Контрольные вопросы

1. Как влияет температура на константу равновесия?

2. Каким уравнением связаны между собой константа равновесия и энтальпия реакции?

3. Как рассчитать энергию Гиббса и энтальпию реакции?

Растворы Теоретическое введение

Растворами называют однородные системы переменного состава. Существуют три основных типа растворов: твердые, жидкие, газообразные. Наибольшее значение имеют жидкие растворы. К ним относятся растворы газов, твердых веществ и жидкостей в жидкостях.

Одной из важнейших характеристик раствора является его состав, описываемый с помощью понятия концентрация раствора. Ниже дается определение наиболее распространенных способов выражения концентрации и формулы для пересчета одних концентраций в другие, где индексы 1 и 2 относятся к растворителю и растворенному веществу.

Молярная концентрация С – число молей ν₂ растворенного вещества в одном литре раствора.

Молярная концентрация эквивалента вещества М число молей растворенного вещества эквивалента (равное числу молей ν₂, умноженному на фактор эквивалентности f) в одном литре раствора.

Моляльная концентрация m – число молей растворенного вещества в одном килограмме растворителя.

Процентная концентрация ω – число граммов растворенного вещества в 100 г раствора.

; ; ,

где ρ – плотность растворителя; М₂ – молярная масса растворенного вещества

г- моль; g₁ – масса растворителя, кг; g₂ – масса растворенного вещества, кг.

Для выражения концентрации раствора в физической химии часто используют мольную долю:

,

где Х₂ – мольная доля растворенного вещества; ν₁ – число молей растворителя; ν₂ – число молей растворенного вещества в растворе. Мольная доля является величиной безразмерной.

Жидкие растворы подразделяются на идеальные, предельно разбавленные и неидеальные. Идеальные растворы подчиняются закону Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества.

Математически закон Рауля записывается так:

,

где − давление пара над чистым растворителем; Р₁− давление пара растворителя над раствором; Х₂ – мольная доля растворенного вещества.

К предельно разбавленным растворам применяют законы идеальных растворов. В случае неидеальных растворов, т.е. тех, которые не подчиняются термодинамическим закономерностям идеальных и предельно разбавленных растворов, вместо концентраций и давлений в уравнения следует подставлять активности или летучести компонентов. Диаграммы равновесия жидкость-пар в бинарных системах описываются двумя законами Коновалова.

Первый закон Коновалова. Насыщенный пар по сравнению с равновесным раствором богаче более летучим компонентом.

Д иаграммы, отвечающие первому закону Коновалова, изображены на рис. 3. Диаграммы не имеют экстремальных точек. Каждая диаграмма представлена тремя областями: две гомогенные области – жидкости и пара и одна гетерогенная область – жидкость в смеси с паром.

Диаграммы с экстремальными точками показаны на рис. 4. На диаграммах с экстремальными точками области 1 и 2 – гетерогенные области.

Второй закон Коновалова. Экстремумы на кривых полного давления пара и температур кипения соответствуют такому составу жидкости и пара, при котором составы обеих фаз совпадают. Экстремумы на диаграммах жидкость-пар появляются в случае значительных отклонений растворов от закона Рауля.

Т очки М и М' на диаграммах являются экстремальными. Раствор, соответствующий по составу экстремальным точкам, носит название азеотропного раствора. При кипении азеотропного раствора конденсат будет иметь тот же состав, что и исходный раствор.

Работа 1