Bài giảng Hóa lý 1 - Chương 5: Dung dịch - Cân bằng lỏng hơi

Chia sẻ: AndromedaShun _AndromedaShun | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:44

Thêm vào BST

Báo xấu

51
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hóa lý 1 - Chương 5: Dung dịch - Cân bằng lỏng hơi cung cấp cho học viên những kiến thức đại cương về dung dịch, sự hòa tan của chất khí trong chất lỏng, sự hòa tan của chất lỏng trong chất lỏng, cân bằng lỏng – hơi,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa lý 1 - Chương 5: Dung dịch - Cân bằng lỏng hơi

Chương V: DUNG DỊCH CÂN BẰNG LỎNG HƠI I.Đại cương về dung dịch II.Sự hòa tan của chất khí trong chất lỏng III.Sự hòa tan của chất lỏng trong chất lỏng Cân bằng lỏng – hơi
I. ĐẠI CƯƠNG VỀ DUNG DỊCH  Dung dịch là hỗn hợp đồng thể của hai hay nhiều chất hoàn toàn trộn lẫn vào nhau.  Dung dịch lỏng  Dung dịch rắn  Dung dịch gồm:  Dung môi Ký hiệu 1 (x1)  Chất tan Ký hiệu i = 2, .. n (xi) 05/18/22 607010 Chương 5 2
PHÂN LOẠI DUNG DỊCH  Dung dịch lý tưởng: Các cấu tử có tính chất lý, hóa giống nhau lực tương tác giống nhau: fAA = fBB = fAB Tạo dung dịch không gây hiệu ứng: U = 0; H = 0; V = 0 Tuân theo các phương trình lý tưởng, như i = i o + RTlnxi 05/18/22 607010 Chương 5 3
 Dung dịch lý tưởng: 05/18/22 607010 Chương 5 4
 Dung dịch vô cùng loãng: x 1, xi 0 1 Tuân theo các phương trình lý tưởng, như: Định luật Henry, Định luật Raoult, i = io+ RTlnxi  Dung dịch thực (không lý tưởng): Lực tương tác khác nhau: fAA f BB f AB tạo thành dung dịch U 0; H 0; V 0 Không tuân theo các phương trình lý tưởng, phải sử dụng hoạt độâ: i = io+ RTlnai 05/18/22 607010 Chương 5 5
II. SỰ HÒA TAN CỦA CHẤT KHÍ TRONG CHẤT LỎNG  Sự hòa tan của chất khí trong chất lỏng phụ thuộc vào các yếu tố: Bản chất dung môi và chất tan Aùp suất Nhiệt độ  Quá trình hòa tan của chất khí trong chất lỏng gồm các giai đoạn: Ngưng tụ khí thành lỏng Pha loãng chất tan trong dung dịch Solvat hóa chất tan bởi dung môi 05/18/22 607010 Chương 5 6
 Xét sự cân bằng: Khí i = Dung dịch (bão hòa i) Các thông số cần biết để xác định trạng thái của hệ: xi, T, P Bậc tự do: C = k – f + 2 = 2  x = f (T, P) i Khi T= const: x = f (P) i Khi P= const: x = f (T) i 05/18/22 607010 Chương 5 7
1. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT ĐẾN SỰ HÒA TAN CỦA KHÍ TRONG CHẤT LỎNG Khí i (Pi) = Dung dịch (nồng độ xi) Hằng số cân bằng: K = xi P Pi  Định luật Henry Ở nhiệt độ không đổi, độ hoà tan của một khí trong một chất lỏng tỉ lệ áp suất phần trên pha lỏng. xi = kH.Pi với kH là hằng số Henry, chỉ phụ thuộc nhiệt độ. 05/18/22 607010 Chương 5 8
Định luật Henry chỉ thật đúng cho dung dịch lý tưởng Với dung dịch thực: Định luật Henry chỉ đúng khi áp dụng cho các chất tan dễ bay hơi dung dịch vô cùng loãng độ tan có thể biểu diễn theo các nồng độ khác nhau Dung dịch có nồng độ cao thì phải sử dụng hoạt độ . sử dụng phương trình thực nghiệm của độ tan S = a + b.P + c.P2 05/18/22 607010 Chương 5 9
Định luật Siverts Trong ngành luyện kim, các khí tan vào kim loại lỏng dưới dạng nguyên tử: X2(k) 2X xi2 Hằng số cân bằng: K P = Pi  xi = K .Pi = kH . Pi 05/18/22 607010 Chương 5 10
2. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN SỰ HÒA TAN CỦA KHÍ VÀ RẮN TRONG CHẤT LỎNG. Xét cân bằng: Khí i Dung dịch (nồng độ xi) + H1 Rắn i Dung dịch (nồng độ xi) + H2 Hằng số cân bằng: xi (dungd� ch) KX = = xi (dungd� ch) xi (kh�/ ran �) 05/18/22 607010 Chương 5 11
Áp dụng phương trình đẳng áp Van’t Hoff: � ln K X � ∆H (3.19a) � �= 2 � T � P RT Chất i hoà tan theo các giai đoạn: i(khí ,rắn) ilỏng i dd , nên: H1 = ngưng tụ + Hpha loãng + Hsolvat hoá ngưng tụ = i H2 = nóng chảyï + Hpha loãng + Hsolvat hoá nóng chảyï = i � ln xi � λi Phương trình Sreder � T � = RT 2 mô tả hàm xi = f(T)  � � P 05/18/22 607010 Chương 5 12
xi T Tích phân, ta được: idT dlnxi . 2 xi 1 T0 R T −λi �1 1 �  ln xi = � − � R �T T0 � với i = const và P = const. To: là nhiệt độ ngưng tụ (nóng chảy) của chất i nguyên chất  ở T = T0 , xi = 1  Áp dụng để tính độ hòa tan của chất khí nếu biết Ts và ngưmgtụ 05/18/22 607010 Chương 5 13
III. SỰ HOÀ TAN CỦA CHẤT LỎNG TRONG CHẤT LỎNG CÂN BẰNG DUNG DỊCH LỎNG – HƠI Trộn hai chất lỏng vào nhau xảy ra 3 trường hợp: Hoàn toàn tan lẫn vào nhau, Hoàn toàn không tan lẫn vào nhau Tan có giới hạn 05/18/22 607010 Chương 5 14
1. HỆ DD LÝ TƯỞNG TAN LẪN VÔ HẠN Xét dung dịch hai chất A, B cân bằng với hơi của A, B Các thông số cần biết để xác định trạng thái của hệ : l h x x , , T, P B B Bậc tự do: C = k – f + 2 = 2 Hai trong bốn thông số là độc lập. Khi T= const  c=1: B ( ) x = f x ;P = g x h l B ( ) l B Khi P= const  c=1: x h B = f ( x ) ;T = g ( x ) l B l B 05/18/22 607010 Chương 5 15
a. Áp suất hơi, định luật Raoult: Định luật Raoult Áp suất hơi bão hoà của mỗi cấu tử tỉ lệ thuận với phần mol của nó trong dung dịch. Pi = k.x l i Hệ một cấu tử: xli = 1 Pi = P i o k=P i o Pi = P .x i o l i 05/18/22 607010 Chương 5 16
Định luật Raoult đúng cho dung dịch lý tưởng Đối với dung dịch thực: Định luật Raoult đúng cho dung môi của dung dịch vô cùng loãng, Định luật Henry đúng cho chất tan. 05/18/22 607010 Chương 5 17
b. Giản đồ áp suấtthành phần: Khi T= const  c=1: B ( ) x = f x ;P = g x h l B ( )l B Xét dung dịch hai cấu tử A và B PA = P .x 0 A l A PB = P .x 0 B l B P = PA + PB = P .x + P .x 0 A l A 0 B l B = PA0.( 1− xlB ) + PB0.xlB  P = P + (P − P ).x 0 A 0 B 0 A l B 05/18/22 607010 Chương 5 18
c. Thành phần pha hơi Định luật Konovalov Theo định luật Dalton: xBh nBh PB h h xA nA PA Kết hợp định luật Raoult  h 0 l l x P x x B h = . = α. B 0 B l B l Định luật KonovalovI x A P x x A A A PB0 α B/ A = 0 gọi là hệ số tách hay hệ số chưng PA cất 05/18/22 607010 Chương 5 19
Các hệ quả + Thành phần pha hơi đồng biến thành phần pha lỏng. + Thành phần chất dễ sôi trong pha hơi lớn hơn trong pha lỏng. 05/18/22 607010 Chương 5 20