Смеси жидкостей. Взаимная растворимость жидкостей. Давление насыщенного пара идеальных растворов. Закон Рауля.
Взаимная растворимость изменяется в широких пределах в зависимости от природы внешних условий.
Жидкости смешиваются друг с другом неограниченно с образованием гомогенных систем. ((Вода и этиловый спирт, бензол и толуол)
Жидкости смешиваются ограниченно с образованием гетерогенной системы, состоящей из 2-ух равновесных фаз. (При растворении анилина в воде образуются 2 раствора, не смешивающихся друг с другом: раствор анилина в воде и раствор воды в анилине)
Жидкости не растворяются друг в друге (вода и ртуть, вода и бензол)
Давление насыщенного пара идеальных растворов. Закон Рауля: парциальное Р пара каждого компонента над раствором (Рi) = произведению Р пара чистого компонента (Рi°) на его молярную долю в растворе (Хi)
Общее Р над раствором (Рсм) при Т=const = сумме парциальных Р. (Закон дальтона для идеальных газов)
Состав пара идеальных растворов. Диаграмма «температура-состав». Реальные растворы.
Применяя к пару законы идеальных газов (что допустимо при не слишком высоких растворителях) можно вычислить состав паровой фазы.
Молярная доля каждого компонента в парах (уi) = его парциальному давлению (Рi) деоенному на общее давление пара.
У идеальных растворов состав пара должен отличаться от состава жидкости (если только величины Р пара над чистыми веществами не равны друг другу)
1 закон Коновалова: пар по сравнению с жидкостью, находящийся с ним в равновесии, обогащен тем компонентом, давление которого при давлении к жидкости повышает общее Р пара (или понижает Т кипения раствора при заданном Р)
У идеальных растворов в паровой фазе концентрация компонентов с меньшей Т кипения (более летучего) больше, чем в жидкой фазе.
На различие в составе пара и жидкости, основана на разделении жидких смесей с помощью перегонки.
В отличие от чистых жидкостей, Т кипения растворов не отстает постоянной при перегонке, если отводить пар от кипящей смеси жидкостей, раствор обогащается высококипящем компонентом, поэтому Т кипения будет возрастать.
Зависимость Т кипения от состава жидкой фазы изображают в виде диаграммы Т-состав при постоянном внешнем давлении.
Диаграмма «температура-состав».
Реальные растворы. Могут отклоняться от закона Рауля. Если взаимоотношение между однородными молекулами больше, чем между разнородными, то наблюдаются положительные отклонения закона Рауля:
Образование такого раствора сопровождается поглощением теплоты, в связи с этим уменьшается теплота испарения компонентов из раствора, что облегчает испарение, поэтому Р пара над раствором оказывается большим, чем вычисленная по законам Рауля.
Т кипения понижается (по сравнению с идеальным раствором)
Реже встречаются отрицательные отклонения от закона Рауля:
Они проявляются, если силы взаимодействия между однородными молекулами меньше, чем между разнородными. В этом случае образование раствора происходит с выделением теплоты в результате теплота испарения увеличивается. Это затрудняет процесс испарения. Р пара оказывается меньше, чем вычисленное по закону Рауля. Т кипения таких растворов выше, по сравнению с идеальными.
Составы пара и жидкости азеотропных растворов не изменяются при кипении, поэтому Т кипения остается постоянной, как у чистых веществ, поэтому разделить азеотропные растворы простой перегонкой нельзя.