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...

Trang 1

Nội dung Chương 5 DUNG DỊCH VÀ CÂN BẰNG DUNG DỊCH- HƠI

By: Nguyên Quang Long

By: Nguyễn Quang Long

1 Dung dịch 1 Dung dịch

* Dung dich lý tướng:

— Các cầu tử có tính chất lý hóa học vô cùng giống nhau — Lực tương tác giữa các phân tử cùng loại và khác loại

như nhau

— Khi tạo dung dịch không kèm theo một hiệu ứng nào

— Là dd mà cấu tử của nó tuân theo PT hóa thế ở mọi nông độ: — dd các đồng phân, đồng đẳng gần By: Nguyễn Quang Long By: Nguyên Quang Long 1 Dung dịch

* Dung dich vô cùng loãng:

— Thành phần các chất tan vô cùng bé so với dung môi:

1 Dung dịch

— Trong vùng nông độ vơ cùng lỗng tính chất của

, A 2 A , a , 2

các cầu tử tuân theo các định luật lý tưởng

— Hóa thế các cầu tử trong vùng nồng độ vơ cùng lỗng

Trang 2

2 Sự hòa tan của khí trong chất lỏng

s Xét hệ:

dung dich (bao hoa i) = khii Qui tac pha Gibbs: cHk-fp 2= 2-2 2-2 By: Nguyén Quang Long 2 Sự hòa tan của khí trong chất lỏng Chung minh: ụ (Khi) = tụ (Lồng) p(T) + RTInP, = p,°(T) + RTlnx, Do 1° va tị” chỉ phụ thuộc T > khi T= const > = mỳ nŠ-⁄-⁄ PRT ee 0 * với: #L—#L —InK„ RT : By: Nguyén Quang Long

| 2 Sự hòa tan của khí trong chất lỏng | — Đối với các khí (X,) tan trong dung dịch dưới dạng nguyên tử (X): X, (khi) = 2X (dd) ` , ` 2 * Hằng số cân bằng: = Ă+ mờ x,=/KP, mp [x= KVP By: Nguyén Quang Long

— Giới han: DL chi ding voi:

* Dung dich lý tưởng

* Dung dich v6 cing loang

— Voi cac dung dich thuc:

+ Thay néng d6 bing hoat d6: Áp dụng các PT thực nghiệm (nồng độ độ tan): S=a+ b.P¡+ c.P? By: Nguyén Quang Long

Trang 3

| 2 Sự hòa tan của khí trong chất lỏng | eS

AH pea tan = Èngtụ Apwy r Asot Đối với dung dịch lý tưởng: Asw †- soi 0 = OD, sated Bà: = (4 _ &l ar RT? (PT Sreder) By: Nguyén Quang Long | 2 Sự hòa tan của khí trong chất lỏng | = a RT

— Néu khi phan ly thanh nguyén tt:

AH paatan = Angy +Apay + Aphatoang

Do quá trình phân ly thu nhiều nhiệt, nén: 4, = AHhaatan > Ö

> & P=const, T giảm > x, giảm

| 3 Cân bằng Lỏng - Hơi |

Xét hệ: (A-B) a= (A-BY bei

Ap dung qui téc pha Gibbs: c= ket +2 =2-292=2 > Chỉ có 2 thông số độc lập trong 4 thông số: T, P, Xp‘ Xp" , Sra By: Nguyén Quang Long | 2 Sự hòa tan của khí trong chất lỏng | (=) = a A, ar ), Re Do nhiệt ngưng tụ âm nên: 2À; < 0 > o P=const, T tang x; giảm By: Nguyén Quang Long | 2 Sự hòa tan của khí trong chất lỏng | (a Ìzm ơT j; Rr —Khi P = const, néu xem 2, = const thi: om A fal ff A, d Inx, 4(7- ¬ J "= Tp š » RỤT 7 (Với T? : nhiệt độ ngưng tụ (nhiệt độ sôi) của chất i) By: Nguyén Quang Long | 3 Cân bằng Lỏng - Hơi | DL Raoult

Ap suất hơi bão hòa của mỗi cấu tử

Trang 4

3 Cân bằng Lỏng - Hơi 3 Can bang Lỏng - Hơi DL Raoult — DL Raoult chi thật đúng đối với dd lý tưởng — Với dd thực: “DL Raoult chi 4p dung cho dung môi của dd vô cùng loãng: tà *ÐL Ilenry chí áp dụng cho chất tan của dd vơ cùng lỗng: P,= 1 zy ky By: Nguyén Quang Long 3 Cân bang Léng — Hoi Gian do (P-x): — Ap dung DL Raoult: tàn xe x, = 1 |, > |P =P = Po + (Py - Pex, By: Nguyén Quang Long Vùng Raoult ° Aa P, [T] Vùng Heny 2 40 & = 3 Py _ po [18 P= Px, i ki i / fl wt / ‘ Ap dung cho ft / \ dung môi Áp dụng | (A ử 4 6 0.8 N chochattan) /^' ‘gas

DuengHenry — - Đường Raoult

By: Nguyễn Quang Long 3 Cân bằng Lỏng - Hơi DL Konovalop I —Theo DL Danton: *X; _ 1"; _ P; x, nm, BA — Theo DL Raoult: % P= Bex A A“A ? h 0 7 Xp Pz, Xp Xp A — Hệ dd lý tưởng A-B nằm cân bằng với pha hơi _ P, =P; X5 xt po x! yt | | (BL Konovalop 1) | > xh P? x! x! a= P,/P,®: hé s6 tach- hé sé chung cất By: Nguyén Quang Long 3 Cân bang Léng — Hoi 3 Cân bang Léng — Hoi DLKonovalopI |x* Pp? x! xt Hé qua: — Thanh phan pha hoi DONG BIEN voi thanh phan pha léng: xf tang > x; tang

— Thành phần của chất DẼ SÔI trong pha hơi LỚN HƠN thành

Trang 5

3 Cân bằng Lỏng - Hơi 3 Cân bằng Lỏng - Hơi

Giản đồ (T-x): Giản đồ (T-x):

+ + Mô tả sự phụ thuộc nhiệt độ sôi của dd vào TP của nó — Ap suat téng: P= P, + Py = Py? xat + Py? xp!

— Dox, +x =J nén: P= Py’ + (Pp? - Py").xpf

— PT Clausius- Clappeyron II: _^ P.=K,e* =a As -_3 mm |P-kK,‹“ |* me OK ,.e * }* B

0 Xp! xạ" 1 — Khi sôi: P = Pạ = const 7= ƒ(xz'): “đường lỏng”

— Do: xp”=h(xp) 3 T=g(xg"): “dường hơi”

By: Nguyên Quang Long 3 Cân bằng Lỏng - Hơi 3 Cân bằng Lỏng - Hơi Gis Ci: T Gian dé (P-x) L 2 Tạ t:f; :t 1 Tạ Q 1 T; h, ; ha; hs 1 Ty H 2

Tại Q: Qui tắc đường thắng liên hợp: 0 xz > 1

8, _ Oh, 0 Hệ sai lệch dương Hệ sai lệch âm

& h2 Ql,

(6u ; 8¡a : lượng pha lỏng, pha hơi)

By: Nguyễn Quang Long By: Nguyễn Quang Long

Giản đồ (P-x) DL Konovalop II:

Trang 6

Điểm đẳng phí- DD đẳng phí: * La sy tách dung dịch thành những cấu tử tạo thành

dung dịch băng cách hóa hơi & ngưng tụ BLK lop I (BL Konovalop !) (BL Konovalop II) By: Nguyén Quang Long By: Nguyén Quang Long

3 Cân bang Léng — Hoi 3 Cân bang Léng — Hoi

Chưng cât hệ lý tưởng và hệ không tạo dd đăng phí: Chưng cất hệ có tạo dd đắng phí:

* Là sự tách dung dịch thành những cấu tử tạo thành dung dịch * Chi tach được một câu tử nguyên chât và một dd đăng phí có

băng cách đun nóng & ngưng tụ thành phân xác định CCl, By: Nguyén Quang Long By: Nguyén Quang Long

3 Cân bang Léng — Hoi 3 Cân bang Léng — Hoi Chung cất hệ có tạo dd đắng phi (tt): ì Giản đồ cân bằng Léng- Hoi > Ky thuật chưng cất: & Thay đôi áp suât ngoài Reg Á xã tối LỎNG P : Dị thể : P ế * Thêm câu tử thứ ba 3) > Ví dụ hệ có tạo dd đẳng phí:

Hệ(AB) Nhiệtđộsôiở1atm %KLBcủa A X.> R

Trang 7

| 3 Cân bằng Lỏng - Hơi | Gian dé can bang Léng- Hoi (tt) H„O (h) b a n⁄9% ay a a lòng) CạLOH x 4,0 ) By: Nguyén Quang Long 4 CB L-L của hai chất tan lẫn có giới hạn Xét! hệ: butanol-nước (tt) - Tại vùng di thé: >

vc BON the 2 dd liên hợp

kK + - Tại K (điểm hòa tan giới hạn): 120 ns i b,; iT; f= 2 | Qs k=2 80 + n Q; ` P= const [ Di thẻ \ dT=0 > T= const 4oln : Ọ b, IT; c=k-f+0=0 > 2 dd liên hợp có cùng 0 20 40 60 80 100 thành phần (= đồng thẻ) HO 2%C,H,OH C;H„OH 4 CB L-L của hai chất tan lẫn có giới hạn Vi du: Phenol — nước ; butanol - nước; Trinetylamin — nusc, ° Xé/ hệ: butanol-nước lf= 2;k=2 Do: P= const c=k-f +1=1 \ _(Tx);:Chỉ có 1 ` | thông sô độc lập LB bão hòa N Ì | |NbaohdaB | ì

=>| Khi T = const , x, = const |

By: Nguyén Quang Long By: Nguyén Quang Long 4 CB L-L của hai chất tan lẫn có giới hạn Xét hệ: butanol-nước (ft) Không còn phaN A Wes oòng f# Q,: Sv _ Qsb, K: a § 2 n,Q, 120 nà i by T: "9, Ất tao nhiệt độ Tạ > T; 80 ‡ n Qị \kb; h: Q,: Se Dab, [ Dị thé \ : g, 7,0, 40 +n Q bị JT; Ấ tao nhiệt độ T; > T; 0 20 a 60 80 100 QO Sy _ 4,

HzO %C,H,OH — C¿H,OH 1 zg, nQ, By: Nguyén Quang Long 4 CB L-L của hai chất tan lẫn có giới hạn Xét hệ: butanol-nước (ff) > -Hê : - x, (%) = es ong the Hé Q,: Pha N: x, na œ 9 Sie Pha B: xg = b, 120 nà i b,; IT; "a; Tăng nhiệt độ Tạ > T; 80†n GÌ \b fr - Hé Q,: Pha N: x, = n, [ Di thẻ \ Pha B: xgtP) = b„ 40‡n : Q bị ỊT: | tT Tang nhiét 46 T, > T, 0 20 40 60 80 100 -Hé Q,: Pha N: xgf! = nạ HO 2%C,H,OH C;H„OH Pha B: x, = b, By: Nguyén Quang Long

4 CB L-L của hai chất tan lẫn có giới hạn

Phương pháp xây dựng giản đồ (T-x) a Phương pháp hóa học:

Trộn lẫn 2 cấu tử ở nhiệt độ không đổi cân bằng

tách 2 pha > tách riêng từng 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 các gia trị x¡ khác nhau, xác định nhiệt độ T,

mà hệ chuyên từ TRONG > DUC (hay ngược lại)

Trang 8

5 Cân bằng của hai chất lỏng không tan lẫn By: Nguyễn Quang Long 5 Cân bằng của hai chất lỏng không tan lẫn

£ 7 Tsa¡ nạ không phụ thuộc thành \ phan, chỉ phụ thuộc Pagoại

Ý⁄ T;a¡ nạ nhỏ hơn Ta từng cầu tử

trong hệ |

Ý'Tsa¡np SẼ giữ nguyên cho đến khi một trong 2 cấu tử chuyển hết thành hoi, sau do Tsing SE tang

\ vot dén T,5, cau tử còn lại } ` : By: Nguyén Quang Long | 5 Cân bằng của hai chất lỏng không tan lẫn | 5 Cân bằng của hai chất lỏng không tan lẫn Vi du: nước - benzen; cloroform - metanol; nước - nitrobenzen xh Xn #=F =7) P, ~~] P, Pe h Xa = =g(T) x h ((T, P x):Chỉ có 1) | thông số độc lập _ By: Nguyễn Quang Long 5 Cân bằng của hai chất lỏng không tan lẫn Pa 0 Pre 0 TỶ (hhJ 7 Py mmm=> [Temn<T,| [ Te%meT, | By: Nguyén Quang Long Í Dùng hơi nước đẻ lôi kéo > P (mmHg)

một câu tử không tan trong l|uo—— > | T | I T T ry T

nước ra khỏi hỗn hợp của » ch] | chúng J SE = x 400 0 ) "0 10 40 60 8 1M 20 140 160 im 200.4

(Xác định T,4; chưng theo hơi nước) By: Nguyễn Quang Long

| 5 Cân bằng của hai chất lỏng không tan lẫn |

Trang 9

6 CB L-L của ba chất tan lẫn có giới hạn 6 CB L-L của ba chất tan lẫn có giới hạn Ví dụ: « Giản đồ (x-x-x) Tớ Vinylacetat- nước- axit acetic; cloroform- axit \ , 1 -n ‘ 1 xạ= hạ/h \ h \ X= h,/h \ XatXg+tXc=1 ha - BK Q hạ hà By 100%C

By: Nguyễn Quang Long By: Nguyễn Quang Long

6 CB L-L của ba chất tan lẫn có giới hạn 6 CB L-L của ba chất tan lẫn có giới hạn « Giản đồ (x-x-x) « Giản đồ (x-x-x) (tt)

(A,€: tan lần vô hạn; B,C: tan lần vô hạn; A,B: tan lần có giới hạn) (A,€: tan lần vô hạn; B,C: tan lần vô hạn; A,B: tan lần có giới hạn)

Voi T= const Qui tắc thục nghiệm ï

»> : dị thể, gồm 2 dd liên hợp

> Bên ngoài aK<b: đồng thể Những đường thẳng nói các cặp

> Điểm K : điểm hòa tan tới hạn, 2 dung dịch liên hợp sẽ gặp nhau

dd liên hợp cùng thành phần tại một điêm (S) By: Nguyễn Quang Long 6 CB L-L của ba chất tan lẫn có giới hạn

* Giản đồ (x-x-x) (tt) 6 CB L-L của ba chất tan lẫn có giới hạn « Giản đồ (x-x-x) (tt)

(A;€: tan lần vô hạn; B,C: tan lần vô hạn; A,B: tan lân có giới hạn) (A;€: tan lần vô hạn; B,C: tan lần vô hạn; A,B: tan lân có giới hạn)

Khi thêm C vào hệ Q (A+B):

Trang 10

| 6 CB L-L của ba chất tan lẫn có giới hạn |

By: Nguyễn Quang Long | 6 CB L-L của ba chất tan lẫn có giới hạn | E - -“ ca _~ By: Nguyễn Quang Long

Định luật phân bố Nernst (f()

Nếu trong dm A chất Y ở dạng phân tử liên hợp (Y„) còn trong dm B chất Y ở dạng đơn phân tử (Y) thì: n Y/A =K Cop By: Nguyén Quang Long 6 CB L-L của ba chất tan lẫn có giới hạn

Định luật phân bố Nernst Cyi4 Y/B = CY By: Nguyén Quang Long 6 CB L-L của ba chất tan lẫn có giới hạn

Xét quá trình chiết dd Vụ chứa a zmø! chất tan Y, mỗi lần dùng V, dung môi để chiết C K =—" = const >] Yidd

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	3,04 MB