Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Законы Гиббса-Коновалова.



Законы Гиббса-Коновалова устанавливают связь между составом жидкого раствора смеси летучих компонентов и составом насыщенного равновесного с ним пара в зависимости от температуры и давления.

1. Первый закон Гиббса-Коновалова:

NПА>NПВ, NЖА<NЖВ

· При постоянном давлении (p=const) температура кипения раствора возрастает при увеличении концентрации компонента, содержание которого в паре меньше, чем в растворе.

· При постоянной температуре (t=const) давление пара над раствором возрастает при увеличении концентрации компонента, содержание которого в паре больше, чем в растворе.

2. Второй закон Гиббса-Коновалова:

· Точку экстремума на кривых температуры кипения (при p=const) или на кривых давления (t=const) соответствует раствором, состав жидкости которых одинаков с составом равновесного с ней пара.

 

Термодинамическое обоснование законов Гиббса-Коновалова. Перегонка и ректификация.

Как уже отмечалось, эти законы были открыты Коноваловым экспериментальным путем, а Гиббс дал им теоретическое обоснование. Для идеальных жидких растворов из двух компонентов (А и В), пар которых также можно считать идеальным газом, согласно закону Рауля можно написать:

pA=p0ANЖА; pB=p0BN0B=p0B(1-NЖА)

К термодинамическому обоснованию законов Гиббса-Коновалова можно подойти, используя уравнение Дюрема-Маргулиса. nAA+nBB=0.

nA, nBчисла молей компонентов А и В;

µAµBхимические потенциалы этих компонентов.

Уравнение Дюрема-Маргулиса позволяет определить связь между изменением парциального давления компонентов (pA,pB) и составом раствора. С его помощью можно рассчитать давление пара одеого из компонентов раствора, если известны давление пара другого компонента и состав раствора.

 

Разделение жидких однородных смесей (растворов), состоящих из двух или большего числа летучих компонентов, производится перегонкой или ректификацией.

 

Разделение путем перегонки основано на различной температуре кипения отдельных веществ, входящих в состав смеси. Так, если смесь состоит из двух компонентов, то при испарении компонент с более низкой температурой кипения (низко- кипящий компонент) переходит в пары, а компонент с более высокой температурой кипения (высококипящий компонент) остается в жидком состоянии. Полученные пары конденсируются, образуя дистиллят или ректификат, а неиспаренная жидкость называется остатком.

В результате перегонки низкокипящий компонент переходит в дистиллят, а высококипящий – в остаток. Такой процесс называется простой перегонкой. При этом не достигается полного разделения смеси. Оба компонента являются летучими, оба переходят в пары, но в разной степени. Поэтому образующиеся при перегонке пары не представляют собой чистого низкокипящего компонента.

Из-за большой летучести низкокипящий компонент испаряется в большей степени, чем высококипящий компонент. Значит, в дистилляте содержание низкокипящего компонента выше, чем в исходной смеси, а в остатке наоборот: содержание низкокипящего компонента ниже, чем в исходной смеси. В этом и является отличие перегонки от выпаривания (при выпаривании растворенное вещество нелетучее, а в пары переходит только летучий компонент).

Простую перегонку применяют для грубого разделения смесей или для предварительной очистки продуктов от нежелательных примесей.

Для достижения наиболее полного разделения компонентов применяют достаточно сложный вид перегонки – ректификацию.

Ректификация заключается в многократном испарении исходной смеси и конденсации образующихся паров, в противо- точном воздействии паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, получаемой при конденсации паров.

Способ разделения смеси на компоненты путем ректификации является основным в спиртовом и ликеро-водочном производствах, в производстве эфирных масел, при переработке нефтепродуктов и др.

 

Твердые растворы.

ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ, однородные (гомогенные) крис-таллич. фазы переменного состава; образуются в двойных или многокомпонентных системах. Если компоненты системы неограниченно р-римы друг в друге, они образуют непрерывный ряд твердых растворов. Чаще, однако, концентрация растворенного в-ва не может превышать нек-рое предельное значение и существование твердого раствора ограничено нек-рыми областями составов (области гомогенности). Твердыми растворами являются мн. металлич. сплавы и неметаллич. системы - минералы, стекла, полупроводники, ферриты.

Различают три вида твёрдых растворов:

· твёрдые растворы замещения; (Твердый раствор, в котором замещающие и замещаемые атомы беспорядочно располагаются в кристаллической решетке.)

· твёрдые растворы внедрения;( бразуются при внедрении чужеродных атомов растворяемого элемента (большей частью металлоидов с малым атомным радиусом) в междоузлия кристаллической решетки матрицы.)

· твёрдые растворы вычитания.( Эти растворы образуются на основе некоторых промежуточных фаз и химических соединений и характеризуются дефектной решеткой, т.е. решеткой со свободными (или с незанятыми) узлами, которые должны были принадлежать атомам одного из компонентов. Эти свободные узлы могут возникать под влиянием изменения концентрации одного из компонентов. Такие твердые растворы вычитания могут возникать независимо от того, являются ли эти компоненты металлами или один из них металл, а другой - неметалл.).

 

24. Растворы с эвтектикой.

Эвте́ктика (греч. éutektos — легкоплавящийся) — нонвариантная (при постоянном давлении) точка в системе из n компонентов, в которой находятся в равновесии n твердых фаз и жидкая фаза.

 

Свойство образовывать эвтектики характерно для систем (металлических и неметаллических), взаимная растворимость компонентов которых в жидком состоянии неограничена, а в твёрдом — ограничена или отсутствует (см. Двойные системы, Тройные системы). На диаграмме состояния двойной эвтектической системы, компоненты которой в твёрдом состоянии не растворяются друг в друге (рис.), кривые TAE и TBE зависимости температур начала кристаллизации чистых компонентов А и В от состава системы пересекаются в точке Е, в которой жидкость L насыщена одновременно обоими компонентами (эвтектическая точка).

 

В технике эвтектики широко применяют как литейные сплавы, припои и др. (см. Сплавы металлов). Эвтектики в системах соль — вода, называют криогидратами, часто используют как охлаждающие смеси.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.