hóa lý:he cau tu rắn-lỏng

Chương 7: Cân bằng giữa dung dịch lỏng và pha rắn (sự hòa tan và kết tinh)  7.1 Tính chất của các dung dịch loãng các chất tan không bay hơi  7.1.1 Độ giảm áp suất hơi của dung dịch  7.1.2 Độ tăng điểm sôi và độ hạ điểm kết tinh Độ tăng điểm sôi và độ hạ điểm kết tinh của các dung dịch chất tan không bay hơi tỷ lệ thuận với nồng độ của dung dịch. 7.1.3 Áp suất thẩm thấu 7.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan của chất rắn trong pha lỏng  Độ hòa tan của rắn trong lỏng phụ thuộc các yếu tố - Bản chất chất tan, - Bản chất dung môi - Nhiệt độ - Sự có mặt của cấu tử lạ - Áp suất ít phụ thuộc vào độ hòa tan của các chất rắn trong pha lỏng 7.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ hòa tan của chất rắn trong pha lỏng  Tương tự như sự hòa tan của các chất khí trong pha lỏng, Xét cân bằng: i(rắn) = i (dung dịch) + H ht Hằng số Cân Bằng: Vì pha rắn là nguyên chất nên x i (rắn) = 1 và ta có: K X =x i (dd)=x i Khi xem dung dịch là lý tưởng thì quá trình pha loãng không kèm theo hiệu ứng nhiệt: PT đẳng nhiệt Vanhoff: Suy ra PT Sreder: ∆ )( ).( ranx ddx K i i X = incplyncht HH λλλ ==∆+=∆ . 2 ln RTdT Kd iX λ = 2 ln RTdT xd ii λ = Ảnh hưởng của P không đáng kể  Quá trình nóng chảy là quá trình thu nhiệt nên λ i >0, suy ra dlnx i /dT>0, do đó độ hòa tan của chất rắn trong pha lỏng tăng theo nhiệt độ.  Khi xem λ i là hằng số, tích phân được PT:  Độ tan phụ thuộc vào nhiệt độ biểu diễn trên đồ thị có dạng đường cong  Tích phân 2 vế của PT Sreder, với tiệm cận T 0 là nhiệt độ nóng chảy của chất i, (khi đó i là nguyên chất, x i =1); T là nhiệt độ hòa tan ứng với nồng độ tương ứng: 7.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ hòa tan của chất rắn trong pha lỏng (tt) const RT x i i +−= 2 ln λ ( ) RT i i kex / λ − = 2 1 0 ln T dT R xd T T i x x i i i ∫∫ −= = λ ) 11 (ln 0 TTR x i i −−= λ 7.3 Sự kết tinh của dung dịch hai cấu tử 7.3.1 Hệ không tạo dung dịch rắn, 7.3.1 Hệ không tạo dung dịch rắn, không tạo hợp chất hóa học không tạo hợp chất hóa học a. Giản đồ T-x: Hệ khi kết tinh sẽ cho các pha rắn nguyên chất và các chất này không tạo thành hợp chất hóa học với nhau như các hệ: muối ăn-nước, KCl-NaCl, MgO-CaO, Ag-Pb,… Đường cong ae, eb được mô tả bằng pt sreder: Điểm e được gọi là điểm eutecti, có sự kết tinh đồng thời rắn A và rắn B, vì dung dịch bão hòa cả 2 cấu tử. ( ) RT i i kex / λ − = b. Khảo sát quá trình đa nhiệt (Quá trình trong đó có sự thay đổi nhiệt độ, còn thành phần của hệ không đổi) Hệ Biểu Diễn T L R c=k-f+1(P=const) Hiện tượng Q Lỏng T Q l hh c=2-1+1=2 Thay đổi T, x l 1 L=R B T 1 l 1 r 1 c=2-2+1=1 T=f(x),tiếp tục thay đổi T, tp hệ thay đổi theo Q 2 L=R B T 2 l 2 r 2 c=2-2+1=1 H L=R A =R B T e e R B c=2-3+1=0 Dung dịch e bh cả A và B, A và B đồng thời kết tinh Thời Gian  Hệ Q 2 = lỏng l 2 + rắn r 2  Điểm etecti: c = 0; Suốt quá trình kết tinh 2 pha rắn từ dung dịch e, nhiệt độ của hệ và thành phần pha lỏng của e khôn thay đổi; nghĩa là pha lỏng e kết tinh theo đúng thành phần của nó Hệ H = Pha lỏng e + hệ rắn chung R C Hệ Rắn chung R C = Rắn A + Rắn B  Quá trình kết thúc khi rắn chung chạy đến điểm e 22 22 2 rQ Ql g g l r B = eH HR g g C R l C e = CA CB R R RR RR g g B A = 7.3.2 Hệ 2 cấu tử không tạo thành dung dịch rắn, khi kết tinh tạo thành hợp chất hóa học bền  Nếu trong 1 khoảng nồng độ nào đó, dung dịch 2 cấu tử A-B khi kết tinh có tạo thành hợp chất hóa học D, hợp chất này chỉ bền ở nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của nó, thì giản đổ T-x của hệ có thể xem là giản đồ của các hệ A-D, D-B ghép lại. Ví dụ như các hệ CuSO 4 -H 2 O, hợp chất D là muối đồng ngậm nước CuSO 4 .5H 2 O a. Quá trình kết tinh đa nhiệt • Hê từ A đến E 1 hay B đến E 2 tương tự như trước. Xét hệ Q 1 có thành phần đúng khi tạo thành D. • Tại điểm d, c = k – f + 1 = 1 – 2 + 1 = 0, k là số hợp phần tối thiểu tạo ra hệ, k=r-q, suy ra q = 1, suy ra số phương trình liên hệ là 1, và ta có x B = const. Vậy, khi kết tinh ra rắn D, nhiệt độ và thành phần của pha lỏng không thay đổi, tương tự như sự kết tinh của một chất nguyên chất. • Khi quá trình kết tinh kết thúc, hệ chỉ còn 1 pha rắn D, độ tự do của hệ là 1, nhiệt độ của hệ lại tiếp tục thay đổi. [...]... pha lỏng không thay đổi trong QT Kết tinh rB 1 pha rắn l3 mất RB c=2-1=1 Chỉ còn rắn B 7.3.4 Hệ 2 cấu tử không tạo thành dung dịch rắn, khi kết tinh tạo thành hợp chất hóa học không bền Dung dịch 2 cấu tử A-B cũng tạo thành 1 hợp chất hóa học D, song hợp chất này chỉ bền ở nhiệt độ nhỏ hơn 1 nhiệt độ nào đó, mà nhiệt độ này còn thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của nó Ví dụ như hệ Na2SO4-H2O, hợp chất D là . hợp chất hóa học không tạo hợp chất hóa học a. Giản đồ T-x: Hệ khi kết tinh sẽ cho các pha rắn nguyên chất và các chất này không tạo thành hợp chất hóa học. tinh tạo thành hợp chất hóa học bền  Nếu trong 1 khoảng nồng độ nào đó, dung dịch 2 cấu tử A-B khi kết tinh có tạo thành hợp chất hóa học D, hợp chất này