Закон Рауля

НАЦІОНАЛЬНИЙ ФАРМАЦЕВТИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

Лектор доцент Томаровська

Тетяна Олександрівна

Тема лекції: «Основи термодинаміки розчинів.

Загальна характеристика розчинів. Ідеальні та реальні розчини. Закон

Рауля»

ПЛАН ЛЕКЦІЇ:1.Поняття про розчини. Способи вираження концентрації розчинів.2.Теорії розчинів.3.Ідеальні розчини. Закон Рауля. 4.Реальні розчини. Позитивні та негативні відхилення від закону Рауля. 5.Поняття про активність. Узагальнене рівняння закону Рауля.



ЛІТЕРАТУРА:

1. Фізична і колоїдна хімія / В. І. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. – Х. : Прапор, Видавництво УкрФА, 1999. – 368 с.2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В. І. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. – Х. : Вид-во НФАУ; Вид-во ТОВ “Золоті сторінки”, 2001. – 208 с.3. Фізична та колоїдна хімія: Збірник завдань для самостійної роботи: Навч. посібник для студентів заочної (дистанційної) форми навчання фармацевтичних вузів і факультетів III—IV рівнів акредитації / В. I. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. За ред. В. I. Кабачного. – Х. : Вид-во НФаУ, 2008. – 140 с.

ПОНЯТТЯ ПРО РОЗЧИНИ. СПОСОБИ ВИРАЖЕННЯ

КОНЦЕНТРАЦІЇ РОЗЧИНІВ


Розчини – дво- або багатокомпонентні гомогенні системи, склад яких може безперервно змінюватися в межах, допустимих розчинністю.


Способи вираження концентрації розчинів1. Молярна концентрація сі (моль/л або моль/м3) – кількість розчиненої речовини в 1 л або 1 м3 розчину.

2. Моляльна концентрація cmi (моль/кг) – кількість моль розчиненої речовини у 1 кг розчинника.

pVс i

i

ка-pmc i

im


3. Молярна частка розчиненої речовини xi – відношення кількості цієї речовини νi до сумарної кількості усіх речовин, що входять до складу розчину (включаючи розчинник)

4. Масова частка розчиненої речовини wі – відношення маси розчиненої речовини mi до маси розчину mр:

.хi

ii

pmm

w ii


5. Молярна концентрація еквіваленту, сі (моль/л або моль/м3) – кількість розчиненої речовини у молярних масах еквівалента νi (f∙M) в 1 л або 1 м3 розчину.

Наприклад: с(1/5∙MKMnO4 ) = 0,1 моль/л.


ТЕОРІЇ РОЗЧИНІВ


Теорії розчинівФізична теорія – під час розчинення відбувається рівномірний розподіл частинок у об’ємі розчинника, який є індиферентним.Хімічна теорія – під час розчинення утворюються нестійкі хімічні сполуки, за рахунок водневого зв’язку або електростатичних сил взаємодії.Сучасна теорія – об’єднує фізичну та хімічну; розглядає процес розчинення як взаємодію між частинками різної полярності, в силу чого в одній частині молекул переважають позитивні заряди, а в іншій – негативні.


Механізм розчинення: орієнтація полярних молекул розчинника навколо частинок розчиненої речовини;

розривання зв’язків (руйнування кристалічної гратки);

сольватація частинок у розчині.


Термодинамічна умова утворення розчину

Розчинення – самодовільний процес:Sзміш > 0

Gзміш < 0


Молекулярно-кінетичні умови утворення розчину

дифузія частинок розчиненої речовини у розчині;

зміна структури розчинника;

міжмолекулярна взаємодія.


ІДЕАЛЬНІ РОЗЧИНИ.ЗАКОН РАУЛЯ


Ідеальні розчини – розчини, в яких сили взаємодії між одноіменними і різноіменними частинками однакові. До них відносять:розчини близьких за структурою речовин (С6Н6 та С6Н5СН3);розчини ізомерів;розчини речовин різного ізотопного складу (Н2О та D2O);будь-які гранично розбавлені розчини (х2<0,005 и х11).

Ідеальні розчини підпорядковуються закону Рауля.


Закон Рауля для розбавлених розчинів:тиск насиченої пари розчинника над розчином p1 пропорційний його молярній частці x1 у розчині:

1

011 · хрр


Відносне зниження тиску насиченої пари розчинника над розчином дорівнює молярній частці розчиненої речовини.

,)1( 201

012

011 xppxpp

2011

01 xppp

201

101 –

хр

рр

х1 = 1 – х2


Залежність загального і парціального тиску від складу ідеального розчину


01р

р 02р

х1 = 1 склад х2 = 1

р2р 2=

2х0

21р=р + р

101

1 х= р

р

РЕАЛЬНІ РОЗЧИНИ. ПОЗИТИВНІ ТА НЕГАТИВНІ ВІДХИЛЕННЯ ВІД ЗАКОНУ

РАУЛЯ


Загальне рівняння РауляДля реального розчину молярна частка

замінюється на активність:

1011 · арр

Активність – це величина, підстановка якої замість концентрації в термодинамічне рівняння робить їх справедливими для реальних систем.


Відхилення від закону Рауля

позитивні – відхилення тиску пари від лінійної залежності у бік більших значень (ацетон – сірковуглець, етанол – вода, толуол – ацетон, етанол – бензол).

0Вр

ВА

р

рА

рВ

мол. частка В

0Ар


ВА

р

р

рАрВ

мол. частка В

0Ар

0Вр

негативні – відхилення у бік менших значень (вода – триетиламін, вода – етилпіперидин).


Причини відхилень від закону Рауля:розкладання асоціатів одного з компонентів;

хімічна взаємодія між компонентами;

зміна сил міжмолекулярної взаємодії під час утворення розчину.


ПОНЯТТЯ ПРО АКТИВНІСТЬ. УЗАГАЛЬНЕНЕ РІВНЯННЯ

ЗАКОНУ РАУЛЯ


Узагальнене рівняння РауляНеідеальність реальних розчинів у сучасній

термодинаміці враховується за допомогою активності, уведеної за пропозицією Льюїса.

Для реального розчину моляльна частка в рівнянні закону Рауля заміняється на активність:

iii арр · 0


Активність компонента в розчині – це величина, підстановка якої замість концентрації в термодинамічні рівняння робить їх справедливими для реальних систем.

Активність розраховують за рівнянням:

Активність – величина безрозмірна, являє собою відносну активність, оскільки виражена відношенням тиску пари компонента в даному розчині до тиску пари компонента в чистому стані, що є стандартним станом, стосовно якого визначається активність і в якому вона дорівнює одиниці.

0і

іі р

ра


Величина активності може бути виражена добутком так званого коефіцієнта активності yі на концентрацію відповідного компонента розчину, наприклад: аі = yi·ci

Звідси:

Таким чином, коефіцієнт активності характеризує той вплив, що чинить відхилення від ідеальності в даному розчині на концентрацію компонента.

0і

іі р

ра


Дякую за увагу!


Закон Рауля

Education