Предельно разбавленные растворы. Закон Генри. Растворимость – концентрация компонента в насыщенном растворе. Насыщенный раствор – раствор, содержащий при данной температуре максимальное количество растворенного вещества и находящийся в равновесии с избытком растворяемого вещества. Величина растворимости характеризует равновесие между двумя фазами, поэтому на неё влияют все факторы, смещающие это равновесие. Процесс растворения всегда сопровождается увеличением энтропии системы. Подходы к образованию растворов Физическая теория (XIX в.) рассматривает процесс растворения как распределение частиц растворенного вещества между частицами растворителя, предполагая отсутствие какого-либо взаимодействия между ними. Единственной движущей силой такого процесса является увеличение энтропии системы ΔS; какие- либо тепловые или объемные эффекты при растворении отсутствуют. Химическая теория (Д.И. Менделеев) рассматривает процесс растворения как образование смеси неустойчивых химических соединений переменного состава, сопровождающееся тепловым эффектом и изменением объема системы, что часто приводит к резкому изменению свойств растворенного вещества. Растворение бесцветного сульфата меди СuSО4 в воде приводит к образованию окрашенного раствора, из которого выделяется не СuSО4, а голубой кристаллогидрат СuSО4·5Н2О. Вывод: При растворении происходит изменение свойств и растворителя, и растворенного вещества, что обусловлено взаимодействием частиц между собой по различным типам взаимодействия: вандерваальсового (во всех случаях), ион-дипольного (в растворах электролитов в полярных растворителях), специфических взаимодействий (образование водородных или донорно- акцепторных связей). Чем больше концентрация раствора, тем интенсивнее взаимодействие частиц, тем сложнее структура раствора. Количественная теория разработана только для идеальных растворов, в которых энергия взаимодействия разнородных частиц EA-B близка к энергиям взаимодействия одинаковых частиц EA-A и ЕВ-В. К идеальным растворам можно отнести: газовые растворы растворы неполярных жидкостей. Определение зависимости равновесного свойства от состава раствора: а) устанавливается зависимость (в дифференциальной форме) равновесного свойства раствора от химического потенциала и других парциальных величин; б) находится интегральная форма этой зависимости для каждого из трех типов растворов: идеального, предельно разбавленного и неидеального. Растворимость газов в газах • Газообразное состояние вещества характеризуется слабым взаимодействием между частицами и большими расстояниями между ними газы смешиваются в любых соотношениях. • При очень высоких давлениях, когда плотность газов приближается к плотности жидкостей, может наблюдаться ограниченная растворимость. • Газовые смеси описываются законом Дальтона: Общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений всех входящих в неё газов Растворимость газов в жидкостях зависит от : • природы газа и жидкости (наибольшее влияние) • давления • температуры • концентрации растворенных в жидкости веществ (особенно сильно влияет на растворимость газов концентрация Растворы жидкость-газ электролитов). Например: В 1 л воды при t = 18 °С и р = 1 атм растворяется 0,017 л азота, 748,8 л аммиака или 427,8 л хлороводорода. Аномально высокая растворимость газов в жидкостях обычно обусловливается их специфическим взаимодействием с растворителем – образованием химического соединения (для аммиака) или диссоциацией в растворе на ионы (для хлороводорода). Газы, молекулы которых неполярны, растворяются, как правило, лучше в неполярных жидкостях – и наоборот. Растворимость смеси идеальных газов подчиняется закону Дальтона: Растворимость отдельных компонентов газовой смеси пропорциональна их парциальному давлению и практически не зависит от присутствия других газовых компонентов. • Законы Генри и Дальтона справедливы только для разбавленных растворов при малых давлениях, когда газы можно считать идеальными. • Растворимость газов в жидкостях существенно зависит от температуры (уравнение Клайперона – Клаузиуса) X – мольная доля газа в растворе; ΔН – тепловой эффект растворения 1 моля газа в его насыщенном растворе. • При растворении газа в жидкости выделяется теплота (ΔН < 0), поэтому с повышением температуры растворимость уменьшается. • Зависимость растворимости газов от концентра- ции электролитов в жидкости выражается уравнением Сеченова: X и X0 – растворимость газа в чистом растворителе и растворе электролита с концентрацией C. парциальное давление пара компонента в идеальном растворе пропорционально молярной доле этого компонента в растворе. Физический смысл: химический потенциал вещества в растворе всегда понижен относительно химического потенциала чистого компонента (xi < 1) и поэтому при равновесии всегда понижено парциальное давление этого компонента в газовой фазе, находящейся в равновесии с раствором. |
Скачать 53.71 Kb.