CÂN BẰNG LỎNG - RẮN
Bài 4: CÂN BẰNG LỎNG - RẮN Điểm Lời phê giáo viên 1.Tường trình thí nghiệm 1.1 Số liệu giản đồ thực nghiệm Thời gian 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Ống 84 80 79 78 75 73 70 68 64 60 Ống 92 80 76 70 68 65 64 62 60 58 55.5 53 51 49 47 45 43.5 42 38 35 33.5 32 32 32 30 Ống 97 91 83 76 70 65 61 58 55 54 53.5 52 50 49 47.5 46 44.5 43 42 41.5 40.5 38.5 36 32 32 32 30 Nhiệt độ (oC) Ống Ống 99 90 93 77 86 73 78 68 70.5 63 64 59 59 53 55 51 51.5 48 49 45 47.5 43 45 41 43 39 41.5 38 41 32 38 32 36 32 34 31 32.5 30 32 32 32 30 Ống 97 90 83 77 70 65 61 56 53 51 48 46 44 43 41.5 40 38.5 38 37 36 34.5 32 32 32 30.5 Ống 90 85 79 73 68 61 57.5 53 50 49 48 46 45 44.5 43 40 36 32 32 32 30 Ống 95 87 81 74 68 62.5 60 59 57 GIẢN ĐỒ NHIỆT ĐỘ - THỜI GIAN Ống Khối lượng Khối lượng Thành phần % klg Nhiệt Diphenilamin (g) 5.5 7.5 10 Naphtalen (g) 10 4.5 2.5 Diphenilamin 20 40 55 70 75 90 100 độ (oC) 79 76 61 47.5 39 34.5 49 60 GIẢN ĐỒ NHIỆT ĐỘ - THÀNH PHẦN B C 1.2 Nhận xét giải thích Cân lỏng- rắn khơng phụ thuộc nhiều vào áp suất ( khoảng vài atm) Trong giản đồ nhiệt độ - thời gian: Các đường (1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8) giản đồ nhiệt độ - tgian đường cong nguội lạnh tương ứng với thành phần cấu tử hỗn hợp khác Đường (1),(8) biểu diễn đường cong nguội lạnh Diphenilamin Naphtalen nguyên chất Các điểm điểm bắt đầu kết tinh cấu tử Diphenilamin Naphtalen hỗn hợp Ta nhận thấy đường (2),(3),(4),(5),(6),(7) có thời điểm mà đồ thị chúng đường nằm ngang.Điểm ứng với q trình kết tinh Eutecti (có kết tinh đồng thời Diphenilamin Naphtalen, dung dịch bão hịa hai cấu tử Trong giản đồ nhiệt độ - thành phần: Đường AED đường lỏng Đuờng AadD đường rắn Ở vùng phía đường lỏng hệ tồn trạng thái dung dịch đồng pha lỏng Ở vùng phía đường rắn hệ dị thể gồm hai pha Diphenilamin rắn Naphtalen rắn Ở vùng giới hạn hai đường rắn lỏng hệ tồn hai pha cân lỏng – rắn Điểm E gọi điểm Eutecti Đường cong AE mô tả nhiệt độ bắt đầu kết tinh rắn Diphenilamin từ dung dịch có thành phần nằm khoảng BC Đường cong AE mô tả cân rắn Diphenilamin dd bão hịa Diphenilamin nên mơ tả phụ thuộc độ hịa tan rắn Diphenilamin vào nhiệt độ, cịn gọi đường hịa tan Diphenilamin (hay đường kết tinh Diphenilamin ).Tương tự đường DE Ta hạ nhiệt độ hệ chất rắn trên, nhiệt độ hạ đến T điểm biểu diễn hệ chạy từ Q dến L1.Tại điểm L1 hệ bão hòa cấu tử Naphtalen nên tinh thể rắn Naphtalen kết tinh có điểm biểu diễn K 1.Bắt đầu từ hệ bao gồm hai pha cân với nhau.Độ tự c = k – f + = – + = ( P=const ) nhiệt độ hệ thay đổi thành phần pha lỏng thay đổi theo Khi điểm pha lỏng đạt điểm eutecti, dung dịch bão hòa hai cấu tử, từ chất rắn đồng thời kết tinh (cho đến toàn hệ trở thành rắn), giai đọan hệ bao ồm ba pha cân có c = k – f + = – + = suốt trình kết tinh hai pha rắn từ dd, nhiệt độ hệ thành phần pha lỏng không thay đổi Dùng giản đồ nhiệt độ - thành phần ta khảo sát định tính định lượng trình cân lỏng – rắn xảy hệ hai cấu tử A-B 2.Trả lời câu hỏi 2.1 Có kết luận thay đổi nhiệt độ kết tinh trình kết tinh dung dịch hai cấu tử với trình kết tinh dung dịch cấu tử? Đường nguội (hay đường kết tinh ) cấu tử nguyên chất gồm nhánh gần dốc thẳng đứng, chứng tỏ có nguội nhanh, tới nhiệt độ kết tinh có đọan thẳng ngang chứng tỏ nhiệt độ không đổi ; có nhiệt kết tinh tỏa bù vào chổ nhiệt nguội tự nhiên, kết cấu tử kết tinh nhiệt độ khơng đổi ( áp suất ngồi khơng đổi ).Sau kết tinh xong nhiệt độ lại tiếp tục hạ thấp, lại có nhánh dốc, dốc nhánh Đối với hỗn hợp hai cấu tử theo thành phần khác nhau; đường nguội thọat đầu nhánh dốc gần thẳng đứng ( nguội nhanh ), tới nhiệt độ bắt đầu kết tinh nguội chậm lại có nhiệt kết tinh tỏa chưa đủ để làm cho nhiệt độ không đổi, điều phản ánh đường nguội nhánh dốc so với nhánh Sự kết tinh từ dung dịch cho tinh thể nguyên chất hai tinh thể lúc tùy thuộc vào thành phần cấu tử dung dịch so với thời điểm eutecti hệ 2.2 Hỗn hợp Eutecti gì? Ứng dụng Ở áp suất không đổi, hỗn hợp eutecti kết tinh nhiệt độ khơng đổi theo thành phần ( phù hợp với độ tự c = 0) Hỗn hợp eutecti có tính chất giống hợp chất hóa học, song khơng phải hợp chất hóa học mà hỗn hợp gồm tinh thể nhỏ, mịn hai pha rắn A B nguyên chất kết tinh xen kẽ vào Khi có tác động nhiệt độ áp suất bên c = k - f + = - + = 1, cho thấy áp suất thay đổi khơng nhiệt độ kết tinh dd eutecti thay đổi mà thành phần cảu hỗn hợp thay đổi theo (như khơng phải chất) Hỗn hợp eutecti có nhiều ứng dụng thực tế, ví dụ ta muốn có “ thiếc hàn” nóng chảy nhiệt độ thấp , ngưới ta trộn thiếc (t onc=232oC) chì (tonc=327oC) theo thành phần thích hợp thu hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp 200oC ... nhiệt độ - thành phần: Đường AED đường lỏng Đuờng AadD đường rắn Ở vùng phía đường lỏng hệ tồn trạng thái dung dịch đồng pha lỏng Ở vùng phía đường rắn hệ dị thể gồm hai pha Diphenilamin rắn Naphtalen... Diphenilamin rắn Naphtalen rắn Ở vùng giới hạn hai đường rắn lỏng hệ tồn hai pha cân lỏng – rắn Điểm E gọi điểm Eutecti Đường cong AE mô tả nhiệt độ bắt đầu kết tinh rắn Diphenilamin từ dung dịch... 39 34.5 49 60 GIẢN ĐỒ NHIỆT ĐỘ - THÀNH PHẦN B C 1.2 Nhận xét giải thích Cân lỏng- rắn không phụ thuộc nhiều vào áp suất ( khoảng vài atm) Trong giản đồ nhiệt độ - thời gian: Các đường (1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8)