Упругость насыщенного пара над растворами

Рассмотрим идеальный раствор, в котором можно пренебречь силами межмолекулярного взаимодействия. В этом случае общая упругость пара над раствором будет равна сумме порциальных упругостей пара всех отдельных компонентов раствора

,

где - общая упругость пара над раствором;

- молярная доля компонента в растворе;

- упругость пара данного компонента раствора в его свободном состоянии.

Схема испарения двухкомпонентного раствора

,

- молярные доли компонентов в жидком растворе.

Найдем молярные доли компонентов в газовой среде .

.

Из уравнений видно, что молярные доли в жидкости и в парах совпадут только при условии, если упругости пара над чистыми компонентами будут равны и будут равны их молярные доли , .

Степень свободы системы

,

,

.

Если учесть силы межмолекулярного взаимодействия, то может быть два случая:

1. молекулы компонентов образуют между собой связи, мешающие переходить в газообразное состояние ; раствор будет переходить в пар без изменения состава, и такие вещества называются азотропными;

2. молекулы компонентов будут способствовать друг другу переходить в газообразное состояние; этот раствор будет кипеть без изменения состава и будет считаться азеотропным.

В сварке артометилборат и метиловый спирт. Этот раствор используют как флюс при сварке цветных металлов и сплавов (латунь и бронзы) при введении этого раствора в пламя кислородно-ацетиленовой горелки , полученный при сгорании раствора, тонким слоем закрывает сварочную ванну и повышает качество сварных соединений.

Распределение компонента между жидкими фазами

Отношение концентраций в двух сосуществующих фазах различно и определяется законом распределения

, ,

где - коэффициент распределения;

- концентрация.

Если компонент при переходе из одной фазы в другую меняет свое молекулярное строение , то

, ,

- закон распределения,

- постоянная величина;

- энергия активности, необходимая для проведения одного моля вещества в реакционно-способное состояние.

Растворимость газов в жидкости

В системе раствор газа – газ имеются два компонента. Газ и растворитель и две фазы .

Концентрация раствора газа будет являться функцией температуры и давления газа над жидкостью Если , то

.

Но в свою очередь концентрация газа может быть вычислена по уравнению состояния газа

,

при ,

, ,

- константа растворимости, зависящая от температуры.

,

- постоянная величина;

- энтальпия растворителя.

Если с растворителем контактирует смесь газов, то каждый газ будет растворяться в жидкости прямо пропорционально своему порциальному давлению (Закон Генри-Дальтона).

Растворимость газа зависит от строения и характера связи в их молекулах. В воде, молекулы которой обладают высокой полярностью, неполярные молекулы (Н₂, N₂, O₂) растворяются ограниченно.

Но газы, обладающие высокой полярностью ( , , , ), растворяются очень сильно и не подчиняются закону Генри-Дальтона, так как они химически взаимодействуют с водой.