Федеральное агентство по образованию рф

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА АНАЛИТИЧЕСКОЙ, ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ И

ФИЗИКО-ХИМИИ ПОЛИМЕРОВ

Построение диаграммы состояния двухкомпонентной системы «Фенол – Вода»

Методические указания

к лабораторной работе № 5 по физической химии

Волгоград 2007

УДК 541.123.2(075.5)

Построение диаграммы состояния двухкомпонентной системы «Фенол – Вода»: Методические указания к лабораторной работе N 5 по физической химии/составитель А.Г. Кокшаров: Волгоград. гос. техн. ун-т. - Волгоград, 2007.- 12 с.

Излагаются теоретические основы взаимной растворимости жидкостей друг в друге, используя визуальный метод построения диаграмм в физико-химическом методе анализа.

Рассматриваются различные типы растворов (идеальные, с положительными и отрицательными отклонениями от идеального поведения), правило фаз Гиббса.

Предназначены для студентов, обучающихся по направлениям 655000,655400 и 060800 вечернего и заочного обучения.

Рис. 4 Библиогр. назв. 3.

Рецензент: Ж.Н. Малышева

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета

© Волгоградский государственный технический университет, 2006.

Правила по технике безопасности

1. Перед началом работы изучить методику ее проведения, получить инструктаж по технике безопасности и разрешение преподавателя на выполнение работы.

2. Выполнение работы разрешается только на специально оборудованном рабочем месте. Хождение по лаборатории, не связанное с проведением эксперимента, запрещается.

3. Осторожно обращаться с водяной баней, не допускать перегрева воды.

4. Перемешивание систем при нагревании в водяной бане запрещено.

5. Переворачивать пробирки при перемешивании систем запрещено.

6. Доложить преподавателю о полученных результатах, привести в порядок рабочее место после выполнения эксперимента и сдать дежурному или лаборанту.

1. Теоретическая часть

Изучение взаимной растворимости жидкостей показало, что не все жидкости могут в одинаковой степени смешиваться друг с другом. Ограниченная растворимость наблюдается в том случае, если переход молекул через поверхность раздела сопряжен с совершением работы, заметно превышающей среднюю энергию движения молекул жидкостей при данных условиях. Чем больше будет работа перехода, тем меньше, в соответствии с законом распределения, будет молекул, способных осуществить эту работу, и тем меньше будет растворимость одной жидкости в другой. Величина работы перехода, а следовательно, и растворимость компонентов зависят от интенсивности межмолекулярных взаимодействий их.

1.1 Идеальные растворы

Если компоненты А и В смеси обладают близкими свойствами (сходное строение молекул и близкие молекулярные массы, одинаковая полярность и т.д.), то можно считать одинаковыми и силы взаимодействия Fмежду однородными и разнородными молекулами, т.е.

F_A-A = F_B-B = F_А-В

Образование раствора из этих компонентов не сопровождается изменением суммарного объема и теплового эффекта. При этом изменение состава раствора не приводит к образованию новой фазы (например, к кристаллизации одного из компонентов). Такие растворы называются идеальными. В качестве примеров растворов, близких к идеальным, можно привести смеси оптических изомеров амилового спирта; смеси, компоненты которых отличаются по изотопному составу: Н₂О – Д₂О. К ним близки по свойствам смеси изомеров н-С₅Н₁₂- изо-С₅Н₁₂и гомологов С₆Н₁₂-С₇Н₁₆.

Давление пара над раствором зависит от температуры и состава раствора, а при постоянной температуре – только от состава.

Идеальные растворы подчиняются закону Рауля, согласно которому парциальное давление пара компонента над раствором равно произведению давления пара чистого компонента на его мольную долю в растворе:

(1)

(2)

отвечающее уравнению прямой (рис. 1).

В этой формулировке закон Рауля справедлив для низких давлений.

Рис. 1 Давление пара системы А-В.

1-2 – изменение парциальных давлений компонентов А и В для случая образования идеальных растворов.

3-4 – изменение парциальных давлений компонентов А и В для случая отрицательных отклонений их от закона Рауля.

5-6 – изменение парциальных давлений компонентов А и В для случаев положительных отклонений их от закона Рауля.