intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Hoá học trong kỹ thuật và khoa học môi trường: Chương 4 - TS. Võ Nguyễn Xuân Quế

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST
Báo xấu
8
lượt xem 2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hoá học trong kỹ thuật và khoa học môi trường: Chương 4 cung cấp cho người học những kiến thức như giới thiệu mối quan hệ giữa các nồng độ và hoạt độ (nồng độ lý tưởng về mặt nhiệt động học) của các thành phần hóa học khác nhau - dung môi, chất hòa tan, khí và chất rắn; Ứng dụng công thức thực nghiệm (Debye Hückel) để tính toán cường độ ion và hệ số hoạt động .

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hoá học trong kỹ thuật và khoa học môi trường: Chương 4 - TS. Võ Nguyễn Xuân Quế

  1. CHƯƠNG 4: HOẠT ĐỘ - NỒNG ĐỘ TS. Võ Nguyễn Xuân Quế
  2. NỘI DUNG 1. Giới thiệu mối quan hệ giữa các nồng độ và hoạt độ (nồng độ lý tưởng về mặt nhiệt động học) của các thành phần hóa học khác nhau - dung môi, chất hòa tan, khí và chất rắn 2. Ứng dụng công thức thực nghiệm (Debye Hückel) để tính toán cường độ ion và hệ số hoạt động
  3. KHÁI NIỆM Trạng thái tham chiếu  Hoạt độ là đại lượng không thứ nguyên chỉ hoạt tính tương đối của của một chất, so với hoạt tính của nó ở trạng thái tham chiếu.  f (fugacity) là đại lượng biểu thị khả năng thoát khỏi trạng thái nhất định của một chất: lnfi =Gi/RT+ hằng số  Ở một nhiệt độ và áp suất nhất định, trạng thái tham chiếu của một chất là trạng thái mà f = a = C và  = 1 a = hoạt độ C = nồng độ (mol L−1),  = hệ số hoạt độ (a =  C)
  4. KHÁI NIỆM Trạng thái tham chiếu  Quy ước 1 (Raoultian behavior - chất rắn và chất lỏng): 1. Có hoạt độ lý tưởng khi chúng là tinh khiết (một thành phần): a → C và  → 1 khi ở trạng thái tinh khiết (C →1) 2. Nếu hòa tan chất tan không mang điện tích trong một pha khác thì các tương tác không lý tưởng xảy ra làm cho  > 1 (VD: chất hữu cơ không mang điện tích vào nước).  Quy ước 2 (Henryan behavior – chất tan điện li): 1. Có hoạt độ lý tưởng khi nồng độ mol hoặc phần mol của nó bằng 0: a → C và  → 1 khi C → 0 2. Dung dịch hòa tan chất điện li đạt trạng thái lý tưởng khi nồng độ dung dịch thấp (dung dịch loãng). Trạng thái không lý tưởng của dung dịch làm cho 0 <  < 1
  5. KHÁI NIỆM Trạng thái tiêu chuẩn  Công thức biểu diễn mối quan hệ giữa hoạt độ và nồng độ: Ci,actual = nồng độ thực tế (mol L−1) Ci,std = nồng độ ở điều kiện tiêu chuẩn (mol L−1)  Trạng thái tiêu chuẩn của chất lỏng hoặc chất rắn là trạng thái của chất tinh khiết ở áp suất 1 atm (a = C =  = 1)  Với chất tan thực, a ≠1 ở điều kiện C = 1 mol/L, vì vậy trạng thái tiêu chuẩn cho chất tan chỉ là trạng thái giả định, không có thực.  Với chất khí, trạng thái tiêu chuẩn là trạng thái a = f và a/P = 1, xảy ra khi P = 0. Vậy trong các điều kiện áp suất chân không, chất khí hoạt động như một khí lý tưởng và a0 = f0 = 1 khi P = 0.
  6. HOẠT ĐỘ CỦA NƯỚC  Trạng thái tham chiếu (và tiêu chuẩn) của nước ở pha lỏng là nước tinh khiết ở P = 1 atm và nhiệt độ cụ thể (a = c =  = 1).  Hoạt độ được đo đạc thông qua sự biến thiên của các tính chất liên quan đến liên kết giữa các phân tử trong dung dịch (colligative properties) (VD: áp suất hơi, điểm đóng băng, điểm nóng chảy, áp suất thẩm thấu) Ví dụ: Hoạt độ của nước trong dung dịch nước muối được đo từ sự giảm áp suất hơi (hoặc tăng điểm sôi, giảm điểm đóng băng) của dung dịch khi hàm lượng muối tăng. “*” biểu thị nước tinh khiết “sol” biểu thị nước có chứa thành phần hòa tan
  7. HOẠT ĐỘ CỦA NƯỚC Ảnh hưởng của loại chất tan  Hoạt độ của nước trong dung dịch NaCl (Robinson và Stoke):  Hoạt độ của nước trong nước biển là 0,98
  8. HỆ SỐ HOẠT ĐỘ Cường độ ion  Hệ số hoạt độ cho mỗi ion trong dung dịch hòa tan hỗn hợp muối được tính từ mối quan hệ lý thuyết biểu thị trong phương trình Debye-Hückel  Lý thuyết này giả định rằng hệ số hoạt độ ion trong dung dịch loãng không phụ thuộc vào thành phần của dung dịch mà chỉ phụ thuộc vào cường độ ion của dung dịch  Lewis (1921) cho rằng hệ số hoạt độ của một ion trong các dung dịch loãng có cùng cường độ ion là bằng nhau.  Hệ số hoạt độ các ion trong dung dịch loãng không phụ thuộc vào loại thành phần của dung dịch mà chỉ phụ thuộc vào tổng nồng độ các thành phần hòa tan trong dung dịch.
  9. HỆ SỐ HOẠT ĐỘ Cường độ ion  Cường độ ion của dung dịch: mi = nồng độ molan (hoặc nồng độ mole) của ion Zi = điện tích của ion I nước ngọt = 10-4 – 10-2 ; I nước mưa = 10-4; I nước biển = 0.699  Công thức thực nghiệm của Langelier: I = 2.5 x 10-5 x TDS(mg/L)  Công thức thực nghiệm của Ponnamperuma (với I < 0.06): I = 1.6 x 10-5 x SC(µS/cm)  Công thức thực nghiệm của Griffin and Jurinak (với I < 0.5): I = 1.3 x 10-5 x SC  Standard methods: TDS  b x SC (b = 0.55 – 0.7)
  10. HỆ SỐ HOẠT ĐỘ Công thức Debye - Hückel 1. Công thức giới hạn Debye – Hückel (I < 0,005): với A=1,8248 × 106 × (DT)−3/2 ; A = 0,511 ở 25◦C D = hằng số điện môi 2. Công thức mở rộng Debye – Hückel (0,005 < I < 0,1): với B= 50,29 × 108 × (DT)−1/2; 0,33 × 108 trong nước ở 25◦C a ≈ 3×10−8 cho nhiều ion và Ba ≈ 1 “Công thức gần đúng Guntelberg”
  11. HỆ SỐ HOẠT ĐỘ Công thức Debye - Hückel
  12. HỆ SỐ HOẠT ĐỘ Công thức Debye - Hückel
  13. HỆ SỐ HOẠT ĐỘ Công thức Davies  Công thức Davies (0,1 < I < 0,5):
  14. HỆ SỐ HOẠT ĐỘ Chất không điện li  Trạng thái lý tưởng của chất tan không mang điện tích trong nước:  = 1; a = CM  Trên thực tế, hệ số hoạt độ  của các chất tan không điện li thay đổi theo cường độ ion, nhưng tốc độ thay đổi ít hơn nhiều so với tốc độ đối với các ion.  Công thức Setschenow (I < 5; CM < 0,1 M): Sne = độ tan của chất không điện li Sne (0) = độ tan của chất không điện li ở I= 0 k = hệ số muối
  15. HỆ SỐ HOẠT ĐỘ Khí thực và khí lý tưởng  Hoạt độ của khí lý tưởng tuân theo định luật khí lý tưởng: PV = nRT  Đối với khí lý tưởng, trạng thái tham chiếu là trạng thái ở P = 1 atm và nhiệt độ xác định. Hoạt độ của khí lý tưởng được xác định bằng áp suất, P, tính bằng atm (a = P), vì vậy trạng thái tham chiếu là: a = P = 1;  = 1  Đối với khí thực, hoạt độ là đại lượng áp suất lý tưởng f: f = gP trong đó f  P khi P  0 Lưu ý: Đối với các khí thực thông thường: g ≈1 at P = 1atm g < 1 as P  1 atm
  16. HỆ SỐ HOẠT ĐỘ Chất rắn thực và chất rắn lý tưởng  Đối với hỗn hợp chất rắn không tinh khiết: 1. Trạng thái lý tưởng: a =N, với N là phần mole trong pha rắn 2. Trạng thái thực (định luật Raoult): a=N  Sai số liên quan đến dự đoán thành phần của pha lỏng ở điều kiện cân bằng với pha rắn hỗn hợp (được giả định là đang trong trạng thái lý tưởng) là do các quy ước chưa thỏa đáng về trạng thái lý tưởng của dung dịch rắn (VD: Ca0,95Mg0,05CO3).  Hệ số hoạt độ của các thành phần trong dung dịch rắn:  = tham số của một dung dịch rắn, không ảnh hưởng bởi phần mole thực ‘ = tham số của các hỗn hợp khoáng thông thường -5 < ‘ < 5
  17. HỆ SỐ HOẠT ĐỘ Hơp chất hữu cơ lỏng  Các dung môi hữu cơ ở trạng thái tinh khiết là trạng thái tham chiếu với  = 1.  Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn: Xsat = phần mole của hợp chất hữu cơ ở trạng thái bão hòa Hoặc Vw = thể tích mole của nước (= M/ = 18 ml/mol ở 25oC, 1 atm) Csat = nồng độ của hợp chất hữu cơ ở trạng thái bão hòa  Các chất ô nhiễm hữu cơ hiếm khi tồn tại trong nước tự nhiên ở mức bão hòa, công thức này có thể dùng để tính hệ số hoạt độ của các hợp chất hữu cơ trung hòa điện tích có phân bố nồng độ trong khoảng ± 10– 20% nồng độ ở mức pha loãng thấp nhất).
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
5=>2