Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Август 2, 2022

Главная
Химия
Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Содержание

2. Понятие раствора Истинный раствор – термодинамически устойчивая, однофазная, гомогенная на молекулярном уровне система, состоящая из 2
3. Жидкие растворы
4. Способы выражения концентрации растворов Концентрация – величина, характеризующая относительное содержание данного компонента в многокомпонентной системе
5. Способы выражения концентрации растворов
6. Парциальные мольные величины Парциальными мольными величинами могут быть V, H, S, Cp, G, F.
7. Парциальные мольные величины
8. Парциальные мольные величины
9. Парциальные мольные величины. Методы определения
10. Парциальные мольные величины. Методы определения
11. Образование растворов
12. Сольватация Образование жидких растворов сопровождается процессом сольватации Сольватация – совокупность энергетических и структурных изменений, происходящих в
13. Движущая сила образования растворов Энтропийный и энтальпийный факторы - При растворении газов в жидкости энтропия всегда
14. Движущая сила образования растворов Независимо от знака энтальпии при растворении всегда т.е. переход вещества в раствор
15. Растворимость Процесс растворения протекает самопроизвольно до тех пор, пока химический потенциал чистого компонента превышает химический потенциал
16. Растворимость газов в газах. Закон Дальтона
17. Растворимость газов в жидкостях. Закон Генри
18. Растворимость смеси газов в жидкостях
19. Растворимость газов в жидкостях
20. Взаимная растворимость жидкостей Неограниченная взаимная растворимость: смеси полярных веществ (вода - серная кислота, вода – этанол)
21. Взаимная растворимость жидкостей
22. Растворимость твердых веществ в жидкостях
23. Растворимость твердых веществ в жидкостях
24. Идеальные, предельно разбавленные и реальные растворы В основе классификации растворов лежит изменение термодинамических функций при их
25. Идеальные растворы Идеальным называется раствор, для которого соблюдается аддитивность парциальных давлений, парциальных объёмов, теплоёмкостей и энтальпий
26. Упрощённая схема процесса испарения При растворении какого-либо вещества в растворителе понижается концентрация растворителя и уменьшается число
27. Закон Рауля Парциальное давление насыщенного пара компонента раствора над раствором рi прямо пропорционально мольной доле этого
28. Закон Рауля для бинарного раствора Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле
29. Предельно разбавленные растворы Предельно разбавленным называют раствор, в котором концентрация растворённого вещества бесконечно мала ( )
30. Реальные (неидеальные) растворы Неидеальными называют растворы, которые не подчиняются термодинамическим закономерностям идеальных и предельно разбавленных растворов.
31. Коэффициент активности Активность выражается в виде произведения мольной доли компонента xi на его коэффициент активности γi
32. Регулярные и атермальные растворы Для регулярных растворов энтропия смешения совпадает с энтропией смешения идеального раствора ΔS
33. Коллигативные свойства разбавленных растворов Коллигативными называются свойства растворов, зависящие только от концентрации, но не от природы,
34. Коллигативные свойства разбавленных растворов Повышение температуры начала кипения раствора Если парообразование происходит не только со свободной
35. Температурами кипения жидкостей будут температуры, при которых изобара р=1 атм пересечёт кривые Ao-mo, A1-m1, A2-m2 m
36. Коллигативные свойства разбавленных растворов Повышение температуры начала кипения раствора Для идеальных растворов Для предельно разбавленных растворов
37. Повышение температуры кипения разбавленного раствора нелетучего вещества прямо пропорционально моляльной концентрации раствора и не зависит от
38. Коллигативные свойства разбавленных растворов Понижение температуры начала замерзания раствора Растворы замерзают при более низкой температуре, чем
39. Для идеальных растворов Для предельно разбавленных растворов Тзам – температура замерзания раствора - энтальпия плавления растворителя
40. Понижение температуры замерзания разбавленного раствора нелетучего вещества прямо пропорционально моляльной концентрации раствора и не зависит от
41. Так как коллигативные свойства растворов зависят от числа растворённых частиц (концентрации), то это позволяет определять с
42. Для неидеальных растворов для расчёта понижения температуры начала замерзания и повышения температуры начала кипения в соответствующие
43. Осмотическое давление растворов Осмос – диффузия вещества, обычно растворителя, через полупроницаемую мембрану, разделяющую раствор и чистый
44. Осмотическое давление растворов
45. Осмотическое давление растворов Осмотическое давление равно тому газовому давлению, которым обладало бы растворённое вещество, если бы
46. Прямой осмос Осмотическое Обратный осмос равновесие Осмотическое давление растворов
47. Осмотическое давление растворов В разбавленных растворах осмотическое давление вычисляется по закону осмотического давления Вант-Гоффа: Из уравнения
48. Расчёт молярной массы Измерив осмотическое давление для раствора какого-либо вещества, можно рассчитать его молярную концентрацию, а
49. Прибор для определения осмотического давления
50. Коллигативные свойства растворов электролитов Изотонический коэффициент
51. Распределение растворённого вещества между двумя несмешивающимися растворителями Если какое-либо вещество растворимо в двух несмешивающихся жидкостях, то
52. Рассмотрим распределение иода между двумя несмешивающимися растворителями - водой и тетрахлорметаном Если встряхивать иод с этими
53. При 25°С значение постоянной К для рассматриваемого равновесия равно 85. Это означает, что концентрация иода в
54. Экстракция Экстракция – извлечение растворённого вещества из раствора при помощи другого растворителя (экстрагента), практически не смешивающегося
55. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представление Область 1-6 – равновесие между расплавом и различными твердыми
56. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представление
57. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представление Типы линий 1 – аддитивная 2 – монотонно выпуклая
58. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость
59. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость
60. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость
61. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость
62. Неограниченная взаимная растворимость: смеси полярных веществ (вода - серная кислота, вода – этанол) или смеси неполярных
63. Растворимость твёрдых веществ Растворимостью твёрдого вещества в жидкости называется концентрация насыщенного раствора, находящегося в равновесии с
64. Определение состава насыщенных растворов по диаграмме растворимости Если к жидкой двухкомпонентной системе, состав которой описывается фигуративной
65. Выводы из уравнения Шредера Так как ΔНпл > 0, то растворимость твёрдых веществ в жидкости увеличивается
66. Давление пара летучих смесей Летучим жидким веществом называют жидкость, которая при данной температуре имеет высокое давление
67. Упрощённая схема процесса испарения При растворении какого-либо вещества в растворителе понижается концентрация растворителя и уменьшается число
68. Бинарная система, состоящая из летучих компонентов Для идеальных смесей зависимость общего и парциальных давлений пара от
69. Бинарная система, состоящая из летучих компонентов Для идеальных смесей зависимость общего и парциальных давлений пара от
70. Неидеальные (реальные) бинарные системы эфир –хлороформ спирты – углеводороды
71. Связь между составом жидкого раствора и пара. Законы Коновалова
72. Связь между составом жидкого раствора и пара. Законы Коновалова
73. Связь между составом жидкого раствора и пара. Законы Коновалова
74. Связь между составом жидкого раствора и пара QSM – коннода В двухфазных областях фигуративная точка, располагающаяся
75. Связь между составом жидкого раствора и пара
76. Дистилляция двойных смесей Дистилляцией называют процесс разделения раствора на составляющие части путём перегонки (испарения части жидкости)
77. Ректификация Ректификация – непрерывный процесс фракционированной перегонки, в котором операции конденсации и дистилляции отдельных фракций проводят
82. Бинарные системы с азеотропом
83. Бинарные системы с азеотропом
84. Бинарные системы с азеотропом Не удаётся разделить на чистые компоненты путём перегонки Для разделения используют специальные
85. Фазовая диаграмма кристаллы-расплав
87. Скачать презентацию

Слайд 2

Понятие раствора
Истинный раствор – термодинамически устойчивая, однофазная, гомогенная на молекулярном уровне

система, состоящая из 2 и более компонентов, состав которой может непрерывно изменяться в некоторых пределах без скачкообразного изменения её свойств.
Истинные растворы устойчивы и не разделяются при сколь угодно долгом стоянии.
Растворы подразделяют на растворы неэлектролитов и электролитов (вещества, распадающиеся в растворе на ионы, способные проводить электрический ток).
По термодинамическому признаку растворы разделяют на идеальные, бесконечно разбавленные и неидеальные.

Слайд 3

Жидкие растворы

Слайд 4

Способы выражения концентрации растворов
Концентрация – величина, характеризующая относительное содержание данного компонента

в многокомпонентной системе

Слайд 5

Способы выражения концентрации растворов

Слайд 6

Парциальные мольные величины
Парциальными мольными величинами могут быть V, H, S, Cp,

G, F.

Слайд 7

Парциальные мольные величины

Слайд 8

Парциальные мольные величины

Слайд 9

Парциальные мольные величины. Методы определения

Слайд 10

Парциальные мольные величины. Методы определения

Слайд 11

Образование растворов

Слайд 12

Сольватация
Образование жидких растворов сопровождается процессом сольватации
Сольватация – совокупность энергетических и структурных

изменений, происходящих в растворе
Сольваты – соединения, представляющие собой частицы растворённого вещества, окружённые определённым (или переменным) числом молекул растворителя (сольватной оболочкой)
Сольваты тем легче образуются и тем более устойчивы, чем более полярны частицы растворённого вещества и растворителя
Сольватация в водных растворах называется гидратацией
Гидратация – причина образования аквакомплексов и кристаллогидратов

Слайд 13

Движущая сила образования растворов
Энтропийный и энтальпийный факторы
- При растворении газов

в жидкости энтропия всегда уменьшается (ΔS<0)
- При растворении кристаллов в жидкости энтропия возрастает (ΔS>0)
Чем сильнее взаимодействие растворённого вещества и растворителя, тем больше роль энтальпийного фактора в образовании раствора
> 0 < 0
Знак изменения энтальпии растворения определяется знаком суммы всех тепловых эффектов процессов, сопровождающих растворение, из которых основной вклад вносят
разрушение кристаллической решётки на свободные ионы
и взаимодействие образовавшихся ионов с молекулами растворителя

Слайд 14

Движущая сила образования растворов
Независимо от знака энтальпии при растворении всегда
т.е.

переход вещества в раствор сопровождается значительным возрастанием энтропии вследствие стремления системы к разупорядочению
Для жидких растворов процесс идёт самопроизвольно (ΔG<0) до установления динамического равновесия между твёрдой и жидкой фазами
Δ G смеш = RT (n1 lnx1 + n2 lnx2)

Слайд 15

Растворимость
Процесс растворения протекает самопроизвольно до тех пор,
пока химический потенциал

чистого компонента
превышает химический потенциал данного компонента
в растворе
При в системе устанавливается равновесие :
чистый компонент ↔ растворённый компонент
При этих условиях больше вещества раствориться не может.
Раствор, содержащий при данных условиях максимальное количество растворенного вещества и находящийся в равновесии с избытком растворяемого вещества, называется насыщенным.
Концентрация растворённого вещества в насыщенном растворе называется растворимостью
В справочниках – масса растворённого вещества в 100г (1000г) растворителя
Растворимость зависит от:
природы растворённого вещества и растворителя
взаимодействия частиц растворённого веществ между собой и с молекулами растворителя
внешних условий (температуры и давления)

Слайд 16

Растворимость газов в газах. Закон Дальтона

Слайд 17

Растворимость газов в жидкостях. Закон Генри

Слайд 18

Растворимость смеси газов в жидкостях

Слайд 19

Растворимость газов в жидкостях

Слайд 20

Взаимная растворимость жидкостей
Неограниченная взаимная растворимость: смеси полярных веществ (вода - серная

кислота, вода – этанол) или смеси неполярных веществ (бензол – толуол)
Ограниченная взаимная растворимость: полярные и малополярные жидкости; при определённых концентрациях и в определённом интервале температуры образуются гомогенные растворы, но изменение условий приводит к расслоению жидкостей (вода – анилин, тетрахлорид углерода - вода)
Полная взаимная нерастворимость: смеси полярных и неполярных жидкостей (вода – бензол, ртуть - вода)

Слайд 21

Взаимная растворимость жидкостей

Слайд 22

Растворимость твердых веществ в жидкостях

Слайд 23

Растворимость твердых веществ в жидкостях

Слайд 24

Идеальные, предельно разбавленные и реальные растворы
В основе классификации растворов лежит изменение

термодинамических функций при их образовании
x - мольная доля растворённого вещества
ΔSn - изменение энтропии за счёт взаимодействия частиц растворённого вещества с частицами растворителя

Слайд 25

Идеальные растворы
Идеальным называется раствор, для которого соблюдается аддитивность парциальных давлений, парциальных

объёмов, теплоёмкостей и энтальпий компонентов.
Тепловой эффект при образовании идеального раствора равен нулю, объём не изменяется, а энтропия равна идеальной энтропии смешения
ΔH=0 Δ V=0 ΔS=Δsид
Идеальным называется раствор, для компонентов которого при всех составах и температурах выполняется закон Рауля

Слайд 26

Упрощённая схема процесса испарения
При растворении какого-либо вещества в растворителе понижается концентрация

растворителя и уменьшается число испаряющихся молекул
Давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем над чистым растворителем
Понижение давления будет тем большим, чем больше концентрация растворённого вещества в растворе
Отсюда

Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворённого вещества – закон Рауля

Слайд 27

Закон Рауля
Парциальное давление насыщенного пара компонента раствора над раствором рi прямо

пропорционально мольной доле этого компонента xi в растворе
- давление насыщенного пара над чистым компонентом
Для бинарного раствора:
давление насыщенного пара растворителя pр-ля над раствором равно его давлению над чистым растворителем , умноженному на мольную долю растворителя в растворе x1:
Отсюда следует, что , так как х1< 1
Уменьшение давления насыщенного пара над раствором может быть объяснено уменьшением поверхности испарения при добавлении растворяемого вещества (на поверхности оказывается меньше способных испаряться молекул растворителя, ведь часть места занимает растворённое вещество)
Идеальные растворы подчиняются закону Рауля по всем компонентам

Слайд 28

Закон Рауля для бинарного раствора
Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над

раствором равно мольной доле растворённого вещества
Общее давление насыщенного пара над раствором равно сумме парциальных давлений насыщенных паров компонентов раствора:

Давление пара линейно зависит от состава

Слайд 29

Предельно разбавленные растворы
Предельно разбавленным называют раствор, в котором концентрация растворённого вещества

бесконечно мала ( )
В неидеальном предельно разбавленным растворе растворитель подчиняется законам идеальных растворов, а растворённое вещество - не подчиняется.
Для растворителя выполняется закон Рауля.
Для растворённого вещества выполняется закон Генри:
при постоянной температуре давление летучего (газообразного) компонента р2 прямо пропорционально его мольной доле х2 :
КГ – константа Генри (в единицах давления); берётся из справочника
Масса газа, растворенного в жидкости, прямо пропорциональна давлению газа над жидкостью, при постоянной температуре; таким образом, чем больше давление газа, тем больше он поглощается жидкостью.
В идеальных растворах закон Генри совпадает с законом Рауля ( )
Растворы неэлектролитов считают разбавленными, если концентрация растворенного вещества не превышает 0,1 моль/л (предельно разбавленные – 0,005 моль/л)

Слайд 30

Реальные (неидеальные) растворы
Неидеальными называют растворы, которые не подчиняются термодинамическим закономерностям идеальных

и предельно разбавленных растворов.
При добавлении к такому раствору растворённого вещества или растворителя наблюдается тепловой эффект (ΔH ≠ 0) и изменение объёма (ΔV ≠ 0).
Для описания свойств реальных растворов вводят понятие активности.
Активностью a данного компонента называется такая величина, которая связана с другими термодинамическими величинами так же, как в идеальных растворах сними связана концентрация данного компонента.
Активность определяется через разность химических потенциалов этого вещества в данной фазе и в стандартном состоянии:
Если пар вещества ведёт себя как идеальный газ, то активность можно выразить как:
- давление насыщенного пара i-го компонента над раствором
- давление насыщенного пара чистого i-го вещества при той же температуре и в том же фазовом состоянии, что и раствор

Слайд 31

Коэффициент активности
Активность выражается в виде произведения мольной доли компонента xi на

его коэффициент активности γi
Если активность выражать через разные концентрации, то соответственно будет изменяться и значение коэффициента активности:
Коэффициенты активности компонентов определяют на основании отклонений парциальных давлений паров компонентов от закона Рауля или закона Генри
При

Слайд 32

Регулярные и атермальные растворы
Для регулярных растворов энтропия смешения совпадает с энтропией

смешения идеального раствора ΔS = ΔSид, а причиной отклонения от идеальности является наличие теплоты смешения и изменения объёма
(ΔH ≠ 0, ΔV ≠ 0)
Примеры регулярных растворов: растворы неполярных неассоциированных жидкостей – бензол и циклогексан, циклогексан и тетрахлорметан)
Для атермальных растворов теплота смешения равна нулю (ΔH=0), но имеется изменение объёма и избыточная энтропия смешения (ΔV ≠ 0, ΔS ≠ ΔSид)
Примеры атермальных растворов: растворы высокомолекулярных веществ в низкомолекулярных растворителях

Слайд 33

Коллигативные свойства разбавленных растворов
Коллигативными называются свойства растворов, зависящие только от концентрации,

но не от природы, растворённых веществ.
i – изотонический коэффициент, показывает, на сколько
частиц распадается молекула вещества при диссоциации.
Для неэлектролитов i = 1
К коллигативным свойствам относятся:
повышение температуры начала кипения раствора
понижение температуры начала замерзания раствора
осмотическое давление
давление пара компонента (растворителя или растворённого вещества) над раствором
растворимость
распределение вещества между двумя несмешивающимися растворителями
Эти свойства коллигативны только в идеальных растворах

Слайд 34

Коллигативные свойства разбавленных растворов Повышение температуры начала кипения раствора
Если парообразование происходит не

только со свободной поверхности жидкости, но и внутри ее, то этот процесс называют кипением.
Чистый растворитель или раствор начинает кипеть при такой температуре, при которой давление насыщенного пара растворителя над чистым растворителем или раствором равно внешнему давлению
Растворы закипают при более высокой температуре, чем чистый растворитель
Разница между температурами кипения раствора и растворителя называется повышением температуры кипения

Слайд 35

Температурами кипения жидкостей будут температуры, при которых изобара р=1 атм пересечёт

кривые Ao-mo, A1-m1, A2-m2
m – моляльные концентрации

Слайд 36

Коллигативные свойства разбавленных растворов Повышение температуры начала кипения раствора
Для идеальных растворов
Для предельно

разбавленных растворов , поэтому
Ткип – температура кипения раствора
- энтальпия испарения растворителя
- эбуллиоскопическая постоянная
Эбуллиоскопическая постоянная равна повышению температуры кипения одномоляльного раствора
Каждый растворитель имеет свою эбуллиоскопическую постоянную, не зависящую от природы растворенного вещества:
КЭ для воды составляет 0,52 К/моль, для бензола 2,57 К/моль

Слайд 37

Повышение температуры кипения разбавленного раствора нелетучего вещества прямо пропорционально моляльной концентрации

раствора и не зависит от природы растворённого вещества (второе следствие из закона Рауля):
т.е. чем больше концентрация раствора, тем больше повышение температуры кипения раствора

Коллигативные свойства разбавленных растворов Повышение температуры начала кипения раствора

Слайд 38

Коллигативные свойства разбавленных растворов Понижение температуры начала замерзания раствора
Растворы замерзают при более

низкой температуре, чем чистый растворитель
Кристаллы растворителя будут находиться в равновесии с раствором только тогда, когда давления насыщенного пара растворителя над кристаллами и над раствором одинаковы, т. е. когда кривая давления пара над кристаллами (кривая AB на рис.) имеет общую точку с соответствующей кривой испарения (точка A0 для чистого растворителя, точки A1 и A2 для растворов m1 и m2 соответственно)

Слайд 39

Для идеальных растворов
Для предельно разбавленных растворов
Тзам – температура замерзания раствора
-

энтальпия плавления растворителя
- криоскопическая постоянная растворителя
Криоскопическая постоянная численно равна понижению температуры замерзания одномоляльного раствора
Каждый растворитель имеет свою криоскопическую постоянную, не зависящую от природы растворенного вещества

Коллигативные свойства разбавленных растворов Понижение температуры начала замерзания раствора

Слайд 40

Понижение температуры замерзания разбавленного раствора нелетучего вещества прямо пропорционально моляльной концентрации

раствора и не зависит от природы растворённого вещества (первое следствие из закона Рауля)
т.е. чем больше концентрация раствора, тем больше понижение температуры замерзания раствора
В связи с тем, что при замерзании и кипении раствора его концентрация меняется, то раствор замерзает и кипит в определённом интервале температур

Коллигативные свойства разбавленных растворов Понижение температуры начала замерзания раствора

Слайд 41

Так как коллигативные свойства растворов зависят от числа растворённых частиц (концентрации),

то это позволяет определять с их помощью молярные массы веществ
Эбуллиоскопический метод
Криоскопический метод (более точный)

Слайд 42

Для неидеальных растворов для расчёта понижения температуры начала замерзания и повышения

температуры начала кипения в соответствующие формулы подставляют значения активности растворителя

Слайд 43

Осмотическое давление растворов
Осмос – диффузия вещества, обычно растворителя, через полупроницаемую мембрану,

разделяющую раствор и чистый растворитель или два раствора разной концентрации
Полупроницаемая мембрана – перегородка, пропускающая молекулы растворителя, но не пропускающая молекулы или ионы растворённого вещества
Молекулы растворителя свободно проходят через мембрану и давления на неё не оказывают
Молекулы или ионы растворённого вещества не проходят сквозь мембрану и оказывают на неё давление, равное давлению газа на стенку сосуда при той же концентрации данных молекул и температуре (осмотическое давление)
http://www.youtube.com/watch?v=w3_8FSrqc-I
http://www.youtube.com/watch?v=sdiJtDRJQEc&feature=related

Осмотическое давление

V1 – мольный объём растворителя

Слайд 44

Осмотическое давление растворов

Слайд 45

Осмотическое давление растворов
Осмотическое давление равно тому газовому давлению, которым обладало бы

растворённое вещество, если бы находясь в газообразном состоянии при той же температуре оно занимало тот же объём, который занимает раствор.
Осмотическое давление равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить со стороны раствора, чтобы прекратить осмос, т.е. создать условия осмотического равновесия
Превышение избыточного давления над осмотическим приводит к обратной диффузии растворителя – обратный осмос
Обратный осмос используют для опреснения морской воды, диализа и др.

Слайд 46

Прямой осмос Осмотическое Обратный осмос
равновесие
Осмотическое давление растворов

Слайд 47

Осмотическое давление растворов
В разбавленных растворах осмотическое давление вычисляется по закону осмотического

давления Вант-Гоффа:
Из уравнения Вант-Гоффа следует, что:
чем больше концентрация раствора, тем больше создаваемое им осмотическое давление
осмотическое давление прямо пропорционально абсолютной температуре
Таким образом, осмотическое давление совсем не зависит ни от вида растворённого вещества, ни от растворителя

Слайд 48

Расчёт молярной массы
Измерив осмотическое давление для раствора какого-либо вещества, можно рассчитать

его молярную концентрацию, а затем и его молярную массу:
Метод высокочувствителен.
Используется для определения молярной массы высокомолекулярных веществ, для которых невозможно приготовить раствор высокой концентрации

Слайд 49

Прибор для определения осмотического давления

Слайд 50

Коллигативные свойства растворов электролитов
Изотонический коэффициент

Слайд 51

Распределение растворённого вещества между двумя несмешивающимися растворителями
Если какое-либо вещество растворимо в

двух несмешивающихся жидкостях, то при его растворении в смеси двух таких жидкостей оно само распределяется между ними
Отношение, в котором происходит это распределение, определяется законом распределения: растворимое вещество распределяется между двумя несмешивающимися жидкостями в постоянном отношении концентраций, не зависящем от количества добавляемого растворимого вещества

Слайд 52

Рассмотрим распределение иода между двумя несмешивающимися растворителями - водой и тетрахлорметаном

Если встряхивать иод с этими двумя растворителями, часть его растворится в воде, а часть в тетрахлорметане CCl4
В системе устанавливается динамическое равновесие; при этом скорость, с которой иод переходит из CCl4 в воду, уравнивается со скоростью, с которой иод переходит из воды в CCl4
Независимо от того, какое количество иода используется в этом эксперименте, окончательное отношение концентраций оказывается постоянным
Полученная постоянная называется коэффициентом распределения К.

Распределение растворённого вещества между двумя несмешивающимися растворителями

Слайд 53

При 25°С значение постоянной К для рассматриваемого равновесия равно 85.
Это

означает, что концентрация иода в CCl4 в 85 раз больше, чем в воде.
Столь большое различие объясняется тем, что иод является неполярным веществом, поэтому он гораздо лучше растворим в неполярных растворителях, подобных CCl4, чем в полярных, подобных воде.
Коэффициент распределения иода в бензоле и воде достигает 400
Закон распределения выполняется лишь при определенных условиях:
1) при постоянной температуре;
2) при достаточном разбавлении обоих растворов;
3) при условии, что растворенное вещество не реагирует, не ассоциирует и не диссоциирует в обоих растворителях

Распределение растворённого вещества между двумя несмешивающимися растворителями

Слайд 54

Экстракция
Экстракция – извлечение растворённого вещества из раствора при помощи другого растворителя

(экстрагента), практически не смешивающегося с первым
Применяется
для удаления нежелательных компонентов из раствора
для выделения в более концентрированном состоянии какой-нибудь ценной составной части раствора
Для достаточно полного извлечения растворённого вещества экстракцию проводят несколько раз
Более эффективно экстрагировать вещество несколько раз небольшими порциями экстрагента, чем один раз таким же общим количеством экстрагента

Слайд 55

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представление
Область 1-6 – равновесие между

расплавом и различными твердыми фазами.
Область 7-9 – зоны существования различных кристаллических фаз

Слайд 56

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представление

Слайд 57

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представление
Типы линий
1 – аддитивная
2 –

монотонно выпуклая
3 – монотонно выпуклая, проходящая через максимум
4 - монотонно вогнутая
5 – монотонно вогнутая, проходящая через минимум
6 – S-образная
7 – кривая с переломом – сингулярным максимумом или минимумом.

Слайд 58

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость

Слайд 59

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость

Слайд 60

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость

Слайд 61

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость

Слайд 62

Неограниченная взаимная растворимость: смеси полярных веществ (вода - серная кислота, вода

– этанол) или смеси неполярных веществ (бензол – толуол)
Ограниченная взаимная растворимость: полярные и малополярные жидкости; при определённых концентрациях и в определённом интервале температуры образуются гомогенные растворы, но изменение условий приводит к расслоению жидкостей (вода – анилин, тетрахлорид углерода - вода)
Полная взаимная нерастворимость: смеси полярных и неполярных жидкостей (вода – бензол, ртуть - вода)

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость

Слайд 63

Растворимость твёрдых веществ
Растворимостью твёрдого вещества в жидкости называется концентрация насыщенного раствора,

находящегося в равновесии с твёрдой фазой (концентрация растворённого вещества в его насыщенном растворе)
Растворимость твёрдого вещества в идеальном растворе описывается уравнением Шредера:
или
х – растворимость твёрдого вещества при температуре Т (мольная доля растворённого вещества в растворе)
ΔНпл – теплота плавления твёрдого вещества
Тпл – температура плавления вещества
Аналогичное уравнение можно написать для всех компонентов раствора
По уравнению Шредера можно построить кривые зависимости растворимости для твёрдой фазы каждого из компонентов двойной системы и получить диаграмму растворимости

Слайд 64

Определение состава насыщенных растворов по диаграмме растворимости
Если к жидкой двухкомпонентной системе,

состав которой описывается фигуративной точкой k, добавлять при постоянной температуре Ti вещество В, то фигуративная точка будет смещаться по горизонтали вправо
Вначале система будет оставаться жидкой однофазной, увеличивается лишь концентрация вещества В в растворе
Пересечение ноды с правой ветвью линии ликвидуса в точке k´ показывает, что при данной температуре раствор, содержащий x´ вещества В, является насыщенным
При дальнейшем добавлении вещества В (точка k´´) оно уже растворяться не будет, система двухфазная
Эвтектическая точка Е – жидкая фаза, насыщенная по обоим компонентам

Правая ветвь ликвидуса ЕТв – растворимость вещества В в веществе А при различных температурах
Уравнение линии ликвидуса
Левая ветвь ликвидуса ЕТА – растворимость вещества А в веществе В при различных температурах
Уравнение линии ликвидуса

Слайд 65

Выводы из уравнения Шредера
Так как ΔНпл > 0, то растворимость твёрдых

веществ в жидкости увеличивается в ростом температуры
Вещества с более высокой температурой плавления менее растворимы
Растворимость вещества во всех растворителях, с которыми оно образует идеальный раствор, не зависит от природы растворителя
Если два растворяемых вещества имеют одинаковые температуры плавления, то менее растворимым будет то из них, теплота плавления у которого выше

Слайд 66

Давление пара летучих смесей
Летучим жидким веществом называют жидкость, которая при данной

температуре имеет высокое давление пара.
Летучими смесями называют растворы, в которых все компоненты являются летучими жидкостями.
К летучим смесям относятся жидкие продукты переработки нефти (бензин, керосин и пр.), каменного угля, сланца и др.
Летучие смеси разделяют на компоненты при помощи перегонки
Перегонка основана на закономерностях общего давления пара, который находится в равновесии с раствором.
Если смеси не являются идеальными жидкостями, а к пару не применимы законы идеальных газов, то вместо давления паров рассматривают их фугитивности (летучести)

Слайд 67

Упрощённая схема процесса испарения
При растворении какого-либо вещества в растворителе понижается концентрация

Слайд 68

Бинарная система, состоящая из летучих компонентов
Для идеальных смесей зависимость общего и

парциальных давлений пара от состава является линейной

Зависимость общего давления и парциальных давлений пара от состава смеси

Слайд 69

Бинарная система, состоящая из летучих компонентов
Для идеальных смесей зависимость общего и

парциальных давлений пара от состава является линейной

Слайд 70

Неидеальные (реальные) бинарные системы
эфир –хлороформ
спирты – углеводороды

Слайд 71

Связь между составом жидкого раствора и пара. Законы Коновалова

Слайд 72

Связь между составом жидкого раствора и пара. Законы Коновалова

Слайд 73

Связь между составом жидкого раствора и пара. Законы Коновалова

Слайд 74

Связь между составом жидкого раствора и пара
QSM – коннода
В двухфазных областях

фигуративная точка, располагающаяся на конноде, делит конноду на отрезки, длины которых обратно пропорциональны количествам существующих фаз.

Слайд 75

Связь между составом жидкого раствора и пара

Слайд 76

Дистилляция двойных смесей
Дистилляцией называют процесс разделения раствора на составляющие части путём

перегонки (испарения части жидкости) с последующей конденсацией паров
В основе метода лежит различие в составах равновесных жидкостей и пара
Чем больше различаются по составу жидкость и пар, тем легче осуществить разделение

При нагревании исходной смеси состава Х1 кипение начнётся в точке а1. При этом состав первых порций пара соответствует точке b1.
При конденсации этого пара образуется смесь состава Х2, в которой доля компонента А выше, по сравнению с исходной смесью.
Нагрев этой смеси приведёт к получению конденсата состава Х3 и так далее, вплоть до выделения чистого компонента А.
При кипении смеси состава Х1 состав жидкости будет обогащаться компонентом В, соответственно температура кипящей жидкости будет повышаться до тех пор, пока в жидкости не останется только компонент В.

Слайд 77

Ректификация
Ректификация – непрерывный процесс фракционированной перегонки, в котором операции конденсации и

дистилляции отдельных фракций проводят многократно.
http://www.homedistiller.ru/chto-takoe-rektifikacija-spirta.htm
http://www.youtube.com/watch?v=XPQOZX3_WBQ
http://www.youtube.com/watch?v=EbOIvG_he8M

Слайд 78

Слайд 79

Слайд 80

Слайд 81

Слайд 82

Бинарные системы с азеотропом

Слайд 83

Бинарные системы с азеотропом

Слайд 84

Бинарные системы с азеотропом
Не удаётся разделить на чистые компоненты путём перегонки
Для

разделения используют специальные методы ректификации (например, экстрактивную ректификацию), мембранные методы, методы абсорбции и другие

Слайд 85

Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Содержание

Понятие раствораИстинный раствор – термодинамически устойчивая, однофазная, гомогенная на молекулярном уровне

Жидкие растворы

Способы выражения концентрации растворовКонцентрация – величина, характеризующая относительное содержание данного компонента

Способы выражения концентрации растворов

Парциальные мольные величиныПарциальными мольными величинами могут быть V, H, S, Cp,

Парциальные мольные величины

Парциальные мольные величины

Парциальные мольные величины. Методы определения

Парциальные мольные величины. Методы определения

Образование растворов

СольватацияОбразование жидких растворов сопровождается процессом сольватацииСольватация – совокупность энергетических и структурных

Движущая сила образования растворовЭнтропийный и энтальпийный факторы - При растворении газов

Движущая сила образования растворов Независимо от знака энтальпии при растворении всегдат.е.

РастворимостьПроцесс растворения протекает самопроизвольно до тех пор, пока химический потенциал

Растворимость газов в газах. Закон Дальтона

Растворимость газов в жидкостях. Закон Генри

Растворимость смеси газов в жидкостях

Растворимость газов в жидкостях

Взаимная растворимость жидкостейНеограниченная взаимная растворимость: смеси полярных веществ (вода - серная

Взаимная растворимость жидкостей

Растворимость твердых веществ в жидкостях

Растворимость твердых веществ в жидкостях

Идеальные, предельно разбавленные и реальные растворыВ основе классификации растворов лежит изменение

Идеальные растворыИдеальным называется раствор, для которого соблюдается аддитивность парциальных давлений, парциальных

Упрощённая схема процесса испаренияПри растворении какого-либо вещества в растворителе понижается концентрация

Закон РауляПарциальное давление насыщенного пара компонента раствора над раствором рi прямо

Закон Рауля для бинарного раствораОтносительное понижение давления насыщенного пара растворителя над

Предельно разбавленные растворыПредельно разбавленным называют раствор, в котором концентрация растворённого вещества

Реальные (неидеальные) растворыНеидеальными называют растворы, которые не подчиняются термодинамическим закономерностям идеальных

Коэффициент активностиАктивность выражается в виде произведения мольной доли компонента xi на

Регулярные и атермальные растворыДля регулярных растворов энтропия смешения совпадает с энтропией

Коллигативные свойства разбавленных растворовКоллигативными называются свойства растворов, зависящие только от концентрации,

Коллигативные свойства разбавленных растворов Повышение температуры начала кипения раствораЕсли парообразование происходит не

Температурами кипения жидкостей будут температуры, при которых изобара р=1 атм пересечёт

Коллигативные свойства разбавленных растворов Повышение температуры начала кипения раствораДля идеальных растворовДля предельно

Повышение температуры кипения разбавленного раствора нелетучего вещества прямо пропорционально моляльной концентрации

Коллигативные свойства разбавленных растворов Понижение температуры начала замерзания раствораРастворы замерзают при более

Для идеальных растворовДля предельно разбавленных растворовТзам – температура замерзания раствора -

Понижение температуры замерзания разбавленного раствора нелетучего вещества прямо пропорционально моляльной концентрации

Так как коллигативные свойства растворов зависят от числа растворённых частиц (концентрации),

Для неидеальных растворов для расчёта понижения температуры начала замерзания и повышения

Осмотическое давление растворовОсмос – диффузия вещества, обычно растворителя, через полупроницаемую мембрану,

Осмотическое давление растворов

Осмотическое давление растворовОсмотическое давление равно тому газовому давлению, которым обладало бы

Прямой осмос Осмотическое Обратный осмос равновесие Осмотическое давление растворов

Осмотическое давление растворовВ разбавленных растворах осмотическое давление вычисляется по закону осмотического

Расчёт молярной массыИзмерив осмотическое давление для раствора какого-либо вещества, можно рассчитать

Прибор для определения осмотического давления

Коллигативные свойства растворов электролитовИзотонический коэффициент

Распределение растворённого вещества между двумя несмешивающимися растворителямиЕсли какое-либо вещество растворимо в

Рассмотрим распределение иода между двумя несмешивающимися растворителями - водой и тетрахлорметаном

При 25°С значение постоянной К для рассматриваемого равновесия равно 85. Это

ЭкстракцияЭкстракция – извлечение растворённого вещества из раствора при помощи другого растворителя

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представлениеОбласть 1-6 – равновесие между

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представление

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представлениеТипы линий1 – аддитивная2 –

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Растворимость

Неограниченная взаимная растворимость: смеси полярных веществ (вода - серная кислота, вода

Растворимость твёрдых веществРастворимостью твёрдого вещества в жидкости называется концентрация насыщенного раствора,

Определение состава насыщенных растворов по диаграмме растворимостиЕсли к жидкой двухкомпонентной системе,

Выводы из уравнения ШредераТак как ΔНпл > 0, то растворимость твёрдых

Давление пара летучих смесейЛетучим жидким веществом называют жидкость, которая при данной

Упрощённая схема процесса испаренияПри растворении какого-либо вещества в растворителе понижается концентрация

Бинарная система, состоящая из летучих компонентовДля идеальных смесей зависимость общего и

Бинарная система, состоящая из летучих компонентовДля идеальных смесей зависимость общего и

Неидеальные (реальные) бинарные системыэфир –хлороформспирты – углеводороды

Связь между составом жидкого раствора и пара. Законы Коновалова

Связь между составом жидкого раствора и пара. Законы Коновалова

Связь между составом жидкого раствора и пара. Законы Коновалова

Связь между составом жидкого раствора и параQSM – коннодаВ двухфазных областях

Связь между составом жидкого раствора и пара

Понятие раствора
Истинный раствор – термодинамически устойчивая, однофазная, гомогенная на молекулярном уровне

Способы выражения концентрации растворов
Концентрация – величина, характеризующая относительное содержание данного компонента

Парциальные мольные величины
Парциальными мольными величинами могут быть V, H, S, Cp,

Сольватация
Образование жидких растворов сопровождается процессом сольватации
Сольватация – совокупность энергетических и структурных

Движущая сила образования растворов
Энтропийный и энтальпийный факторы
- При растворении газов

Движущая сила образования растворов
Независимо от знака энтальпии при растворении всегда
т.е.

Растворимость
Процесс растворения протекает самопроизвольно до тех пор,
пока химический потенциал

Взаимная растворимость жидкостей
Неограниченная взаимная растворимость: смеси полярных веществ (вода - серная

Идеальные, предельно разбавленные и реальные растворы
В основе классификации растворов лежит изменение

Идеальные растворы
Идеальным называется раствор, для которого соблюдается аддитивность парциальных давлений, парциальных

Упрощённая схема процесса испарения
При растворении какого-либо вещества в растворителе понижается концентрация

Закон Рауля
Парциальное давление насыщенного пара компонента раствора над раствором рi прямо

Закон Рауля для бинарного раствора
Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над

Предельно разбавленные растворы
Предельно разбавленным называют раствор, в котором концентрация растворённого вещества

Реальные (неидеальные) растворы
Неидеальными называют растворы, которые не подчиняются термодинамическим закономерностям идеальных

Коэффициент активности
Активность выражается в виде произведения мольной доли компонента xi на

Регулярные и атермальные растворы
Для регулярных растворов энтропия смешения совпадает с энтропией

Коллигативные свойства разбавленных растворов
Коллигативными называются свойства растворов, зависящие только от концентрации,

Коллигативные свойства разбавленных растворов Повышение температуры начала кипения раствора
Если парообразование происходит не

Коллигативные свойства разбавленных растворов Повышение температуры начала кипения раствора
Для идеальных растворов
Для предельно

Коллигативные свойства разбавленных растворов Понижение температуры начала замерзания раствора
Растворы замерзают при более

Для идеальных растворов
Для предельно разбавленных растворов
Тзам – температура замерзания раствора
-

Осмотическое давление растворов
Осмос – диффузия вещества, обычно растворителя, через полупроницаемую мембрану,

Осмотическое давление растворов
Осмотическое давление равно тому газовому давлению, которым обладало бы

Прямой осмос Осмотическое Обратный осмос
равновесие
Осмотическое давление растворов

Осмотическое давление растворов
В разбавленных растворах осмотическое давление вычисляется по закону осмотического

Расчёт молярной массы
Измерив осмотическое давление для раствора какого-либо вещества, можно рассчитать

Коллигативные свойства растворов электролитов
Изотонический коэффициент

Распределение растворённого вещества между двумя несмешивающимися растворителями
Если какое-либо вещество растворимо в

При 25°С значение постоянной К для рассматриваемого равновесия равно 85.
Это

Экстракция
Экстракция – извлечение растворённого вещества из раствора при помощи другого растворителя

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представление
Область 1-6 – равновесие между

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Графическое представление
Типы линий
1 – аддитивная
2 –

Растворимость твёрдых веществ
Растворимостью твёрдого вещества в жидкости называется концентрация насыщенного раствора,

Определение состава насыщенных растворов по диаграмме растворимости
Если к жидкой двухкомпонентной системе,

Выводы из уравнения Шредера
Так как ΔНпл > 0, то растворимость твёрдых

Давление пара летучих смесей
Летучим жидким веществом называют жидкость, которая при данной

Упрощённая схема процесса испарения
При растворении какого-либо вещества в растворителе понижается концентрация

Бинарная система, состоящая из летучих компонентов
Для идеальных смесей зависимость общего и

Бинарная система, состоящая из летучих компонентов
Для идеальных смесей зависимость общего и

Неидеальные (реальные) бинарные системы
эфир –хлороформ
спирты – углеводороды

Связь между составом жидкого раствора и пара
QSM – коннода
В двухфазных областях