Krioskopik konstanta - Eritmalar termodinamikasi

Krioskopik konstanta К 1000 g eruvchida mol modda eritilgandagi eritma muzlash haroratining pasayishini ko‘rsatadi. Shu sababli bu koeffitsiyent erituvchi muzlash haroratining molekular pasayishi yoki erituvchining krioskopik (grekcha «krios» sovuq muz demakdir) konstantasi deyiladi. Konstanta К ning qiymati har qaysi erituvchi uchun o‘zgarmas miqdori bo’lib, erigan moddaning tabiatiga bog’liq emas.
Ba’zi erituvchilarning krioskopiya, ebulioskopiya doimiylari va
zichliklari qiymatlari
Binar eritmalarda eritma va bug‘ orasidagi muvozanat.
Ebulioskopiya
Uchuvchanlik xossasiga ega bo‘lmagan moddalarning qaynash haroratini konsentratsiyaga bog‘liqligi Raul qonuni asosida quvidagicha ifodalanadi:
∆T=T-T0=
bunda: T- eritmaning qaynash harorati;
T 0 — erituvchining qaynash harorati;
E- ebulioskopik konstanta yoki erituvchining qaynash haroratini molyar
ko‘tarilishi deyiladi;
m — erigan modda massasi;
g — erituvchining massasi;
M - erigan moddani molekulyar massasi. (1) formula suvultirilgan
eritmalarga qo‘llaniladi.
Ko‘pchilik erituvchilarning E=konstantasi jadvallarda beriladi. Agar berilmagan bo‘lsa, solishtirma bug’lianish issiqligi ma’llum bo‘lgan erituvchilaming E qiymatini quyidagi formuladan hisoblanadi:
E=
bunda: lb — erituvchining solishtirma bug'lanish issiqligi.
(1) formuladan foydalanib, eritmada erigan moddaning molekulyar massasini aniqlash mumkin.Eritmaning molyal konsentratsiyasi ma’lum bo‘lsa, ∆T quyidagicha aniqlanadi:
∆T=E·mi
Binar eritmalarda eritma—qattiq modda muvozanati.
Krioskopiya
Suyultirilgan eritmalarda muzlash haroratining nisbiy pasayish qiymati, Raul qonuniga muvofiq, eritmaning molyal konsentratsiyasiga to‘g‘ri proporsional bo’ladi:
∆Tmuz=K –mi 1
bunda: K — krioskopik konstanta yoki erituchining muzlash haroratini molyar pasayishi deb ataladi;
mi — eritmaning molyal konsentratsiyasi.
K quyidagi formuladan hisoblanadi:
K=
bunda: T0 - toza erituvchining muzlash harorati;
∆Hsuyuq -suyuk toza erituvchini solishtirma suyuqlanish issiqligi
Eritma va toza erituvchining muzlash haroratini tajribada aniqlab, ulaming farqi asosida, eritmadagi moddaning molekulyar massasini aniqlash mumkin. Uning uchun 1fo rm u lad ag i mi- n i o ‘r n ig a :
mi
qiymat qo’yilsa quyid agi formula kelib chiqadi:
∆T=
bundan:
M=
1.2. Eritmalar termodinamikasi nazariyalari.
Mutlaqo toza moddalarning mavjudligi mumkin emas - har bir moddada majburiy ravishda aralashmalar bo'lishi yoki boshqacha qilib aytganda, har bir bir hil tizim ko'p komponentli.Eritma ikki yoki undan ortiq tarkibiy qismlardan tashkil topgan bo'lib, uning tarkibi o'z xususiyatlarini keskin o'zgartirmasdan, ma'lum chegaralarda doimiy ravishda o'zgarishi mumkin.Shu sababli har qanday agregatsiya holatiga ega bo'lishi mumkin; shunga ko'ra, ular qattiq, suyuq va gazsimon (ikkinchisi odatda gaz aralashmalari deb ataladi) bo'linadi. Odatda, eritmaning tarkibiy qismlari erituvchi va erigan moddalarga bo'linadi. Qoidaga ko'ra, hal qiluvchi asosiy miqdorda eritmada mavjud bo'lgan komponent hisoblanadi. Agar eritmaning tarkibiy qismlaridan biri sof suyuq modda, qolganlari qattiq yoki gaz bo'lsa, suyuqlik erituvchi hisoblanadi. Termodinamikada eritma komponentlarining bu bo'linishi fundamental ahamiyatga ega emas .
Eritmaning eng muhim xususiyatlaridan biri uning tarkibi bo'lib, eritma konsentratsiyasi tushunchasi yordamida tasvirlangan. Quyida kontsentratsiyani ifodalashning eng keng tarqalgan usullarining ta'riflari va bir konsentratsiyani boshqasiga aylantirish formulalari keltirilgan.
Molyar konsentratsiya C M- bir litr eritmadagi erigan moddaning mollar soni.
Normal konsentratsiya CN - bir litr eritmadagi erigan moddaning ekvivalentlari soni.
Molal kontsentratsiyasi Cm - bir kilogramm erituvchida erigan moddaning mollar soni .
Foiz konsentratsiyaC% - 100 gramm eritmadagi erigan moddaning foizlarda ifodalanishi
X mol ulushi - ma'lum bir komponentning mollari sonining tizimdagi barcha tarkibiy qismlarning umumiy mollari soniga nisbati:
XB =
νB
.
ν
+ν
B
A
Eritmadagi komponentning konsentratsiyasi noldan ma'lum bir maksimal qiymatgacha o'zgarishi mumkin, bu komponentning eruvchanligi deb ataladi. Eruvchanlik - to'yingan eritmadagi komponentning konsentratsiyasi. To'yingan eritma - ma'lum bir haroratda erigan moddaning maksimal miqdorini o'z ichiga olgan va ortiqcha erigan modda bilan muvozanatda bo'lgan eritma. Eruvchanlik qiymati ikki faza o'rtasidagi muvozanatni tavsiflaydi, shuning uchun unga ushbu muvozanatni o'zgartiradigan barcha omillar ta'sir qiladi.Eritma hosil bo'lishi murakkab fizik-kimyoviy jarayondir. Eritma jarayoni har doim tizim entropiyasining ortishi bilan birga keladi; Eritmalar hosil bo'lganda, issiqlik ko'pincha chiqariladi yoki so'riladi. Yechim nazariyasi bu hodisalarning barchasini tushuntiradi.Tarixiy jihatdan eritmalarni shakllantirishning ikkita yondashuvi 19-asrda asos solingan fizik nazariya va asoschilaridan biri D.I. bo'lgan kimyoviy nazariya rivojlangan. Mendeleev. Eritmalarning fizik nazariyasi eritish jarayonini erituvchi zarrachalari o'rtasida ular o'rtasida hech qanday o'zaro ta'sir yo'q deb hisoblagan holda, erigan zarrachalarning taqsimlanishi deb hisoblaydi. Bunday jarayonning yagona harakatlantiruvchi kuchi S sistema entropiyasining ortishi; erish paytida termal yoki hajmli ta'sirlar mavjud emas (∆H = 0, V = 0; bunday eritmalar odatda ideal deb ataladi).Kimyoviy nazariya erish jarayonini issiqlik effekti va tizim hajmining o'zgarishi bilan birga o'zgaruvchan tarkibdagi beqaror kimyoviy birikmalar aralashmasining hosil bo'lishi deb hisoblaydi, bu ko'pincha erigan moddaning xususiyatlarining keskin o'zgarishiga olib keladi. Shunday qilib, rangsiz mis sulfat CuSO4 ning suvda erishi rangli eritma hosil bo'lishiga olib keladi, undan CuSO4 emas, balki ko'k kristall gidrat CuSO4·5H2O ajralib chiqadi. Eritmalarning zamonaviy termodinamiği bu ikki yondashuvning sinteziga asoslanadi.Umumiy holatda, erish jarayonida erituvchining ham, erigan moddaning ham xususiyatlarining o'zgarishi sodir bo'ladi, bu zarrachalarning turli xil o'zaro ta'sir turlariga ko'ra bir-biri bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadi: van der Vaals (barcha hollarda), ion. -dipol (elektrolitlarning qutbli erituvchilardagi eritmalarida), o'ziga xos o'zaro ta'sirlar (vodorod yoki donor-akseptor bog'larning hosil bo'lishi). Bu barcha o'zaro ta'sirlarni hisobga olish juda qiyin vazifadir. Shubhasiz, eritmaning konsentratsiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, zarrachalarning o'zaro ta'siri qanchalik kuchli bo'lsa, eritmaning tuzilishi shunchalik murakkab bo'ladi. Shuning uchun miqdoriy nazariya faqat EA-B o'xshash bo'lmagan zarralarning o'zaro ta'sir energiyasi bir xil EA-A va EB-B zarralarining o'zaro ta'sir qilish energiyalariga yaqin bo'lgan ideal echimlar uchun ishlab chiqilgan. Ideal sari Umumiy eritmalarga gaz eritmalari va ko'plab qutbsiz suyuqliklarning eritmalari kiradi. Gazlarning gazlarda eruvchanligi Moddaning gazsimon holati zarralar orasidagi zaif o'zaro ta'sirlar va ular orasidagi katta masofalar bilan tavsiflanadi. Shuning uchun gazlar har qanday nisbatda aralashtiriladi. (Juda yuqori bosimlarda, gazlar zichligi suyuqliklar zichligiga yaqinlashganda, cheklangan eruvchanlik kuzatilishi mumkin.) Gaz aralashmalari Dalton qonuni bilan tavsiflanadi:Gaz aralashmasining umumiy bosimi unga kiritilgan barcha gazlarning qisman bosimlari yig'indisiga teng .Gazlarning suyuqliklarda eruvchanligi Gazlarning suyuqliklarda eruvchanligi bir qator omillarga bog'liq: gaz va suyuqlikning tabiati, bosim, harorat, suyuqlikda erigan moddalarning konsentratsiyasi (gazlarning eruvchanligiga, ayniqsa, elektrolitlar konsentratsiyasi kuchli ta'sir qiladi).Gazlarning suyuqlikdagi eruvchanligiga moddalarning tabiati eng katta ta'sir ko'rsatadi. Shunday qilib, t = 18 ° C va p = 1 atm haroratda 1 litr suvda 0,017 litr azot, 748,8 litr ammiak yoki 427,8 litr vodorod xlorid eriydi. Gazlarning suyuqliklarda g'ayritabiiy darajada yuqori eruvchanligi, odatda, ularning erituvchi bilan o'ziga xos o'zaro ta'siri - kimyoviy birikma hosil bo'lishi (ammiak uchun) yoki eritmada ionlarga (vodorod xlorid uchun) ajralishidan kelib chiqadi. Molekulalari qutbsiz bo'lgan gazlar, qoida tariqasida, qutbsiz suyuqliklarda yaxshiroq eriydi - va aksincha. Gazning eruvchanligining bosimga bog'liqligi Genri qonuni bilan ifodalanadi: Gazning suyuqlikdagi eruvchanligi uning suyuqlik ustidagi bosimiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir:
Ci = kpi.
Bu yerda Ci - suyuqlikdagi i-chi gazning konsentratsiyasi; k – gaz, suyuqlik va boshqalarning tabiatiga qarab mutanosiblik koeffitsienti (Genri koeffitsienti).Ideal gazlar aralashmasining eruvchanligi Dalton qonuniga bo'ysunadi:Gaz aralashmasining alohida komponentlarining eruvchanligi ularning qisman bosimiga mutanosib bo'lib, boshqa gaz komponentlarining mavjudligidan amalda mustaqildir.Genri va Dalton qonunlari faqat gazlarni ideal deb hisoblash mumkin bo'lgan past bosimdagi suyultirilgan eritmalar uchun amal qiladi. Muayyan o'zaro ta'sirga qodir gazlar. Erituvchi bilan o'ziga xos ta'sir o'tkaza oladigan gazlar bu qonunga bo'ysunmaydi.Gazlarning suyuqliklarda eruvchanligi sezilarli darajada haroratga bog'liq;
|