Реалды ерітінділер
Жоспар
I. Кіріспе
II. Негізгі бөлім
1. Ерітінділердің анықтамасы
2. Реалды ерітінділер
3. Ерітіндідегі компоненттердің активтілігі
III. Қорытынды
1. Кіріспе
Ерітінділер тәжірибенің көптеген салаларында кең қолданыс табады. Ерітінділерге судың
Д. И. Менделеев өз еңбектерін ерітінділер іліміне арнаған. Ол
Қазіргі кезде ерітінділердің Менделеев негізін салған химиялық теориясы ойдағыдай
Ерітінділер теориясын дамытуға Қазақстан ғалымы академик М. И. Усанович
Таза күйдегі компоненттердің белгілі қасиеттері және ерітіндінің белгілі қасиеттері
Өткен ғасырдың 80-жылдарына қарай ерітінділердің концентрациясын анықтау әдістері пайда
2.1. Ерітінділердің анықтамасы
Ерітінді деп екі немесе одан да көп компоненттерден тұратын
Ерітінділер табиғатта, күнделікті өмірде, техникада, өнеркәсіпте өте маңызды орын
Кезінде алхимиктер заттар бір-бірімен тек ерітіндіде әрекеттеседі деп тұжырымдаған:
Осы уақытқа дейін ерітінділер туралы жалпы теория жоқ. Оның
Ерітінді түзілгенде міндетті түрде жылу алмасуы байқалады. Бұдан ерітіндінің
Көп жағдайларда ерітінділер түзілгенде жылу бөлініп не жылу сіңірілуі,
2.2. Реалды ерітінділер
Реалды ерітінділер идеал ерітінділердің заңдарына бағынбайды. Мысалы, реалды ерітінділер
Өте сұйылтылған ерітнділердің қасиеттерін зерттеу ерітінді теориясының дамуына көп
Кейбір реалды ерітінділердің қасиеттерінің көпшілігі идеалдықтан ауытқығанымен кейбір қасиеттері
Реалды ерітінділерді зерттеу жолында Льюис ерітіндінің концентрациясының орнына оның
2.3. Ерітіндідегі компоненттердің активтілігі
Реалды ерітінді компоненттерінің химиялық потенциалы үшін (1): μi =
ai ≡ pi/pi°
бу-реалды газ болған жағдайда:
ai ≡ fi/fi°
(1) және (1а) теңдеулеріне активтіліктің өлшемін енгізгенде оларды келесі
μi = μi° (T) + RT ln ai
Бұл теңдеу кез-келген идеалды ерітіндінің химиялық потенциалының өрнегі болып
Компоненттің химиялық потенциалының әр түрлі мәндері болғанда изотермиялық жүйенің
(1) және (1а) теңдеулеріне сәйкес ерітінді компонентінің термодинамикалық сипаттамасы
Активтілік әдісі термодинамикада формальды тәсіл болып табылады және химиялық
(5) және (5а) теңдеулерінен көрініп тұрғандай, берілген ерітіндідегі компоненттің
1-суретте кейбір ерітінділер үшін ai - xi изотермалары көрсетілген.
Кең қолданылатын сол концентрациядағы идеалды ерітінділер қасиеттерінен ерітінділер қасиеттерінің
γі ≡
Идеалды ерітінділер үшін γі = 1; оң ауытқу болғанда
p1* = p1°x1*;
* индексі шекті сұйылтылған ерітіндіні білдіреді.
Шекті сұйылтылған ерітіндідегі еріген заттың γ2 активтілік коэффициенті –
1-сурет. Бинарлы ерітінділер компоненттерінің активтілігі
a – C3H6Br-C2H4Br2 (идеалды ерітінді); ә - C6H6-(CH3)2CO (оң
ауытқулар); б – (C2H5)2O-CHCl3 (теріс ауытқулар).
бірақ ол бірге тең емес, 1-ден кем немесе артық
γ2* ≡
Қалыпты температурадағы көптеген заттар қатты күйде болатындықтан,
(9)
(9) шартына сәйкес f2° стандартты ұшпалылықтың өлшемін табамыз. (5а)
Буы идеал газ болатын, бірақ компоненттің стандартты күйі таза
(10)
(10) және (8а) теңдеулерін салыстырып және (9) шартына сәйкес
(11)
мұндағы k – Генри коэффициенті.
Сайып келгенде, (9) шартына сәйкес стандартты күйдегі еріген заттың
Кез-келген концентрациядағы ерітіндіде еріген компоненттің актвтілігі a2, оның активтілік
(12)
(12) теңдеуінен шекті сұйылтылған ерітіндісіне сәйкес концентрациялар интервалында, (9)
Сайып келгенде, шекті сұйылтылған ерітіндіде еріткіштің және еріген заттардың
Шекті сұйылтылған ерітінділердің концентрациялар интервалдары әр түрлі жүйелер үшін
мұндағы i бірінші компоненттен басқа, екінші, үшінші және т.б.
Жоғарыда активтілік туралы формальді ілімнің негіздері айтылған, оған қоса
Мольдік үлестер (x):
(13)
Мольді-көлемді концентрациялар (c):
(13a)
Моляльділіктер (m):
(13ә)
Жоғарыда қарастырылған активтілік коэффициенті γ активтіліктің рационалды коэффициенті деп
Концентрленген ерітінділерде барлық үш активтілік коэффициенттері өлшем бойынша өзгешеленеді.
Бұл үш коэффициенттер арасындағы сандық байланысын анықтау үшін компоненттің
(14)
ax*=x*; ac*=c*; am*=m* болатындай, яғни x*, c* және m*
(14) теңдеуінен осы шығады:
Осыдан (13) теңдеуін қолданып, осыны аламыз:
Олай болса
x, c және m концентрациялардың анықтамаларын және олардың өзара
(15)
Мұндағы ρ және ρ0 – ерітінді және еріткіштің тығызыдықтары
Мысалы үшін бромның төртхлорлы көміртекте оның ерітіндідегі активтіліктерді және
f2°=0,те бром буының 25°C-тағы төртхлорлы көміртектегі оның ерітінді үстіндегі
2-сурет. CCl4-Br2 ерітінділер үстіндегі Br2 буының қысымы
Таза бром буының 25°C-тағы қысымы p2°= 0,280 атм, p*/x2*
Бромның парциалды қысым қисығынан кез-келген нүктені алып (2-сурет), бұл
Мысалы, x2 = 0,400, p2=0,146 атм болғанда мынаны аламыз:
a2'/ a2 және γ2'/γ2 қатынастары p2°/k=0,518-ге тең және концентрацияға
Бинарлы ерітіндінің компоненттердің біреуінің активтілігін есептеу әдісін басқа компонент
Тұрақты Т және p-да активтілік арқылы, (6) теңдеуін дифференциалдап,
dμi = RTd ln ai
Бұл dμi мәнін (4) теңдеуіне қоямыз:
(16)
a ≡ γixi тепе-теңдігін пайдаланып, осыны аламыз:
Тепе-теңдіктің барын оңай көрсетуге болады:
(17)
(17) теңдеуін (16) теңдеуінен алып осыны аламыз:
(18)
Бірінші тәсілді γ1, сол сияқты γ2 нормалау үшін қолданамыз,
(19)
γ2-ні шешу үшін әр түрлі құрамды ерітінділер үшін γ1
Қорғасындағы (бірінші компонент) висмут (екінші компонент) балқымаларын нысанға алып,
3-сурет. Екінші компоненттің активтілік коэффициентін
графикалық жолмен табу
Қорғасынның 700°C-тағы осы балқымалардағы активтілік коэффициенттері электроқозғаушы күштер әдісімен
γPb-нің тәжірибелік мәндері 1-кестеде (3-баған) келтірілген.
(19) теңдеуін қолдану үшін lg γPb (xBi – балқымадағы
1-кесте
700°C-тағы қорғасын-висмут балқыма компоненттерінің
активтіліктері және активтілік коэффициенттері
xBi
γPb
lg γPb
lg γBi
γBi
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
9,000
4,000
2,333
1,500
1,000
0,667
0,429
0,250
0,111
0,000
1,000
0,993
0,978
0,938
0,879
0,804
0,728
0,657
0,580
0,520
0,480
0,000
-0,004
-0,010
-0,028
-0,056
-0,095
-0,138
-0,182
-0,237
-0,284
-0,319
-0,319
-0,284
-0,239
-0,187
-0,136
-0,089
-0,053
-0,029
-0,012
-0,004
0,000
0,480
0,520
0,577
0,650
0,732
0,814
0,886
0,936
0,973
0,993
1,000
Сайып келгенде, (19) теңдеуіне сәйкес:
болғанда қисық ln γPb = -0,095 мәнін береді. Бұл
1-кестеде баяндау тәсілмен табылған γBi-нің өлшемдері көрстеілген. Қорғасын-висмут балқымасы
3. Қорытынды
Реалды ерітінділер үшін тәжірибеден алынған мәліметтер теориялық есептеліп, алынғандармен
Егер ерітіндідегі бір заттың (мысалы, еріген зат) активтілігі белгілі
Активтілікті анықтау жолдары ерітінді бағынатын теңдеулерді шексіз сұйылтуға экстраполяция
Активтілік қосысша есеп термодинамикалық функция болып табылады. Ол компонент
Қолданылған әдебиеттер тізімі:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
“Физикалық химия”, М. 1997
Реалды ерітінділер
Активтену энергиясы. Массалар әрекеттесу заңының қолданылу шектері
Ерітінділер теориясы пәніне кіріспе
Булану және конденсация процестерінің теориялық негіздері
Термодинамика заңдары сұрақ-жауап түрінде (20 сұрақ)
Физикалық материалтануға кіріспе
Тірі жүйелердегі осмос
Электролит ерітінділердегі ионды ассоциация
Металдардың электрондық теориясы
ФИЗИКАЛЫҚ ЖӘНЕ КОЛЛОИДТЫ ХИМИЯ