Prężność pary nad roztworem

Transkrypt

1 Tomasz Lubera

2 Układ: Prężność pary nad roztworem dwuskładnikowy (składniki I i II) dwufazowy (ciecz i gaz) w którym faza ciekła i gazowa to roztwory idealne W stanie równowagi prężności pary składników/układu opisują wzory: p i = p 0i (T)x i - prawo Raoulta np.: p I = p 0I (T)x I gdzie p 0i (T) prężność pary składnika i nad czystą cieczą i p c = p i i - prawo Daltona tu: p c = p I + p II Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 2

3 małe odchylenia od doskonałości Dla układu nieidealnego: p i = p 0i T a i = p 0i T x i γ i = p id (x i )γ i gdzie γ i - współczynnik aktywności składnika i, p id (x i ) prężność pary składnika i o stężeniu x i nad roztworem doskonałym Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 3

4 DUŻE odchylenia od doskonałości Odchylenia z ekstremum - azeotropy Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 4

5 Wyprowadzenie Stan równowagi = równość potencjałów chemicznych obu składników w obu fazach : μ I,c μ I,c + RTlnx I,c = μ I,g μ I,g μ I,c μi,g RT + RTln p I po + RTlnx I,c = RTln p I po + lnx I,c = ln p I po lnk T + lnx I,c = ln p I po K T x I,c = p I po dla x I,c = 1 otrzymamy K T = p 0I (T)/p 0 p I = p 0I (T)x I Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 5 μ I,c μ I,g RT = lnk(t)

6 Destylacja prosta układ zamknięty Skoro to p I = p 0I x I p II = p 0II x II x I + x II = 1 x I = n I n I +n II y I = p I pc = y I = p 0I x I p 0I x I +p 0II x II p 0I x I p 0I x I +p 0II (1 x I ) Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 6

7 Reguła dźwigni Układ w stanie równowagi w temperaturze T C : Dwie fazy: Ciecz złożona ze składników I i II w proporcjach opisanych ułamkami molowymi x IIC i x IC =1-x IIC Gaz złożony ze składników I i II w proporcjach opisanych ułamkami molowymi y IIC i y IC =1-y IIC Stosunek masy cieczy do masy gazu: m c mg =y IIc x II x II x IIc Źródło ilustracji: wikipedia.pl Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 7

8 Ciecze nie mieszające się Sumaryczna prężność par nad układem dwóch niemieszających się cieczy jest wyższa niż nad układem dwóch mieszających się cieczy: p c = p 0I + p 0II y I = p I pc = p 0I p 0I +p 0II Zjawisko to wykorzystuje się w destylacji z parą wodną Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 8

9 Źródło ilustracji: wikipedia.pl Heterozeotropia Ciecz-para: zeotrop, ciecz-ciecz: ograniczona mieszalność Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 9

10 Heterozeotropia Ciecz-para: zeotrop, ciecz-ciecz: ograniczona mieszalność 1 para, 2 roztwór A w B, 3 roztwór B w A, 4 roztwór A+B (całkowita mieszalność) 1+2, 1+3, 1+4, 2+3 obszary współistnienia dwóch faz, a, m, b sposób określania ilości współistniejących faz na podstawie reguły dźwigni m Źródło ilustracji: wikipedia.pl Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 10

11 Źródło ilustracji: wikipedia.pl Heterozaeotropia Ciecz-para: azeotrop, ciecz-ciecz: ograniczona mieszalność Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 11

12 Heterozaeotropia Ciecz-para: azeotrop, ciecz-ciecz: ograniczona mieszalność 1 para, 2 roztwór A w B, 3 roztwór B w A, 4 roztwór AB (całkowita mieszalność) 1+2, 1+3, 1+4, 2+3 obszary współistnienia dwóch faz, a, m, b sposób określania ilości współistniejących faz na podstawie reguły dźwigni m Źródło ilustracji: wikipedia.pl Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej - Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych - równowagi ciecz/para 12

13