ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 103
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
4 билетИсточник: https://gomolog.ru/reshebniki/1-kurs/shimanovich-2014/367.html
Гибридизация электронных облаков
Термодинамическая система и ее состояния
Параметры термодинамической системы
Функци состояния термодинамической системы
12. Химическое равновесие. Обратимые и необратимые реакции.
Характеристика растворов. Процесс растворения.
Давление насыщенного пара над раствором. Закон рауля.
Свойства кислот, оснований и солей с точки зрения теории электролитической диссоциации.
Электролиз расплавов и растворов солей. Катодные и анодные процессы. Законы Фарадея.
Лекция по теме «Химические источники тока»
π = n/V * RT или πV= nRT.
Чтобы согласовать количественное описание коллигативных свойств электролитов и законы идеальных растворов, Вант-Гофф ввёл поправочный коэффицент i, называемый изотоническим коэффицентом
Осмотическое давление зависит от концентрации растворенного вещества и температуры. Так, при увеличении концентрации с сахарозы в воде в два раза осмотическое давление возрастает примерно в два раза, при увеличении концентрации c в три раза осмотическое давление возрастает почти во столько же и т. д.
Pосм=С*R*T
T=273+25=298K
Pосм=0,5*8,314*298=1,2388 кПа
48 билет
Давление насыщенного пара над раствором. Закон рауля.
-
Растворы нелетучих веществ в летучих растворителях.
рA0– давление насыщенного пара над чистым растворителем.
рA– давление насыщенного пара над раствором.
Давление насыщенного пара рA0над растворителем или жидкостьюопределяется межмолекулярным взаимодействием внутри жидкости. Чем больше сила взаимодействия fA-A между молекулами, тем меньше пара над жидкостью, и соответственно, тем меньше давление этого парарA0 <<<.
Давление насыщенного пора над раствором рAпри нелетучем растворенном веществе В отличается от давления насыщенного пара над чистым растворителемрA0. Для нахождения этого отличия в зависимости от состава идеального раствора рассмотрим условия равновесияi-го компонента в растворе и в парообразном состоянии. Это равновесие определяется равенством химических потенциалов:
, где
– химические потенциалыi-го компонента в растворе и в парообразном состоянии.Химический потенциал можно выразить через парциальное давление:
Если i-й компонент подчиняется законом идеальных газов, то дифференцируя это уравнение, получим:
(*)Теперь из уравнений
и (*) выразим изменения мольной доли растворенного вещества следующим образом:
Проведем интегрирование этого уравнения от рA0дорAи отNA=1 доNA, изменяющегося в пределах 0
После интегрирования получаем:
(1) (*)Давление насыщенного пара над растворомрA равно произведению его давления над чистым растворителем рA0 на его мольную долюNA.
Если раствор состоит из двух компонентов А(р-ль) и В(в-во), то мольная доля растворенного вещества равна NB=1-NA. Тогда уравнение (*) трансформируется:
Если NВ – мольная доля растворенного вещества, то
(2) (**)Формулы (*) и (**) отражают различные способы выражениязакона Рауля.
Разность (рA0- рA) характеризует понижение давления насыщенного пара над раствором, а отношение (рA0- рA)/ рA0 – относительное понижение давления насыщенного пара.
Тогда закон Рауля формулируется следующим образом:относительное понижение давления пара над раствором равно мольной доле растворенного вещества в растворе.
Закон Рауля применим к идеальным и сильно разбавленным растворам.
Максимальноедавление пара, создаваемое жидкостью – давление её насыщенного пара при данной температуре.
ДНП растет с температурой.
Когда ДНП становится равным внешнему давлению, жидкость закипает.
Пример.Вычислим давление пара при 373 К (1000С) над водным раствором сахарозы, мольная доля которой составляетNB=1,01∙10-3, для воды рA0=1,013∙105 Па.
Согласно уравнению (**)
Как следует из полученных данных, над раствором сахарозы происходит весьма незначительное снижение давления насыщенного пара воды по сравнению с чистой водой.
-
Идеальные растворы из двух летучих компонентов.
А
В
А+В
рA0рВ0 рA+ рВ
Общее давление пара над раствором рбудет равно сумме парциальных давлений его компонентов; для раствора, содержащего компоненты А и В, общее давление р=рА+рВ.
На основании уравнения (*), как для компонента А, так и для компонента В, можно считать
, аNА=1-NВ.Общее давление будет равно:
(3) (***)
Это уравнение характеризует линейную зависимость давления от мольной доли компонента В, что можно отобразить графически.
На рисунке по оси ординат слева отложены парциальные давления компонента А, которые изменяются от 0 до рA0, а справа – изменения парциального давления компонента В. Общее давлениеризменяется отрA0 дорВ0.Линейная зависимостьобщего и парциальных давлений от состава растворахарактерна для идеальных и разбавленных растворов(ΔV=0; ΔH=0; ΔS=ΔSи.г).
Практически, идеальными свойствами обладает раствор бензола в толуоле, что объясняется незначительностью сия межмолекулярного взаимодействия между молекулами всех компонентов раствора. Поэтому общее давление над раствором бензола в толуоле равно сумме парциальных давлений каждого из компонентов.
В случае предельно разбавленных растворов, концентрация растворенного вещества в которых бесконечно мала, давление пара (газа) растворителя выражается в соответствии сзаконом Рауля:
Давление паров растворенного вещества, которого в предельно разбавленном растворе ничтожно мало, не подчиняется закону Рауля. В этом случае давление пара над раствором описывается законом Генри, который формулируется так:при постоянной температуре парциальное давление растворенного вещества рГ пропорционально его мольной доле:
,где КГ – коэффициент пропорциональности, называемыйконстантой Генри(справочная величина), которая зависит от температуры и природы компонентов раствора, но не зависит от давления.
Для неидеальных растворов линейная зависимость общего давления от состава раствора нарушается: наблюдается положительное и отрицательное отклонения. Причем, как правило, эти отклонения одного знака как для общего давления р, так и для парциальных давленийрAирВкомпонентов раствора.
Положительное отклонениеот закона Раулянаблюдается в том случае, когда в растворе идет диссоциация молекул компонентов в растворе. Такие растворы образуются с поглощением теплоты (ΔH>0), т.е. процесс растворения будет эндотермическим.
ΔH>0, fA-A > fA-В
Отрицательное отклонениеот закона Раулянаблюдается в случае ассоциации (укрупнения) частиц, формирующих раствор, и образования более прочных связей. При этом растворение идет с выделением теплоты (ΔH<0), т.е. процесс экзотермический.
ΔH<0, fA-A < fA-В
Любая жидкость закипает, когда давление ее пара становится равным атмосферному давлению. Так как, согласно закону Рауля, давление пара над раствором ниже давления пера над чистым растворителем, то для того, чтобы раствор закипел, его надо нагреть до более высокой температуры, чем растворитель.
Замерзает раствор тогда, когда давление насыщенного пара его становится равным давлению насыщенного пара твердого растворителя (льда).
Таким образом, раствор кипит при более высокой температуре, а замерзает при более низкой температуре, чем чистый растворитель.
Повышение температуры кипения (ΔТкип) и понижение температуры замерзания (∆Тзам) раствора прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества (следствие закона Рауля):
∆Тзам = КТ ∙ сm(B); ∆Ткип = ЭТ ∙ cm(B),
где ∆Тзам – понижение температуры замерзания; ∆Ткип – повышение температуры кипения; КТ - криоскопическая константа; ЭТ – эбулиоскопическая константа; cm(B) – моляльная концентрация раствора. Заменив в уравнениях cm(B) его выражением по формуле для моляльной концентрации получим:
∆Тзам =
; ∆Ткип = 
М (С6 Н12 О 6) = 180 г/моль. По формуле (5.1.2) определим моляльность раствора:
с m = 54•1000/180•250 = 1,2 моль / 1000 ã в оды.
По формуле: ∆t крист = К кр •с m находим: ∆tкрист = 1,86•1,20 = 2,23°.
Следовательно раствор будет кристаллизоваться при - 2,23 °С
1 ... 15 16 17 18 19 20 21 22 ... 30
49 билет
РАСТВОРы электролитов
Отступление от законов Вант-Гоффа и Рауля в растворах электролитов.
Основные положения теории сильных электролитов
Активность и ионная сила электролита.
Электропроводность растворов.
Удельная электропроводность
Эквивалентная электропроводность растворов
Отступление от законов Вант-Гоффа и Рауля в растворах электролитов.
Законы Вант-Гоффа и Рауля справедливы для идеальных растворов, в которых не происходит химическое взаимодействие между компонентами раствора, а также диссоциация или ассоциация молекул растворенного вещества. Однако опыт показывает, что не все растворы подчиняются этим законам. Установлено, что растворы, которые способны проводить электрический ток (электролиты), имеют более высокое, чем по закону Вант-Гоффа, осмотическое давление. Эти растворы кипят при более высокой температуре и замерзают при более низкой, чем это следует из закона Рауля. Такими свойствами обладают растворы солей, кислот и оснований.
Обобщая наблюдения, Вант-Гофф пришел к выводу, что в отношении осмотического давления растворы электролитов ведут себя так, как будто они содержат больше частиц, чем это следует из аналитической концентрации. Исходя из этого,
*Таким образом, коэффициент iможно найти, если измерить непосредственно осмотическое давление с помощью осмометра Пфеффера или криоскопическим методом, что значительно проще.
Коэффициент Вант-Гоффа для неэлектролитов, растворенных в воде, равен 1, а для электролитов он больше единицы. Значение коэффициента растет по мере разбавления электролита. Для растворов, в которых имеет место ассоциация молекул растворенного вещества, коэффициент iбывает меньше единицы.
Причину отклонения от законов Вант-Гоффа и Рауля в растворах электролитов впервые разъяснил шведский ученый С. Аррениус в своей теории электролитической диссоциации. Она основывалась на трех
1. Электролиты обладают способностью при растворении в соответствующих растворителях (например, в воде, к которой первоначально и относилась теория Аррениуса) диссоциировать на противоположно заряженные частицы – ионы. При этом молекулы кислот распадаются на положительные ионы водорода и отрицательные ионы кислотного остатка: H2SO4=2H++SO42-.
Таким образом, электролиты при растворении в воде распадаются на ионы, за счет чего увеличивается число частиц. Это увеличение числа частиц и влияет на осмотическое давление и температуры кипения и замерзания растворов, т. е. свойства электролитов определяются суммой концентраций частиц — ионов и недиссоциированных молекул.