A 0 M p B 0 қисығанан тӛмен — будың қанықпаған аймағы (қызған); pA p B сызығы мен pAOMp B қисығының арасында — екі тепе-теңдік фазадан тҧратын – ерітінді және қаныққан будың, гетерогенді аймағы. Бҧл тепе-теңдік фазаларының қҧрамы изобара қиылысу нҥктелерінің булардың А Х ъ В Сурет 5.5. Бинарлы ерітіндінің бу-қҧрам қысымының диаграммасы Т= const кезіндегі 2 132 қысым сызықтарының координаттары арқылы анықталады. N нҥктесімен сипатталатын, жҥйе екі тепе-теңдік фазадан тҧрады, қҧрамын F және M нҥктелерімен анықтайды. F нҥктесі, сҧйық қҧрамынан қаныққан бу қысымының тәуелділігінің сызығында жатқан, X ж ерітінді қҧрамын сипаттайды; М нҥктесі, бу қҧрамынан қаныққан бу қысымының тәуелділігінің қисығында жатқан, — пара Х п бу ерітіндісімен тең салмақты қҧрамымен. Тепе-теңдікте табылатын, фазаларды тҥйіндес деп атайды; тепе-теңдік фазалардың қҧрамына жауап беретін F, M, нҥктелерін сондай-ақ тҥйіндес деп атайды. F, M, тҥйіндес нҥктелерін қосатын тҥзу сызықты нода деп атайды. 5.10.2. Қайнау температурасы — қҧрамы диаграммасы Бу-қҧрам қысымы диаграммалармен қатар тҧрақты температурада қайнау температурасы-тҧрақты қысымдағы қҧрам диаграммаларын жиі қолданады (мысалы, қысым 1,0133-ден 5 Па-ға дейін болғанда). Қайнау температурасы—қҧрамы диаграммасының қҧрамы 5.6 суретте кӛрсетілген. Ол 5.5 суретінде кӛрстеілген жҥйеге сәйкес келеді. А компоненті, Т температурасында қаныққан будың аз қысымынен болатын, қайнаудың ӛте жоғарғы температурасында болады, ал В компоненті — біршама аз. Қайнау температурасы-қҧрамы диаграммасының ӛзі бу қысымы-қҧрамы деген диаграммаға айналық ҧқсас бҧрмаланған тҥрде болады. Сурет5.6. Бинарлы ерітіндінің қайнау температурасы—қҧрамы диаграммасы p = const кезіндегі 2 133 5.6 суретінде T A 0 FT B 0 қисығы қайнау температурасының тҧрақты қысым кезіндегі ерітіндінің қҧрамындағы қайнау температурасына тәуелділігін кӛрсетеді (қайнау сызығы немесе сҧйық сызығы). Бҧл сызықтан тӛмен бір сҧйық фазаның тҧрақты тіршілік етуінің аумағы орналасқан. Т А 0 МТ В 0 сызықтары қайнау температурасының бу қҧрамынан тәуелділігін кӛрсетеді (конденсация сызығы немесе бу сызығы). Бҧл сызықтан жоғары қызған будың аумағы орналасқан. Т А 0 FT 0 және ТА 0 MT В 0 сызықтарының арасында гетерогенді аймақ орналасқан. Бҧл аймақта Т1 температурасында Xж қҧрамының сҧйық ерітіндісі қайнайды; бҧл ерітіндіге тепе-теңдік будың Xп қҧрамы болады. Рауль заңына бағынбайтын жҥйелер ҥшін, бу-қҧрам қысымының және қайнау температурасы—қҧрамы диаграммаларын эксперименттік мәліметтер бойынша тҧрғызады. Раульттің заңынан елеулі ауытқулары бар жҥйелер ҥшін, қаныққан будың қысымының композицияға тәуелділігі (оң ауытқуымен) немесе ең азы (теріс ауытқумен) бар. Бу қысымы сызықтарында барынша кӛп болатын жҥйелердің қайнау нҥктелерінің сызықтарында және керісінше. 5.7 суретінде типтік қысымды бу-қҧрамы диаграммалары мен қайнау композициялық температуралары кӛрсетілген. 2 134 Сурет 5.7. Азетропсыз бинарлы жҥйенің тепе-теңдік диаграммасы (а, г, ж) және азетроппен (б, в, д, е, з, и): а — в — бу қысымы—қҧрамы; г — е — қайнау температурасы-қҧрамы; ж — и — сҧйықтың қҧрамы — будың қҧрамы Айрықша нҥктелерге жауап беретін, қоспаларды азеотропты (немесе бӛлінбей қайнайтын) деп атайды. Олар тҧрақты температурада бір бҥтін секілді қайнайды және айдау жолымен бӛлінбейді. Бу-қҧрам қысымының диаграммасындағы бу мен сҧйықтардың сызықтары — қҧрамы айрықша нҥктелерде қиылыспайды, бірақ тҥйіседі (ортақ жанамасы болады). жүктеу/скачать 9,08 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|