Chương 5 dung dịch và cân bằng dung dịch hơi

Chương 5 dung dịch và cân bằng dung dịch hơi tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất...

2/14/2012 Nội dung Chương DUNG DỊCH VÀ CÂN BẰNG DUNG DỊCH- HƠI By: Nguyễn Quang Long By: Nguyên Quang Long Dung dịch Dung dịch * Dung dich lý tướng: — Các cầu tử có tính chất lý hóa học vơ giống — Lực tương tác phân tử loại khác loại — Khi tạo dung dịch không kèm theo hiệu ứng — Là dd mà cấu tử tn theo PT hóa nơng độ: — dd đồng phân, đồng đẳng gần By: Nguyễn Quang Long Dung dịch By: Nguyên Quang Long Dung dịch * Dung dich vơ lỗng: — Thành phần chất tan vô bé so với dung mơi: — Trong vùng nơng độ vơ lỗng tính chất , A A , a , cầu tử tuân theo định luật lý tưởng — Hóa cầu tử vùng nồng độ vơ lỗng By: Ngun Quang Long By: Ngun Quang Long 2/14/2012 Sự hịa tan khí chất lỏng s Xét hệ: Sự hòa tan khí chất lỏng dung dich (bao hoa i) = khii Qui tac pha Gibbs: cHk-fp 2= 2-2 2-2 By: Nguyén Quang Long By: Nguyễn Quang Long Sự hòa tan khí chất lỏng Sự hịa tan khí chất lỏng — Giới han: DL chi ding voi: Chung minh: ụ (Khi) = tụ (Lồng) * Dung dich lý tưởng p(T) + RTInP, = p,°(T) + RTlnx, * Dung dich v6 cing loang Do 1° va tị” phụ thuộc T > T= const > mỳ nŠ-⁄-⁄ PRT — Voi cac dung dich thuc: = + Thay néng d6 bing hoat d6: với: #L—#L —InK„ ee Áp dụng PT thực nghiệm (nồng độ độ tan): * RT : S=a+ b.P¡+ By: Nguyén Quang Long | Sự hịa tan khí chất lỏng — Đối với khí (X,) tan dung dịch dạng nguyên tử (X): X, (khi) = 2X (dd) ` , ` * Hằng số cân bằng: By: Nguyén Quang Long | | Sự hòa tan khí chất lỏng Xét cân — ¡ (khi) =i (dd) + Ayaan * Hằng số cân (pha khí có khí ?): k, = x, (khi) _ = Ă+ mờ x,=/KP, mp [x= KVP c.P? — (44) = x, Ap dung PT Van’t Hoff cho dung dich: ôlnKÀ AH [ ar j, RT By: Nguyén Quang Long > 6lnx\ _ AH„ (= ) RT? By: Nguyén Quang Long | 2/14/2012 | Sự hịa tan khí chất lỏng | | Sự hịa tan khí chất lỏng eS AH pea tan = Èngtụ Apwy = OD, sated = (4 Do nhiệt ngưng tụ âm nên: 2À; < 0 > o P=const, T tang Bà: _ &l ar (=) a= A, ar ), Re r Asot Đối với dung dịch lý tưởng: Asw †- soi RT? x; giảm (PT Sreder) By: Nguyén Quang Long | Sự hòa tan khí chất lỏng = | By: Nguyén Quang Long | | Sự hịa tan khí chất lỏng a (a RT Ìzm ơT — Néu phan ly nguyén tt: | j; Rr —Khi P = const, néu xem 2, = const thi: AH paatan = Angy +Apay + Aphatoang fal Do trình phân ly thu nhiều nhiệt, nén: 4, = AHhaatan > Ö J > & P=const, T giảm > x, giảm ff A, "= Tp d Inx, š om 4(7- » RỤT A ¬ (Với T? : nhiệt độ ngưng tụ (nhiệt độ sôi) chất i) By: Nguyên Quang Long | Cân Lỏng- Hơi Xét hệ: | (A-B) a= (A-BY bei By: Nguyén Quang Long | Cân Lỏng - Hơi DL Raoult Ap suất bão hòa cấu tử Ap dung qui téc pha Gibbs: c= ket +2 =2-292=2 tỉ lệ thuận với phần phân tử dung dịch b0 > Chỉ có thơng số độc lập thơng số: , Sra T, P, | Xp‘ Xp" By: Nguyén Quang Long Khi x/= ? : hệ có cấu tử > lkạ= PP | mà -/~ By: Nguyên Quang Long 2/14/2012 Can bang Lỏng - Hơi Cân Lỏng - Hơi DL Raoult Vùng Raoult — DL Raoult chi thật dd lý tưởng — Với dd thực: “DL Raoult chi 4p dung cho dung môi dd vô tà ° Aa P, [T] Vùng Heny 40 lỗng: i *ÐL Ilenry chí áp dụng cho chất tan dd vơ lỗng: P,= zy ki [18 = & P= Px, Py i _ / wt / ft ‘ / Áp dụng | chochattan) po fl /^' (A Ap dung cho \ dung môi N ‘gas 0.8 ky DuengHenry — - Đường Raoult By: Nguyén Quang Long By: Nguyễn Cân bang Léng — Hoi DL Konovalop I tàn|, — Ap dung DL Raoult: x, = Long Cân Lỏng - Hơi Gian (P-x): xe Quang — Hệ dd lý tưởng A-B nằm cân với pha —Theo DL Danton: *X;_ 1"; _ P; x, — Theo DL Raoult: > |P =P = Po + (Py - Pex, nm, h Pz, xh P? _ P, =P; X5 ? Xp xt po x! > BA P= Bex A A“A Xp % Xp yt | |Konovalop (BL 1) | x! x! A a= P,/P,®: s6 tach- sé chung cất By: Nguyén Quang Long By: Nguyén Quang Long Cân bang Léng — Hoi DLKonovalopI |x* Pp? x! Cân bang Léng — Hoi Gian (x-x): xt Hé qua: — Thanh phan pha hoi DONG BIEN voi phan pha léng: xf tang > x; tang phân pha lỏng: h I: Si _— = a x4 X.h | = h Ke h Sad Me Ỉ f A.x, fa XA đ.x; t _ ú { ie.x, pp) f ph — Thành phần chất DẼ SÔI pha LỚN HƠN thành x — DL Konovalop ( im jx: = B t a t 1+(œ-—1).x} a; xy = of~“ Xp a uy a - / By: Nguyên Quang Long Xz i => "„ By: Nguyén Quang Long 2/14/2012 Cân Lỏng - Hơi Cân Lỏng - Hơi Giản đồ (T-x): Giản đồ (T-x): + + Mô tả phụ thuộc nhiệt độ sơi dd vào TP — Ap suat téng: P= P, + Py = Py? xat + Py? xp! — Dox, +x =J nén: P= Py’+ (Pp? - Py").xpf — PT Clausius- Clappeyron II: mm Xp! xạ" =a As |P-kK,‹“ xp”=h(xp) Gis Ci: T Tạ :t Tạ h, ; ha; hs H Ty L t:f; Q T=g(xg"): “dường hơi” By: Nguyên Quang Long Cân Lỏng - Hơi Gian dé (P-x) T; Tại Q: Qui tắc đường thắng liên hợp: 8, _ Oh, & h2 B 7= ƒ(xz'): “đường lỏng” By: Nguyên Quang Long Cân Lỏng - Hơi -_3 |* me OK ,.e * }* — Khi sôi: P = Pạ = const — Do: _^ P.=K,e* 0 Hệ sai lệch dương xz > Hệ sai lệch âm Ql, (6u ; 8¡a : lượng pha lỏng, pha hơi) By: Nguyễn Quang Long Cân Lỏng - Hơi By: Nguyễn Quang Long Cân Lỏng - Hơi Giản đồ (P-x) DL Konovalop II: Tại điểm cực trị đường (P-x) : h Xp =p Xz Hệ có điểm cực đại xX h A = I xy Hệ có điểm cục tiểu By: Nguyên Quang Long By: Nguyên Quang Long 2/14/2012 Cân Lỏng - Hơi Cân Lỏng - Hơi Điểm đẳng phí- DD đẳng phí: * La sy tách dung dịch thành cấu tử tạo thành dung dịch băng cách hóa & ngưng tụ (BL BLK Konovalop lop I !) (BL Konovalop II) By: Nguyén Quang Long By: Nguyén Quang Long Cân bang Léng — Hoi Cân bang Léng — Hoi Chưng cât hệ lý tưởng hệ không tạo dd đăng phí: * Chưng cất hệ có tạo dd đắng phí: Là tách dung dịch thành cấu tử tạo thành dung dịch * băng cách đun nóng & ngưng tụ Chi tach câu tử nguyên chât dd đăng phí có thành phân xác định CCl, By: Nguyén Quang Long By: Nguyén Quang Long Cân bang Léng — Hoi Chung cất hệ có tạo dd đắng phi (tt): > Ky thuật chưng cất: & Thay đơi áp st ngồi * Thêm câu tử thứ ba Reg Á Cân bang Léng — Hoi ì Giản đồ cân Léng- Hoi xã P tối : LỎNG : P Dị thể ế 3) > Ví dụ hệ có tạo dd đẳng phí: Hệ(AB) | Nhiệtđộsơiở1atm _C) A | B | H;O/C;H,OH | 100,00 | 78,30 | H;O/n-C2H,OH | 100,00 97,19 HạO/HCI 100,00 85/00 HH®P 78,15 87,72 1085 %KLBcủa | hh Dang Phi 95,57 71,69 20,24 A X.> Anna cia P đến điểm cực tri By: Nguyễn Quang Long R C,H,OH X H,0 C,H,OH X H„O By: Nguyễn Quang Long 2/14/2012 | Cân Lỏng - Hơi | CB L-L hai chất tan lẫn có giới hạn Vi du: Gian dé can bang Léng- Hoi (tt) Phenol — nước ; butanol - nước; Trinetylamin — nusc, H„O ° Xé/ hệ: butanol-nước (h) b ay a a n⁄9% lf= 2;k=2 Do: P= const c=k-f +1=1 \ a LBhịa bão N Ì | |NbaohdaB | ì lịng) CạLOH x 4,0 ) _(Tx);:Chỉ có ` | thông sô độc =>| lập Khi T = const , x, = const By: Nguyén Quang Long By: Nguyén Quang Long CB L-L hai chất tan lẫn có giới hạn CB L-L hai chất tan lẫn có giới hạn Xét hệ: butanol-nước (ff) Xét! hệ: butanol-nước (tt) - Tại vùng di thé: > vc BON the 120 kK ns 80 + n 4oln i | Qs [ Di thẻ : 20 HO + 40 dd liên hợp b,; Q; iT; \ Ọ 60 ` b, 80 2%C,H,OH IT; 100 C;H„OH - Tại K (điểm hòa tan giới hạn): f= k=2 œ es 120 nà P= const 80†n c=k-f+0=0 40‡n dT=0 > T= const > dd liên hợp có thành phần (= đồng thẻ) >ong HO the -Hê Hé Sie i "a; [ Di thẻ : | 20 40 GÌ Q 60 2%C,H,OH b,; Q,: : Pha N: - x, x, IT; \b fr \ 80 bị ỊT: 100 C;H„OH CB L-L hai chất tan lẫn có giới hạn Xét hệ: butanol-nước (ft) oòng f# K: 120 nà a i "9, 80 ‡ n 40 +n HzO Q,: Dị thé 20 a Q 60 Sv _ Qsb, § by T: Qị [ Khơng cịn phaN A \kb; h: bị JT; \ 80 100 %C,H,OH — C¿H,OH Ất tao nhiệt độ Tạ > T; Q,: : Se Dab, g, Ấ QO n,Q, 7,0, tao nhiệt độ T; > T; Sy _ 4, zg, (%) = na Pha B: xg = b, Tăng nhiệt độ Tạ > T; - Hé Q,: Pha N: x, = n, Pha B: xgtP) = b„ tT Tang nhiét 46 T, > T, -Hé Q,: Pha N: xgf! = nạ Pha B: x, = b, By: Nguyén Quang Long Wes | By: Nguyén Quang Long CB L-L hai chất tan lẫn có giới hạn Phương pháp xây dựng giản đồ (T-x) a Phương pháp hóa học: Trộn lẫn cấu tử nhiệt độ không đổi cân tách pha > tách riêng pha * định phân xác định thành phan a Phuong phap hoa ly: Đường cong (T-x): hệ chuyền từ TRONG sang ĐỤC (hay ngược lại) >2 Ở gia trị x¡ khác nhau, xác định nhiệt độ T, mà hệ chuyên từ TRONG > DUC (hay ngược lại) nQ, By: Nguyén Quang Long By: Nguyễn Quang Long 2/14/2012 Cân hai chất lỏng không tan lẫn Cân hai chất lỏng không tan lẫn Vi du: nước - benzen; cloroform - metanol; nước - nitrobenzen xh Xn #=F =7) h Xa h x B ((T, P x):Chỉ có 1) | thơng số độc = P, ~~] =g(T) P, Pe lập _ By: Nguyễn Quang Long By: Nguyễn Quang Long Cân hai chất lỏng không tan lẫn Cân hai chất lỏng không tan lẫn £ Tsa¡nạ không phụ thuộc thành \ phan, phụ thuộc Pagoại Ý⁄ T;a¡nạ nhỏ Ta cầu tử hệ Pa Pre | Ý'Tsa¡np SẼ giữ nguyên cấu tử chuyển hết thành hoi, sau Tsing SE tang \ vot dén T,5, cau tử lại ` Py } : TỶ (hhJ mmm=> [Temn câu tử không tan nước khỏi hỗn hợp | chúng P (mmHg) l|uo—— » > | T | I J T T ry SE | | Cân hai chất lỏng không tan lẫn Lượng nước tối thiêu (kg) cần thiết để lôi 1kg chất A: T ch] = „Áp suất H;O /ở T, hỗn hợp l#z,o= x 400 ) "0 By: Nguyén Quang Long 10 40 60 1M 20 140 160 im 200.4 Fo, 18 CA ˆ „ Áp suất A ”T, hỗn hợp (Xác định T,4; chưng theo nước) By: Nguyễn Quang Long By: Nguyễn Quang Long | 2/14/2012 CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn Ví dụ: Vinylacetat- nước- axit acetic; cloroform- axit -n CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn « Giản đồ (x-x-x) Tớ , \ ‘ xạ= hạ/h \ h \\ X= h,/h XatXg+tXc=1 BK Q hạ By 100%C By: Nguyễn Quang Long CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn « Giản đồ (x-x-x) (A,€: tan lần vô hạn; B,C: tan lần vơ hạn; A,B: tan lần có giới hạn) Voi T= const »> : dị thể, gồm dd liên hợp > Bên aK Điểm K : điểm hòa tan tới hạn, dd liên hợp thành phần hà By: Nguyễn Quang Long CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn « Giản đồ (x-x-x) (tt) (A,€: tan lần vô hạn; B,C: tan lần vơ hạn; A,B: tan lần có giới hạn) Qui tắc thục nghiệm ï Những đường thẳng nói cặp dung dịch liên hợp gặp điêm (S) By: Nguyễn Quang Long CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn * Giản đồ (x-x-x) (tt) (A;€: tan lần vô hạn; B,C: tan lần vơ hạn; A,B: tan lân có giới hạn) Khi thêm C vào hệ Q (A+B): > Điểm biéu dién : Q> Q1 > a2 > Điểm pha a: : > Điểm pha b: >S6 pha: f=2> c=k-f=3-2=1 CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn « Giản đồ (x-x-x) (tt) (A;€: tan lần vô hạn; B,C: tan lần vơ hạn; A,B: tan lân có giới hạn) 2/14/2012 | CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn | CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn By: Nguyễn Quang Long | CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn | | CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn | Định luật phân bố Nernst E -“ - Cyi4 CY _~ ca = Y/B By: Nguyễn Quang Long | CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn | CB L-L ba chất tan lẫn có giới hạn Xét q trình chiết dd Vụ chứa a zmø! chất tan Y, Định luật phân bố Nernst (f() lần dùng V, dung môi để chiết Nếu dm A chất Y dạng phân tử liên hợp (Y„) dm B chất Y dạng đơn phân tử (Y) thì: n Y/A By: Nguyén Quang Long C K =—" = const >] Yidd Số mol chat tan Y lại sau lần chiết thứ m: =K Cop X„=4| ƒ ————— F,+E°Đ£2 By: Nguyén Quang Long 10 2/14/2012 Bài tập Bài tập 3,4,5,7,9,10,14 sách “nhiệt động hóa học” By: Nguyên Quang Long 11 ... Quang Long By: Nguyên Quang Long 2/14/2012 Cân Lỏng - Hơi Cân Lỏng - Hơi Điểm đẳng phí- DD đẳng phí: * La sy tách dung dịch thành cấu tử tạo thành dung dịch băng cách hóa & ngưng tụ (BL BLK Konovalop... Cân Lỏng- Hơi Xét hệ: | (A-B) a= (A-BY bei By: Nguyén Quang Long | Cân Lỏng - Hơi DL Raoult Ap suất bão hòa cấu tử Ap dung qui téc pha Gibbs: c= ket +2 =2-292=2 tỉ lệ thuận với phần phân tử dung. .. (A Ap dung cho \ dung môi N ‘gas 0.8 ky DuengHenry — - Đường Raoult By: Nguyén Quang Long By: Nguyễn Cân bang Léng — Hoi DL Konovalop I tàn|, — Ap dung DL Raoult: x, = Long Cân Lỏng - Hơi Gian