Xem mẫu
- Chương V:
DUNG DỊCH
CÂN BẰNG LỎNG HƠI
I.Đại cương về dung dịch
II.Sự hòa tan của chất khí trong chất lỏng
III.Sự hòa tan của chất lỏng trong chất lỏng
Cân bằng lỏng – hơi
- I. ĐẠI CƯƠNG VỀ DUNG DỊCH
Dung dịch là hỗn hợp đồng thể của hai
hay nhiều chất hoàn toàn trộn lẫn vào
nhau.
Dung dịch lỏng
Dung dịch rắn
Dung dịch gồm:
Dung môi Ký hiệu 1 (x1)
Chất tan Ký hiệu i = 2, .. n (xi)
05/18/22 607010 Chương 5 2
- PHÂN LOẠI DUNG DỊCH
Dung dịch lý tưởng:
Các cấu tử có tính chất lý, hóa giống nhau
lực tương tác giống nhau:
fAA = fBB = fAB
Tạo dung dịch không gây hiệu ứng:
U = 0; H = 0; V = 0
Tuân theo các phương trình lý tưởng, như
i
= i
o
+ RTlnxi
05/18/22 607010 Chương 5 3
- Dung dịch lý tưởng:
05/18/22 607010 Chương 5 4
- Dung dịch vô cùng loãng: x 1, xi 0
1
Tuân theo các phương trình lý tưởng, như:
Định luật Henry,
Định luật Raoult,
i = io+ RTlnxi
Dung dịch thực (không lý tưởng):
Lực tương tác khác nhau: fAA f
BB
f
AB
tạo thành dung dịch U 0; H 0; V 0
Không tuân theo các phương trình lý tưởng,
phải sử dụng hoạt độâ: i = io+ RTlnai
05/18/22 607010 Chương 5 5
- II. SỰ HÒA TAN CỦA CHẤT KHÍ
TRONG CHẤT LỎNG
Sự hòa tan của chất khí trong chất lỏng phụ
thuộc vào các yếu tố:
Bản chất dung môi và chất tan
Aùp suất
Nhiệt độ
Quá trình hòa tan của chất khí trong chất
lỏng gồm các giai đoạn:
Ngưng tụ khí thành lỏng
Pha loãng chất tan trong dung dịch
Solvat hóa chất tan bởi dung môi
05/18/22 607010 Chương 5 6
- Xét sự cân bằng:
Khí i = Dung dịch (bão hòa i)
Các thông số cần biết để xác định trạng thái của
hệ: xi, T, P
Bậc tự do: C = k – f + 2 = 2
x = f (T, P)
i
Khi T= const: x = f (P)
i
Khi P= const: x = f (T)
i
05/18/22 607010 Chương 5 7
- 1. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT ĐẾN SỰ
HÒA TAN CỦA KHÍ TRONG CHẤT LỎNG
Khí i (Pi) = Dung dịch (nồng độ xi)
Hằng số cân bằng: K = xi
P
Pi
Định luật Henry
Ở nhiệt độ không đổi, độ hoà tan của một khí trong
một chất lỏng tỉ lệ áp suất phần trên pha lỏng.
xi = kH.Pi
với kH là hằng số Henry, chỉ phụ thuộc nhiệt độ.
05/18/22 607010 Chương 5 8
- Định luật Henry chỉ thật đúng cho dung dịch lý
tưởng
Với dung dịch thực:
Định luật Henry chỉ đúng khi áp dụng cho các
chất tan dễ bay hơi dung dịch vô cùng loãng
độ tan có thể biểu diễn theo các nồng độ khác
nhau
Dung dịch có nồng độ cao thì phải sử dụng hoạt
độ .
sử dụng phương trình thực nghiệm của độ tan
S = a + b.P + c.P2
05/18/22 607010 Chương 5 9
- Định luật Siverts
Trong ngành luyện kim, các khí tan vào kim loại
lỏng dưới dạng nguyên tử:
X2(k) 2X
xi2
Hằng số cân bằng: K P =
Pi
xi = K .Pi = kH . Pi
05/18/22 607010 Chương 5 10
- 2. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN SỰ
HÒA TAN CỦA KHÍ VÀ RẮN TRONG
CHẤT LỎNG.
Xét cân bằng:
Khí i Dung dịch (nồng độ xi) + H1
Rắn i Dung dịch (nồng độ xi) + H2
Hằng số cân bằng:
xi (dungd� ch)
KX = = xi (dungd�
ch)
xi (kh�/ ran
�)
05/18/22 607010 Chương 5 11
- Áp dụng phương trình đẳng áp Van’t Hoff:
� ln K X � ∆H (3.19a)
� �= 2
� T �
P RT
Chất i hoà tan theo các giai đoạn:
i(khí ,rắn) ilỏng i dd , nên:
H1 = ngưng tụ + Hpha loãng + Hsolvat hoá ngưng tụ = i
H2 = nóng chảyï + Hpha loãng + Hsolvat hoá nóng chảyï = i
� ln xi � λi Phương trình Sreder
� T � = RT 2 mô tả hàm xi = f(T)
� �
P
05/18/22 607010 Chương 5 12
- xi T
Tích phân, ta được: idT
dlnxi . 2
xi 1 T0
R T
−λi �1 1 �
ln xi = � − �
R �T T0 �
với i = const và P = const.
To: là nhiệt độ ngưng tụ (nóng chảy) của chất i
nguyên chất
ở T = T0 , xi = 1
Áp dụng để tính độ hòa tan của chất khí nếu
biết Ts và ngưmgtụ
05/18/22 607010 Chương 5 13
- III. SỰ HOÀ TAN CỦA CHẤT LỎNG
TRONG CHẤT LỎNG
CÂN BẰNG DUNG DỊCH
LỎNG – HƠI
Trộn hai chất lỏng vào nhau xảy ra 3 trường
hợp:
Hoàn toàn tan lẫn vào nhau,
Hoàn toàn không tan lẫn vào nhau
Tan có giới hạn
05/18/22 607010 Chương 5 14
- 1. HỆ DD LÝ TƯỞNG TAN LẪN VÔ HẠN
Xét dung dịch hai chất A, B cân bằng với
hơi của A, B
Các thông số cần biết để xác định trạng thái của
hệ :
l h
x x
, , T, P
B B
Bậc tự do: C = k – f + 2 = 2 Hai trong bốn
thông số là độc lập.
Khi T= const c=1:
B ( )
x = f x ;P = g x
h l
B ( )
l
B
Khi P= const c=1: x h
B = f ( x ) ;T = g ( x )
l
B
l
B
05/18/22 607010 Chương 5 15
- a. Áp suất hơi, định luật Raoult:
Định luật Raoult
Áp suất hơi bão hoà của mỗi cấu tử tỉ lệ
thuận với phần mol của nó trong dung dịch.
Pi = k.x l
i
Hệ một cấu tử: xli = 1 Pi = P i
o
k=P
i
o
Pi = P .x i
o l
i
05/18/22 607010 Chương 5 16
- Định luật Raoult đúng cho dung dịch lý tưởng
Đối với dung dịch thực:
Định luật Raoult đúng cho dung môi của
dung dịch vô cùng loãng,
Định luật Henry đúng cho chất tan.
05/18/22 607010 Chương 5 17
- b. Giản đồ áp suấtthành phần:
Khi T= const c=1:
B ( )
x = f x ;P = g x
h l
B ( )l
B
Xét dung dịch hai cấu tử A và B
PA = P .x
0
A
l
A
PB = P .x
0
B
l
B
P = PA + PB
= P .x + P .x
0
A
l
A
0
B
l
B
= PA0.( 1− xlB ) + PB0.xlB
P = P + (P − P ).x
0
A
0
B
0
A
l
B
05/18/22 607010 Chương 5 18
- c. Thành phần pha hơi Định luật Konovalov
Theo định luật Dalton: xBh nBh PB
h h
xA nA PA
Kết hợp định luật Raoult
h 0 l l
x P x x
B
h
= . = α. B
0
B
l
B
l Định luật KonovalovI
x
A P x x
A A A
PB0
α B/ A = 0 gọi là hệ số tách hay hệ số chưng
PA cất
05/18/22 607010 Chương 5 19
- Các hệ quả
+ Thành phần pha hơi đồng biến thành
phần pha lỏng.
+ Thành phần chất dễ sôi trong pha hơi lớn
hơn trong pha lỏng.
05/18/22 607010 Chương 5 20
nguon tai.lieu . vn
