Wykład 8. Równowaga fazowa Roztwory rzeczywiste

Podobne dokumenty
Roztwory rzeczywiste (1)

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

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

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

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

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

Warunki izochoryczno-izotermiczne

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Termodynamika równowag fazowych w układach dwuskładnikowych

Wykład 8B. Układy o ograniczonej mieszalności

Wykład 5. przemysłu spożywczego- wykład 5

WYKŁAD 7. Diagramy fazowe Dwuskładnikowe układy doskonałe

chemia wykład 3 Przemiany fazowe

Prężność pary nad roztworem

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

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Para pozostająca w równowadze z roztworem jest bogatsza w ten składnik, którego dodanie do roztworu zwiększa sumaryczną prężność pary nad nim.

Badanie równowag ciecz para w układach dwuskładnikowych

Roztwory rzeczywiste (1)

Podstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).

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

Mieszaniny substancji

TERMODYNAMIKA I TERMOCHEMIA

Mieszaniny substancji

Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii

PROCESY JEDNOSTKOWE W TECHNOLOGIACH ŚRODOWISKOWYCH DESTYLACJA

15. DESTYLACJA. Wprowadził zmiany, przeredagował tekst i sprawdził T. Tuzimski w roku 2017 r. Temperatura wrzenia i prężność pary

Wykład 10 Równowaga chemiczna

Spis treści. Ciśnienie osmotyczne. Mechanizm powstawania ciśnienia osmotycznego

Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2016/17)

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

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

Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2018/19)

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

Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych

CHEMIA FIZYCZNA ZTiM

Seminarium 4 Obliczenia z wykorzystaniem przekształcania wzorów fizykochemicznych

Termodynamiczny opis przejść fazowych pierwszego rodzaju

TERMODYNAMIKA PROCESOWA

Stany równowagi i zjawiska transportu w układach termodynamicznych

DESTYLACJA JAKO METODA WYODRĘBNIANIA I OCZYSZCZANIA ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH

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

Ćwiczenia rachunkowe z termodynamiki technicznej i chemicznej Zalecane zadania kolokwium 1. (2014/15)

DESTYLACJA AZEOTROPOWA

Laboratorium z chemii fizycznej. Zakres zagadnień na kolokwia

Podstawy termodynamiki.

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

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

Imię i nazwisko:... Numer indeksu:... Data: 07/02/2004 Załączam dodatkowych kartek:...

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

Fizyka statystyczna Fenomenologia przejść fazowych. P. F. Góra

Fizykochemiczne podstawy inżynierii procesowej

Zadania pochodzą ze zbioru zadań P.W. Atkins, C.A. Trapp, M.P. Cady, C. Giunta, CHEMIA FIZYCZNA Zbiór zadań z rozwiązaniami, PWN, Warszawa 2001

Właściwości koligatywne

A4.04 Instrukcja wykonania ćwiczenia

1. Kryształy jonowe omówić oddziaływania w kryształach jonowych oraz typy struktur jonowych.

I piętro p. 131 A, 138

Fizyka Termodynamika Chemia reakcje chemiczne

Spis treści. Przedmowa WPROWADZENIE DO PRZEDMIOTU... 11

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

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

Termodynamika Część 7 Trzecia zasada termodynamiki Metody otrzymywania niskich temperatur Zjawisko Joule'a Thomsona Chłodzenie magnetyczne

Obliczenia chemiczne. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu - reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne, szybkość reakcji chemicznych

Zadania dodatkowe z konwersatorium z podstaw chemii Semestr letni, rok akademicki 2012/2013

Podstawy teoretyczne technologii chemicznej / Józef Szarawara, Jerzy Piotrowski. Warszawa, Spis treści. Przedmowa 13

ogromna liczba małych cząsteczek, doskonale elastycznych, poruszających się we wszystkich kierunkach, tory prostoliniowe, kierunek ruchu zmienia się

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Termodynamika Część 2

Diagramy fazowe graficzna reprezentacja warunków równowagi

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

KARTA PRZEDMIOTU. Informacje ogólne WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY. SZKOŁA NAUK ŚCISŁYCH UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYŃSKIEGO W WARSZAWIE

WYKŁAD 2 TERMODYNAMIKA. Termodynamika opiera się na czterech obserwacjach fenomenologicznych zwanych zasadami

stożek tulejka płaskie stożkowe kuliste Nominalna długość powierzchni szlifowanej 14/ / /32 29.

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego

Termodynamika materiałów

Termochemia efekty energetyczne reakcji

Ćwiczenia 12 Zadanie 12.4D

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

Odwracalność przemiany chemicznej

KARTA PRZEDMIOTU. Informacje ogólne WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY. SZKOŁA NAUK ŚCISŁYCH UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYŃSKIEGO W WARSZAWIE

2. Oblicz gęstość pary wodnej w normalnej temperaturze wrzenia wody. (Odp. 0,588 kg/m 3 )

Fazy i ich przemiany

Podstawy termodynamiki

Deflegmator przekrój poprzeczny

Zadania treningowe na kolokwium

Inżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16

Trójkąt Gibbsa Równowagi układów z ograniczoną mieszalnością składników Prawo podziału Nernsta

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

Wykład FIZYKA I. 14. Termodynamika fenomenologiczna cz.ii. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?

Budowa stopów. (układy równowagi fazowej)

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

Temodynamika Roztwór N 2 i Ar (gazów doskonałych) ma wykładnik adiabaty κ = 1.5. Określić molowe udziały składników. 1.7

ZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

Praca objętościowa - pv (wymiana energii na sposób pracy) Ciepło reakcji Q (wymiana energii na sposób ciepła) Energia wewnętrzna

Transkrypt:

Wykład 8 Równowaga fazowa Roztwory rzeczywiste

Roztwory doskonałe

Porównanie roztworów doskonałych i Roztwory Doskonałe rzeczywistych Roztwory Rzeczywiste Spełniają prawo Raoulta Mieszanie w warunkach izotermicznoizobarycznych jest procesem samorzutnym DGmiesz< 0 Entropia mieszania jest dodatnia DS miesz >0 Mieszanie może być procesem niesamorzutnym, DGmiesz>0 Entropia mieszania może być ujemna DS miesz,<0 Brak wymiany ciepła z otoczeniem (DH miesz =0) Mieszanie może wymagać wymiany ciepła z otoczeniem (DHmiesz> 0, DHmiesz< 0) Brak efektu objętościowego (DVmiesz=0) Objętość mieszania może być niezerowa (DVmiesz> 0, DVmiesz< 0)

Relacje dla roztworów doskonałych

Roztwory regularne-brak efektu objętościowego,dvmiesz~0,niedoskonałośćjest spowodowana wyłącznie czynnikiem energetycznym: DHmiesz 0 Przykład: benzen + czterochlorek węgla Roztwory atermiczne -brak efektu objętościowego,dvmiesz~0, brak efektu cieplnego, DHmiesz~0, niedoskonałość jest spowodowana głównie czynnikiem entropowym

Badanie efektu objętościowego w funkcji składu dostarcza informacji o zmianach struktury roztworu Objętość, jaką zajmuje 1 mol składnika A w roztworze, przyjmuje różne wartości, zależne od składu roztworu i różni się od objętości molowej czystego składnika A.

Relacja Gibbsa-Duhema Gdy znana jest objętość jednego ze składników, do obliczania cząstkowej objętości molowej drugiego ze składników wykorzystujemy relacje Gibbsa-Duhema Dla układu dwuskładnikowego Objętość cząstkowa jednego ze składników roztworu lub mieszaniny nie może się zmieniać w sposób niezależny od objętości cząstkowej pozostałych składników. W układzie dwuskładnikowym, jeśli Objętość cząstkowa jednego ze składników rośnie, to drugiego składnika maleje.

Roztwory alkoholi z wodą tworzą wykazują odchylenia od doskonałości W obecności etanolu dla x EtOH < 0.2 woda w roztworze ma objętość większą od czystej wody, natomiast gdy x EtOH >0.2 ma objętość mniejszą. Cząstkowe objętości molowe wody i etanolu w roztworze

Relacja Gibbsa-Duhema dla potencjału chemicznego Relacja Gibbsa-Duhema dotyczy także innych cząstkowych wielkości molowych, np. potencjału chemicznego Potencjał chemiczny jednego ze składników roztworu lub mieszaniny nie może się zmieniać w sposób niezależny od potencjałów chemicznych pozostałych składników. W układzie dwuskładnikowym, jeśli potencjał jednego ze składników rośnie, to potencjał drugiego składnika maleje.

Relacja Gibbsa-Duhemawyprowadzenie Entalpia swobodna roztworu Relacja Gibbsa-Duhema

dodatnie Odchylenia od prawa Raoulta ujemne

Roztwory doskonałe spełniają prawo Raoulta Dla roztworów dwuskładnikowych Prężności roztworu i jego składników w funkcji składu

Dodatnie odchylenia od prawa Raoulta Dla roztworów dwuskładnikowych Silne odpychanie cząsteczek różnoimiennych powoduje, że prężności obu składników są większe od oczekiwanych z prawa Raoulta. Takie roztwory cechuje maksimum prężności oraz minimum temperatury wrzenia

Azeotrop niskowrzący lub dodatni (dodatnie odchylenia od prawa Raoulta) - dla pewnego składu oddziaływania A-B są słabsze od oddziaływań A-A i B-B i występuje minimum temperatury wrzenia. Przykłady: benzen-etanol (67,6% wag. benzenu, t wrz = 68,2 o C), etanol-woda (95.5% wag. etanolu (x = 0.895), t wrz = 78,1 o C)Inne metanol-ccl 4 ; benzen-ccl 4 Mieszaniny o składzie azeotropowym nie można rozdzielić metodą destylacji frakcyjnej

Rodzielanie składu azeotropowego 1. (A B) destylacja pod niskim ciśnieniem P 1 2. Zwiększenie ciśnienia do P 2 3. (C D) destylacja pod ciśnieniem P 2 4. Obniżenie ciśnienia do P 1 5. Destylacja pod ciśnieniem P 1 do uzyskania zadanej czystości 6. 5%woda+95% tetrahydrofuranp 1 = 1 atm, P 2 =8 atm

Ujemne odchylenia od prawa Raoulta Dla roztworów dwuskładnikowych Prężności roztworu i jego składników w funkcji składu Silne przyciąganie cząsteczek różnoimiennych powoduje, że prężności obu składników są mniejsze od oczekiwanych z prawa Raoulta. Takie roztwory cechuje minimum prężności oraz maksimum temperatury wrzenia.

Azeotrop wysokowrzący lub ujemny -dla pewnego składu oddziaływania A-B są silniejsze od oddziaływań A-A i B-B i występuje maksimum temperatury wrzenia.

Obserwowane odchylenia od prawa Raoulta mogą sięgać dziesiątków procent. Odchylenia od prawa Daltona są rzędu kilku procent. Aktywność składnika (wielkość bezwymiarowa)

Geometryczna interpretacja współczynnika aktywności a) dodatnie odchylenia od prawa Raoulta > 1 b) ujemne odchylenia od prawa Raoulta < 1

Przykład. Mieszanina aceton-metanol, w której ułamek molowy acetonu wynosi 0,4wykazuje w temperaturze 57,2 oc prężność 1 atm. Ułamek molowy acetonu w fazie gazowej wynosi 0,516, a prężności czystego acetonu i metanolu w podanej temperaturze są odpowiednio równe 786 Tr i 551 Tr. Oblicz aktywności i współczynniki aktywności składników.

Niesymetryczny układ odniesienia Roztwory idealne rozcieńczone Roztwory rzeczywiste Aktywność składnika Współczynnik aktywności składnika

Współczynnik aktywności składnika w roztworze jest wielkością bezwymiarową Układy skondensowane (ciecze, ciała stałe)

Aktywność i współczynnik aktywności gazy