6-mavzu. Eritmalar. Noelеktrolitlar eritmalari. Erishjarayonining tеrmodinamikasi. Suyultirilgan eritmalarning kolligativ xossalari Rеja - bet 10

XA va XV qiymatlari va suyuqliklar qaynash haroratlariga qarab tA0 tV0 ning pastki chizig’i chiziladi. YA va YV larning hisoblash qiymatlariga qarab, xamda fazoviy muvozanat termik sharoitiga qarab, rasmdagi yuqoridagi egri chiziq ustidagi tA0 tV0 nuqtalari topiladi.
Qaynash harorati diagrammasi tuzish printsipi shuni ko’rsatadiki, berilgan ma’lum haroratda suyuq va bug’ fazalaridagi komponentlar kontsentratsiyasi bir xil emas. Bir-birida cheksiz aralashadigan suyuqliklarni haydash usuli bilan ajratish Konovalovning l qonuniga asoslangan.Rasmdagi yuqori egri chiziq tA0 tV0 bug’ning kondensatsiyalanish haroratini tarkibga bog’liqligini ifodalaydi. Pastki tA0 tV0 chiziq esa eritmaning qaynash haroratini tarkibga bog’liqligini ifodalaydi. Bu 2ta egri chiziq diagrammani 3ta maydonga bo’ladi: l-maydon bug’ fazasiga (s=2-1+1=2); ll-maydon suyuq fazaga (s=2-1+1=2) to’g’ri keladi. Bu sistemalar 1fazalidir; erkinlik daraæasining soni 2ga teng; ya`ni muvozanatni buzmay harorat va tarkibni o’zgartirish mumkin. lll-maydon esa sistemaning 2 fazali xolatini (bug’ va suyuqlik) ifodalaydi (s=2-2+1=1); erkinlik daraæasining soni bu maydonda 1ga teng. ßni 1ta parametr o’zgartirib, muvozanat saqlanishi mumkin. Konovalov qonuniga muvofiq dastlabki eritmaga oson uchadigan V komponent qo’shilsa, dastlabki suyuqlikni qaynash haroratini pasayishiga olib keladi t1 dan t2 gacha; fazalar soni va tarkib o’zgarmaydi. Lekin fazalar massasining nisbati o’zgaradi.
Ayrim hollarda Raul qonunidan musbat (+) yoki manfiy (-) chetlanishlar ro’y beradi. Musbat chetlanish bilan hosil bo’ladigan eritmalarda issiqlik yutiladi, bu esa o’z navbatida bug’lanishni osonlashtiradi. Shu sababli sistema ustidagi bug’ bosimi Raul qonunida hisoblagandagiga qaraganda ko’p bo’ladi. Musbat chetlanish ko’pgina gomogen eritmalar (atseton-benzol, atseton-suv, benzol-uglerod to’rt oksid va b.) ga xosdir. Masalan: spirt-bеnzol sistеmasida spirt assotsilangan molеkulalardan tashkil topgan
Assotsilangan spirt molеkulalari bеnzol molеkulalari ta'sirida dissotsiatsiyalanadi. Shu sababli bug` bosimi ortadi va diagrammada qavariq chiziq hosil bo`ladi.
Musbat chеtlanish bilan hosil bo`ladigan eritmalarda issiqlik yutiladi, bu esa o`z navbatida bug`lanishni osonlashtiradi. Shu sababli sistеma ustidagi buq` bosimi Raul qonuni bo`yicha hisoblangandan ko`p bo`ladi.
Manfiy chetlanish kamroq uchraydi, masalan, efir-xloroform aralashmasida. Raul qonunidan manfiy chetlanish bilan hosil bo’ladigan eritmalar hosil bo’lganda issiqlik yutiladi; bug’lanish qiyinlashadi va to’yingan bug’ bosimi Raul qonuni bo’yicha hisoblagandagiga qaraganda kam bo’ladi.
Rasmdagi punktir chiziqlar Raul qonuniga bo’ysunuvchi sistemalarga ta’luqlidir.
Ayrim hollarda bir-birida cheksiz aralashadigan suyuq sistemalarda Raul qonunidan chetlanish (+ va -) shu qadar katta bo’ladiki, eritmaning tarkib- to’yingan bug’ bosimi diagrammasida maksimum yoki minimum egri chiziqlar paydo bo’ladi. Konovalovning ll- qonuni ana shunday max va min egri chiziqlarni o’rganishdan kelib chiqqan (rasm).
Rasmdagi S nuqtaga to’g’ri keluvchi tarkib azeotrop aralashmalarga to’g’ri keladi. Bunday ekstremal (g’ayriqonuniy) nuqtalarga to’g’ri keladigan suyuqliklar bir-biridan aæralmasdan qaynaydi. Konovalovning ll qonuni shunday tariflanadi:
Qaynash harorati-tarkib diagrammasidagi minimumga, umumiy bosim-tarkib diagrammasidagi maksimum to’g’ri keladi va bu eritma va uning to’yingan bug’ bosimining shunday muvozanatiga mos keladiki - unda xar ikkala fazalarning (suyuqlik-bug’) tarkibi bir xil bo’ladi.
Tashqi bosim doimiy bo’lgan sharoitda azeatrop eritma o’z tarkibini o’zgartirmasdan doimiy haroratda qaynaydi.
Biroq tashqi bosim o’zgarsa, na faqat qaynash harorati, balki tarkibi ham o’zgaradi. Binobarin azeatrop aralashmalar kimyoviy birikma emas. Ko’pincha minimumli azeatroplar uchraydi. Masalan, suv-spirt, metil spirti-atseton, benzol-sirka kislota. Maksimumli azeatroplar kamroq uchraydi. Ularga xlorid, sulfat, chumoli kislotalarining suvli eritmalarini, xloroform-atseton kabi sistemalarni misol qilib ko’rsatish mumkin.
Shunday qilib, muvozanatdagi bug’ va suyuqlik tarkibini tenglama yoki grafik orqali aniqlash mumkin. Tashqi atmosfera bosimga bug’ bosimi tenglashsa, suyuqlik qaynaydi. Suyuqlik va bug’ tarkibi mos kelmasligiga haydash jarayoni asoslangan.
Haydash suyuq aralashmalarni tarkibiy qismlarga ajratish usuli. Bu jarayonda suyuqlik uzluksiz qizdiriladi, ajralgan bug’ esa kondensatsiya qilinib, ajratib olinadi.
Bug’ uprugosti katta, qaynash harorati past komponentlar bug’da ko’p bo’ladi. Haydash usuli bir necha turlarga bo’linadi:
Oddiy haydash;
Fraktsion haydash;
Deflegmatsiya usulida haydash;
Rektifikatsiya usulida haydash;
Vakuum usulida haydash.
Oddiy haydashda suyuqlik uzluksiz qaynatiladi va hosil bo’lgan bug’ doimiy ravishda ajratib turiladi. Haydash apparatida suyuqlik bug’ ma’lum qismi bilangina muvozanatda turadi.
Azeatrop aralashma bermaydigan suyuqliklarni oddiy haydash usulini ko’rsak, qaynash natijasida hosil bo’lgan bug’ kondensatsiyalanib, sistemadan chiqaziladi. Bug’ dastlabki suyuqlikka nisbatan oson uchadigan komponentga boyroq bo’ladi. Qolgan suyuqlik esa yuqori haroratda qaynaydigan komponentga boy bo’ladi. Uzluksiz xaydalishni davom ettirib, pirovardida faqat yuqori haroratda qaynaydigan komponent haydash kubida qoladi. Xaydalgan suyuqlikda esa yaxshi uchuvchan komponent ko’p bo’ladi, lekin qiyin uchadigan komponent ham bo’lishi mumkin. Shunday qilib, oddiy haydashda toza holdagi komponentni ajratib olish qiyin. Oddiy haydash juda to’liq ajratish lozim bo’lmaganda, komponentlarning qaynash haroratlari bir-biridan keskin farq qilganda qo’llaniladi.
Fraktsiyali haydash bir qancha bosqichdan tashkil topgan haydash jarayonidir.
Dastlabki suyuqlik qaynaguncha qizdiriladi va ma’lum tarkibli va ma’lum miqdorda bug’ olinadi.
Xosil bo’lgan bug’ kondensatsiyalanadi.
Kondensatdan hosil bo’lgan suyuqlik yana bug’ga aylantirilib, yangi tarkibga ega bo’lgan tez uchadigan komponentni ko’p saqlovchi kondensat olinadi. Bu jarayon qayta-qayta takrorlansa, toza komponent ajratib olinishi mumkin.
Rektifikatsiya - aralashmalarni uzluksiz fraktsiyalab haydash bo’lib, u rektifikatsion kolonkalarda amalga oshiriladi. Rektifikatsiya uzluksiz va davriy bo’lishi mumkin.
Amalda tarelkali kolonkalar keng qo’llaniladi. Bunday rektifikatsion kolonkalarda bir qancha gorizontal tokchalar (to’siqlar) bo’lib, ular xar-xil konstruktsiyada bo’lishi mumkin. Ular tarelkalar deb ataladi. Tarelkalar soni qancha ko’p bo’lsa, haydash shuncha samarali bo’ladi. Bug’langan suyuqlik qaynash haroratiga qarab, kolonkadan tarelkalarga urilib ko’tarila boshlaydi. Kolonka eng yuqorisida qaynash harorati past, bug’ bosimi yuqori bo’lgan suyuqlik bug’i bo’ladi. Pastki qismida esa qaynash harorati yuqori bug’ bosimi past bo’lgan suyuqlik bug’i bo’ladi. Sistema haydash jarayonida tarelkalarga urilib, bug’ va suyuqlikning o’zaro tarkibi o’zgaradi. Kolonkaning eng yuqori qismida kondensator bo’lib, unda ajralgan komponentlar yig’gichga aloxida-aloxida yig’ib olinadi.
|