Зависимость общей константы образования комплекса βn от температуры

Изменение энергии Гиббса при образовании комплексного иона связано с общей константой образования комплекса и может быть рассчитано по уравнению:

Для расчета изменения энтропии при комплексообразовании можно воспользоваться уравнением для энергии Гиббса (одной из форм уравнения Гиббса – Гельмгольца):

2.2. Влияние температуры на равновесие в системе жидкость-пар

2.2.1. Цель работы:

Изучение зависимости давления (или упругости – устаревший термин) насыщенного пара от температуры, проверка выполнимости уравнения ВантГоффа (II.5) (Клапейрона-Клаузиуса (II.8)) и определение термодинамических характеристик испарения жидкости (∆vH°, ∆vS°).

2.2.2. Общие положения

Равновесие в системе "жидкость – пар" является частным случаем термодинамического равновесия, при котором одно и то же соединение находится в двух различных фазах:

Н2О (ж) Н2О (пар) .

Для равновесий ж п или тв п закон действующих масс записывается как для систем с конденсированной фазой K p = pH2O(пар)

(см. теоретическую часть).

28

http://www.mitht.ru/e-library

Экспериментальная часть работы заключается в определении зависимости температуры кипения жидкости от давления в системе Ткип=f(p).

Измерение давления пара проводят статическим методом. Этот метод основан на измерении температуры кипения жидкости при фиксированном внешнем давлении. Измеряя внешнее давление над кипящей жидкостью, тем самым определяют и давление насыщенного пара при данной температуре, поскольку кипение - это испарение в условиях, когда внешнее давление равно давлению пара, равновесного с жидкостью. Внешним давлением в данном случае называют давление воздуха над жидкостью в системе, изолированной от атмосферы.

Лабораторная работа может выполняться на одной из двух установок, различающихся прибором для измерения давления в системе и способом нагрева. На установке №1 (рис.II.3) используется ртутный манометр 4 и водяная баня 7, на установке №2 (рис.II.4) – вакуумметр 4 и песчаная баня 8. Обе установки содержат круглодонную двугорлую колбу с исследуемой жидкостью 6, снабженную термометром 3 и обратным холодильником 5. Термометр установлен так, чтобы шарик ртути находился в парах над жидкостью. Холодильник посредством тройника соединен с прибором для измерения давления 4 и с вакуумным насосом. Между насосом и холодильником имеется предохранительная склянка, а на установке №1 еще и резервуар 8, который служит для поддержания постоянного давления в системе. Кран 1 соединяет систему с атмосферой, а кран 2 служит для изменения давления в системе.

2.2.3.Порядок работы на установке №1

1.В холодильник 5 пустить воду. Вода должна стекать в слив слабой струей.

2.Под колбу поставить водяную баню, налив в нее такое количество воды, чтобы ее уровень был выше уровня жидкости в колбе (см. рис.II.3).

3.Открыть кран 2, при этом кран 1 должен быть закрыт. Положения крана:

4.Включить вакуумный насос тумблером с меткой "НАСОС". Создать в системе разряжение около 500 мм рт.ст., т.е. в момент, когда показание верхней шкалы манометра достигнет величины 150-170 мм, перекрыть кран 2. После этого осторожно открыть кран 1, соединяя прибор с атмосферой, и затем отключить насос.

29

http://www.mitht.ru/e-library

Рис.II.3. Cхема установки №1

5.Приступить к измерениям. Для этого баню 7 осторожно нагреть (включить тумблер "БАНЯ") до начала кипения исследуемой жидкости и до установления равновесия в системе. Критерий равновесия - постоянство

температуры кипения (tкип) при медленном, равномерном падении капель из обратного холодильника (1 капля в секунду). Внимание! Смесь не перегревать! Нагреватель обязательно следует выключить уже после появления первых капель, для уменьшения интенсивности кипения можно отставить баню.

6.Отрегулировав интенсивность кипения, и, убедившись в постоянстве показаний термометра 3 в течение 1-2 минут, записать в таблицу значения

tкип и показания манометра h1 и h2 (следует учитывать знак hi, например h2<0).

30

http://www.mitht.ru/e-library

7.Аккуратно открывая кран 2 (кран 1 - открыт), уменьшить разряжение в системе на 40-50 мм рт.ст. (на 20-25 мм по верхней шкале) и закрыть кран 2. Кипение жидкости в колбе при этом прекращается.

8.Снова нагреть баню до начала кипения и в указанном порядке п.5-7 произвести отсчеты давления и температуры. Снять 8-10 замеров (последний замер производится с открытыми кранами 1 и 2, т.е. при атмосферном давлении).

9.По окончании работы выключить нагрев бани, баню отставить и только после этого выключить охлаждение обратного холодильника (закрыть воду).

10.Давление пара исследуемой жидкости p при данной температуре

определяют как разность между атмосферным давлением (pа - определяют по барометру) и показаниям манометра. Результаты измерений сводят в таблицу II.4а:

Таблица II.4а

Результаты измерений на установке №1

2.2.4.Порядок работы на установке №2

1.В холодильник 5 пустить воду. Вода должна стекать в слив слабой струей.

2.Включить электроплитку для нагрева песчаной бани 8 (тумблер "БАНЯ").

3.Открыть кран 2, при этом кран 1 должен быть закрыт. Положения крана:

4.Включить вакуумный насос тумблером с меткой "НАСОС". Создать в системе разряжение: в момент, когда показания по шкале вакуумметра составят 65-70 делений, закрыть кран 2 и выключить вакуумный насос. Медленно открыть кран 1 для сообщения с атмосферой.

31

http://www.mitht.ru/e-library

Рис.II.4. Схема установки №2

5.Приступить к измерениям. Нагреть жидкость в колбе до начала кипения и, затем, до установления равновесия в системе. Критерий равновесия -

постоянство температуры кипения (tкип) при медленном, равномерном падении капель из обратного холодильника (1 капля в секунду).

Внимание! Смесь не перегревать! Для уменьшения интенсивности кипения необходимо уменьшить нагрев (баню отставить, выключить нагрев).

6.Убедившись в постоянстве показаний термометра 3 в течение 1-2 минут,

записать в таблицу значения tкип и разряжения ∆p по вакуумметру в делениях шкалы.

32

http://www.mitht.ru/e-library