- •Введение
- •1. Химическая термодинамика предмет и задачи термодинамики
- •1.1 Основные понятия и определения химической
- •1.2 Первый закон термодинамики
- •1.3 Применение первого закона термодинамики к процессам в любых системах
- •1.6 Теплоемкость. Связь теплоемкости с
- •1.7 Зависимость теплового эффекта oт температуры.
- •1.8 Второй закон термодинамики
- •1.9 Энтропия
- •1.10 Второй закон термодинамики для обратимых и
- •1.12 Постулат планка.Вычисление абсолютной энтропии
- •1.14 Энергия гельмгольца (изохорно-изотермический
- •1.15 Энергия гиббса (изобарно-изотермический
- •1.16 Уравнение гиббса-гельмгольца
- •1.17 Характеристические функции
- •1.18 Химический потенциал.Летучесть
- •1.20 Уравнение изотермы реакции
- •1.21 Зависимость константы равновесия от температуры
- •1.23 Тепловая теорема нернста
- •1.24 Расчет химического равновесия с помощью
- •2. Фазовые равновесия
- •2.1 Общие понятия
- •2.2 Условия фазового равновесия
- •2.3 Правило фаз гиббса
- •2.4 Уравнение клаузиуса-клапейрона
- •2.5 Однокомпонентная система воды
- •2.6 Диаграммы состояния двухкомпонентных
- •2.6.1 Система с неограниченной растворимостью
- •2.6.3 Система с ограниченной растворимостью
- •2.7 Трехкомпонентные системы
- •3. Растворы
- •3.1 Характеристика растворов
- •3.2 Закон рауля
- •3.5 Жидкие бинарные системы. Идеальные растворы
- •3.6 Растворы с положительными и отрицательными
- •3.7 Состав паровой фазы над растворами. Законы
- •3.7.1 Диаграммы состав – давление пара (температура
- •3.7.2 Перегонка. Ректификация
- •Ректификация
- •3.8 Термодинамика концентрированных
- •3.10 Растворимость твердых тел в жидкостях
- •3.12Распределение растворенного вещества между
- •4.2 Математическое описание волнового движения
- •4.3 Уравнение шредингера
- •4.4 Решение уравнения шредингера
- •4.7 Распространение волнового уравнения на
- •4.8 Атомные термы
- •5.1 Ионная связь.Энергия кристаллической решетки
- •5.2 Ковалентная связь
- •5.4 Расчет молекулярного иона водорода
- •5.7 Квантовохимические представления о координационных соединениях
- •5.9 Водородная связь
- •6.1 Дипольный момент молекул
- •Содержание
- •1.Химическая термодинамика
- •2.Фазовые равновесия
- •3.Растворы
- •4.Строение атомов
- •5.Химическая связь
- •6.Электрические и магнитные свойства молекул
3.7.2 Перегонка. Ректификация
Перегонка построена на различии состава жидкой смеси и равновесного с ней пара. Существует перегонка в равновесии, фракционная перегонка, ректификация.
Перегонка в равновесии (однократная)
Фракционная перегонка - это такой процесс, при котором в пар переводится только часть разделяемой жидкой смеси.
Ректификация
Принцип процесса ректификации сводится к следующему. Если жидкость и пар разного состава поступают на данную тарелку с разных сторон, то между ними происходит тепло и массообмен. В результате этих процессов состав пара смещается в сторону более легколетучего компонента, а состав жидкости смещается в сторону менее летучего компонента. Происходит охлаждение пара, приводящее к частичной его конденсации и нагревание жидкости, вызывающее частичное ее испарение. Таким образом, восходящий поток пара, теряя в результате контакта с жидкостью высококипящий компонент и приобретая легкокипящий компонент, обогащается им, жидкость же, стекающая по мере накопления на тарелках вниз, обогащается высококипящим компонентом. При достаточном количестве тарелок, число которых рассчитывается на определенную полноту разделения, можно полностью разделить смесь.
3.8 Термодинамика концентрированных
РАСТВОРОВ. АКТИВНОСТЬ
Активность можно определить как величину, характерную для реального раствора, которую подставляют вместо концентрации в уравнение для химического потенциала идеального раствора.
I = i0 + RTln ai
Активность называется эффективной или действующей концентрацией. Ввел это понятие Льюис.
Рассмотрим химический потенциал компонента в растворе и насыщенном паре над этим раствором.
В растворе
i = i0 + RTln ai
в паре
i = i0n + RTln Pi
для чистого компонента в паре
i0 = i0n + RTlnPi 0
компонуя уравнения получим
ai =
т.е. активность компонента равна отношению давления его пара над раствором к давлению пара над чистым раствором более строго
ai =
Важной характеристикой раствора является коэффициент активности.
Для идеального раствора
ИД = i0 + RTln Ni
для реального раствора
i = i0 + RTln ai
I - ид = RTln
= - коэффициент активности.
Коэффициент активности характеризует работу или изменение химического потенциала при переходе компонента из идеального раствора в реальный.
Очень важен вопрос о выборе стандартного состояния. Для растворов часто принимают стандартным такое состояние, чтобы для предельно разбавленных растворов = 1.
В том случае, когда активность определяется через мольные доли коэффициент активности называется рациональным. Если концентрация выражается в молях на литр, то коэффициент активности называется практическим.
3.9 РАСТВОРИМОСТЬ ГАЗОВ В ЖИДКОСТЯХ. ЗАКОН ГЕНРИ
Растворы газов в жидкостях можно рассматривать как системы, в которых устанавливается равновесие между жидкой фазой, содержащей растворитель и растворенный газ, и газовой фазой, содержащий данный газ и пары растворителя.
Растворимость вещества определяется его концентрацией в насыщенном растворе. Растворимость газов в жидкостях зависит от природы растворяемого газа и растворителя, давления газа, температуры и присутствия в растворе различных веществ, особенно электролитов.
Растворимость газов в жидкость помимо обычной концентрации выражается еще коэффициентом растворимости или коэффициентом поглощения .
Коэффициент растворимости равен объему газа, выраженному в м3 и растворенному в 1 м3 растворителя при данной температуре и 1 атм.
Коэффициент поглощения равен объему газа, растворенному в 1 м3 при 0° С и 1 атм. = 273,15/Т.
Если газ химически не взаимодействует с растворителем, то зависимость растворимости газа в жидкости от давления выражается законом Генри:
Парциальное давление пара растворенного газа пропорциональнo его мольной доле в растворе
i = i0n +. RTlnPj
i = iож + RTlnNj
In = = Ink
Pi = kNj
Закон Генри справедлив только тогда, когда растворение газа в жидкости не связано с процессами диссоциации и ассоциации молекул растворенного газа.
В присутствии электролитов растворимость газов в жидкостях уменьшается. Влияние электролитов на растворимость газов в водных растворах описывается уравнением Сеченова
lg = kC ,
где N0 и N растворимость газа в воде и растворе электролита, к - постоянная, характерная для данного электролита, С - концентрация электролита.
Уменьшение растворимости газов в присутствии солей называется высаливанием.