5. Закон Генри.

В идеальном растворе давление пара летучего компонента согласуется с законом Рауля.

Обнаружено, что в неидеальных растворах давление пара летучего растворенного вещества линейно зависит от его количества, находящегося в низких концентрациях, но эта прямая не совпадает с линией, соответствующей закону Рауля.

В этом случае давление пара растворенного вещества (например, газа) подчиняется уравнению:

Р = Г N, (7.18)

где Р - давление газа над раствором;

Г - некоторая константа (постоянная Генри);

N - мольная доля газа в растворе.

Уравнение (7.18) - математическая форма записи закона Генри¹.

В случае диссоциации растворенного вещества:

Р = Г Nⁿ, (7.19)

где n - отношение молярной массы вещества в газообразном состоянии к молярной массе продук

та диссоциации в растворе (закон Сивертса).

Например, растворение азота в жидком железе сопровождается диссоциацией его молекул:

,

поэтому , Г =f (T).

6. Закон распределения.

Оказывается, что если в системе, состоящей из двух несмешивающихся жидкостей, находится третье вещество, то оно перераспределяется между этими жидкостями.

Для каждой из жидкостей справедлив закон Генри, поэтому Р = Г₁N₁ и Р = Г₂N₂ Г₁N₁ = = Г₂N₂.

Окончательно:

, (7.20)

где К - константа распределения растворяемого вещества, зависящая от температуры.

Соотношение (7.20) называется законом распределения: при постоянной температуре отношение концентраций растворенного компонента в двух несмешивающихся жидкостях есть величина постоянная, не зависящая от количества растворенного вещества. При этом следует учитывать, что в форме (7.20) закон выполняется только для разбавленных растворов.

Закон распределения имеет огромное практическое значение. Например, распределение серы между шлаком и металлическим расплавом характеризуется отношением:

, (7.21)

где К_S 4.

Очевидно любые способы снижения концентрации серы в шлаке приведут к понижению ее содержания в стали (например, скачивание шлака, увеличение его массы).

Один из наиболее эффективных методов глубокой очистки металлов от примесей - зонная плавка. Смысл ее основан на том, что примеси неравномерно распределяются (перераспределяются) между находящимися в контакте твердой и жидкой фазами. Количественная мера такого перераспределения - равновесный коэффициент распределения (К_О):

, (7.22)

где С_ТВ, С_Ж - концентрация примеси в твердой и жидкой фазах соответственно.

При рафинировании металла, имеющего форму стержня, производят расправление узкой части вблизи одного из концов стержня. При этом примесь частично переходит из твердой части стержня в жидкую. Постепенно перемещая зону расплавленного металла к противоположному концу стержня, можно вместе с этой зоной удаляется и часть примеси, если К_О < 1.