Roztwory rzeczywiste (1)

Podobne dokumenty
Roztwory rzeczywiste (1)

Wykład 2. Anna Ptaszek. 7 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 2. Anna Ptaszek 1 / 1

Roztwory rzeczywiste (1) Roztwory rzeczywiste (2) Funkcje nadmiarowe. Również w temp. 298,15K, ale dla CCl 4 (A) i CH 3 OH (B).

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

WYKŁAD 7. Diagramy fazowe Dwuskładnikowe układy doskonałe

Wykład 8. Równowaga fazowa Roztwory rzeczywiste

Wykład 1-4. Anna Ptaszek. 6 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 1-4.

Laboratorium z chemii fizycznej. Zakres zagadnień na kolokwia

WYKAZ NAJWAŻNIEJSZYCH SYMBOLI

Wykład 10 Równowaga chemiczna

Wykład 3. Fizykochemia biopolimerów- wykład 3. Anna Ptaszek. 30 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 1 1

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Spis treści. Ciśnienie osmotyczne. Mechanizm powstawania ciśnienia osmotycznego

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Analiza termiczna Krzywe stygnięcia

Kwas HA i odpowiadająca mu zasada A stanowią sprzężoną parę (podobnie zasada B i kwas BH + ):

prof. dr hab. Małgorzata Jóźwiak

Właściwości koligatywne

Ćwiczenia 12 Zadanie 12.4D

Prężność pary nad roztworem

chemia wykład 3 Przemiany fazowe

dla której jest spełniony warunek równowagi: [H + ] [X ] / [HX] = K

TERMODYNAMIKA PROCESOWA

Wykład 7. Anna Ptaszek. 13 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 7.

dr hab. inż. Józef Haponiuk Katedra Technologii Polimerów Wydział Chemiczny PG

Kalorymetria. 1. I zasada termodynamiki, Prawo Hessa, Prawo Kirchhoffa (graficzna interpretacja), ciepło właściwe, termodynamiczne funkcje stanu.

1 Równania różniczkowe zwyczajne o rozdzielonych zmiennych

PODSTAWY CHEMII INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA. Wykład 2

Czy równowaga jest procesem korzystnym? dr hab. prof. nadzw. Małgorzata Jóźwiak

TERMODYNAMIKA TECHNICZNA I CHEMICZNA

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

Kontakt,informacja i konsultacje

Ćwiczenie 32. Jacek Kłos. Aktywności i stężenia jonów wodorowych.

powierzchnia rozdziału - dwie fazy ciekłe - jedna faza gazowa - dwa składniki

Fazy i ich przemiany

Podstawowe pojęcia 1

ĆWICZENIE 3 CIEPŁO ROZPUSZCZANIA I NEUTRALIZACJI

Trójkąt Gibbsa Równowagi układów z ograniczoną mieszalnością składników Prawo podziału Nernsta

Podstawy termodynamiki.

Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii

Warunki izochoryczno-izotermiczne

KRYTYCZNE STĘŻENIE MICELIZACJI SURFAKTANTU

Wykład 3. Entropia i potencjały termodynamiczne

Podstawy termodynamiki

A4.04 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Seminarium 4 Obliczenia z wykorzystaniem przekształcania wzorów fizykochemicznych

Obliczenia chemiczne. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Zadania treningowe na kolokwium

Fazy i ich przemiany

Modelowanie w ochronie środowiska

Destylacja z parą wodną

Temat 7. Równowagi jonowe w roztworach słabych elektrolitów, stała dysocjacji, ph

Chemia Fizyczna Technologia Chemiczna II rok Wykład 1. Kierownik przedmiotu: Dr hab. inż. Wojciech Chrzanowski

Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Równowagi w roztworach wodnych

TRANSPORT NIEELEKTROLITÓW PRZEZ BŁONY WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEPUSZCZALNOŚCI

ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z CHEMII FIZYCZNEJ

II Zasada Termodynamiki c.d.

Termodynamika Część 6 Związki i tożsamości termodynamiczne Potencjały termodynamiczne Warunki równowagi termodynamicznej Potencjał chemiczny

Scenariusz lekcji w ramach korelacji chemii z matematyką

Roztwory. Homogeniczne jednorodne (jedno-fazowe) mieszaniny dwóch lub więcej składników.

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

2. Pręt skręcany o przekroju kołowym

ZAKRES MATERIAŁU OBOWIĄZUJĄCY DO POSZCZEGÓLNYCH GRUP ĆWICZEŃ

EGZAMIN pisemny z TERMODYNAMIKI TERMODYNAMIKA TECHNICZNA I CHEMICZNA. Lista pytań opisowych (semestr zimowy 2015/16)

Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

Funkcje wymierne. Funkcja homograficzna. Równania i nierówności wymierne.

Wyznaczanie stałej dysocjacji pk a słabego kwasu metodą konduktometryczną CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA. Tabela wyników pomiaru

Wykład 5. przemysłu spożywczego- wykład 5

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Diagramy fazowe graficzna reprezentacja warunków równowagi

PROCESY JEDNOSTKOWE W TECHNOLOGIACH ŚRODOWISKOWYCH DESTYLACJA

Fazy i ich przemiany

Spis treści. PRZEDMOWA. 11 WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ. 13 I. POJĘCIA PODSTAWOWE W TERMODYNAMICE. 19

Termodynamika równowag fazowych w układach dwuskładnikowych

Termodynamika fazy powierzchniowej Zjawisko sorpcji Adsorpcja fizyczna: izoterma Langmuira oraz BET Zjawiska przylegania

Równowagi w roztworach wodnych

Ćwiczenie 2: Właściwości osmotyczne koloidalnych roztworów biopolimerów.

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Sylabus modułu kształcenia/przedmiotu

Ćwiczenie 17. Waldemar Nowicki, Grażyna Nowicka WYZNACZANIE MASY MOLOWEJ METODĄ KRIOSKOPOWĄ

Obraz statyczny układu

Wykład 3 Równania rózniczkowe cd

CHEMIA FIZYCZNA ZTiM

Informacja o przestrzeniach Sobolewa

Podstawowe definicje

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

OZNACZANIE MASY MOLOWEJ SUBSTANCJI NIELOTNYCH METODĄ KRIOMETRYCZNĄ

Prowadzący. telefon PK: Pokój 210A (Katedra Biotechnologii i Chemii Fizycznej C-5)

Elementy termodynamiki i wprowadzenie do zespołów statystycznych. Katarzyna Sznajd-Weron

STECHIOMETRIA SPALANIA

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Roztwory elekreolitów

Chemia fizyczna. Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Równowaga. równowaga metastabilna (niepełna) równowaga niestabilna (nietrwała) równowaga stabilna (pełna) brak równowagi rozpraszanie energii

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 2

Prawa gazowe- Tomasz Żabierek

Równania różniczkowe liniowe II rzędu

Transkrypt:

Roztwory rzeczywiste (1) Również w temp. 298,15K, ale dla CCl 4 () i CH 3 OH (). 2 15 1 5-5 -1-15 Τ S H,2,4,6,8 1 G -2 Chem. Fiz. TCH II/12 1

Roztwory rzeczywiste (2) Tym razem dla (CH 3 ) 2 CO () i CHCl 3 (). 2 15 1 5-5 Τ S H,2,4,6,8 1-1 -15 G -2-25 Chem. Fiz. TCH II/12 2

Funkcje nadmiarowe onownie dla (CH 3 ) 2 CO () i CHCl 3 (). 5-5 -1-15 -2,2,4,6,8 1 Τ S E H E G E -25 Chem. Fiz. TCH II/12 3

Roztwory rzeczywiste (3) ez względu na przyczyny odchyleń można zaobserwować, że: 1. dla i 1 i i i (prawo Raoulta) 2. dla i i k i i (prawo Henry ego) Roztwór, którego składniki spełniają obie w/w prawidłowości nosi nazwę roztworu doskonale rozcieńczonego. Rozpuszczalnik prawo Raoulta Substancja rozpuszczona prawo Henry ego. Chem. Fiz. TCH II/12 4

Roztwory rzeczywiste (4) Jeśli rozpuszczalnik spełnia prawo Raoulta, to jest termodynamiczną koniecznością, aby substancja rozpuszczona spełniała prawo Henry ego. onownie wychodzimy z równania Gibbsa-Duhema, zapisując je: d ln d ln = + co po przekształceniu i obustronnym podzieleniu przez d = d daje: d d d ln = d ln = d d traktujemy jako substancję rozpuszczoną, zatem: = k i d d k = = Chem. Fiz. TCH II/12 5

Roztwory rzeczywiste (5) odstawienie znalezionej zależności: k = do d d = d d d Daje: = 1 d oraz: d = d co po scałkowaniu wygląda tak: ln = ln + const a po skorzystaniu z warunku brzegowego: gdy: = 1 to: = otrzymujemy: const = ln i ostatecznie: ln = ln + ln czyli = QED Chem. Fiz. TCH II/12 6

otencjały chemiczne w roztworach rzeczywistych Dla rozpuszczalnika już znamy: = + ln Dla substancji rozpuszczonej korzystamy znów z faktu, że jest w równowadze ze swoimi parami, kiedy to: =, ln a po uwzględnieniu prawa Henry ego: g + = gdzie wielkość:, g + ln =, g + ln + ln = + k k ln zwana jest standardowym potencjałem chemicznym Jest to wielkość hipotetyczna, odpowiadałaby bowiem potencjałowi składnika dla =1, gdyby równanie było spełnione (jak i prawo Henry ego) aż do tej wartości. Chem. Fiz. TCH II/12 7

Standardowe potencjały chemiczne Uwzględniając znane zależności: M M = m oraz: = c 1 1ρ Możemy zapisać: gdzie: m = = m M + ln 1 + ln m oraz: c c = = + ln c M + ln 1ρ Standardowe potencjały chemiczne w skali molalności i stężenia molowego są także wielkościami hipotetycznymi, które przyjmowałby potencjał chemiczny składnika dla wartości m=1 lub c=1, gdyby prawo Henry ego obowiązywało aż do tych wartości. Chem. Fiz. TCH II/12 8

Termodynamiczna definicja aktywności (1) Jeśli oba składniki roztworu są cieczami, to ich aktywność definiuje się: = + ln a = + ln a a = e a = e Miarą aktywności jest mierzalna różnica potencjału chemicznego składnika w roztworze i w stanie standardowym ( w tym przypadku w stanie czystym). W przypadku roztworów doskonałych aktywność równa się ułamkowi molowemu. Chem. Fiz. TCH II/12 9

Współczynniki aktywności (1) Współczynniki aktywności definiuje się: γ = a γ = a ( ) + ln = γ ( ) + ln = lnγ ln lnγ To różnica potencjału chemicznego składnika w roztworze rzeczywistym i tego jaki by składnik ten miał, gdyby roztwór był roztworem doskonałym Chem. Fiz. TCH II/12 1

Termodynamiczna definicja aktywności (2) Jeśli jeden ze składników () jest wygodnie traktować jako substancję rozpuszczoną, to jego aktywność definiuje się: = + ln a a = e m m m = + ln a m a = e c c c = c + ln a a = e ktywność zaczyna zgadzać się ze stężeniem (w odpowiedniej skali) gdy roztwór staje się doskonale rozcieńczony (zbliża się termodynamicznie do niego), zatem wymagane są małe stężenia. Chem. Fiz. TCH II/12 11

Współczynniki aktywności (2) Współczynniki aktywności (w odpowiedniej skali) substancji rozpuszczonej definiuje się: γ = a ( ) + ln = γ ln m γ = a m m c γ = a c (można też zapisać to dla pozostałych skal) c lnγ (w każdej skali) to różnica potencjału chemicznego składnika w roztworze rzeczywistym i tego jaki by składnik ten miał, gdyby roztwór był roztworem doskonale rozcieńczonym Chem. Fiz. TCH II/12 12

Termodynamiczna definicja aktywności (3) Dla rozpuszczalnika: a γ 1 gdy 1 a γ 1 ( m, c ) Dla substancji rozpuszczonej: gdy ( m, c ) Chem. Fiz. TCH II/12 13

Wyznaczanie aktywności f = (1) rzyrównanie równań: = ln a ln ln f f pozwala zapisać: a = = f a łącznie z równaniem Gibbsa-Duhema: n d ln a n d ln a = co pozwala na wyznaczanie aktywności w oparciu o pomiary prężności cząstkowej w parze nasyconej nad roztworem + pozwala na wyznaczenie omawianą już metodą graficzną także aktywności drugiego składnika. Chem. Fiz. TCH II/12 14

Wyznaczanie aktywności (2) Także pomiary ebuliometryczne i kriometryczne umożliwiają pomiar aktywności, można bowiem dowieść, że : H p H t ln a = ln = T ln a T 2 = 2 co łącznie z równaniem Gibbsa-Duhema pozwala na wyznaczenie aktywności obu składników. Chem. Fiz. TCH II/12 15

Zależność współczynników aktywności od temperatury Można dowieść, że jeśli aktywności obu składników są standaryzowane tak samo : lnγ T H H = 2 lnγ T gdzie licznik ułamka po prawej stronie, tzw. względna cząstkowa molowa entalpia jest równa różniczkowemu ciepłu rozpuszczania. Jeśli jednak substancja jest standaryzowana na roztwór nieskończenie rozcieńczony, to: Chem. Fiz. TCH II/12 16 H H = 2 lnγ H H gdzie licznik ułamka jest pierwszym = 2 T ciepłem rozpuszczania.