Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Образование переохлажденных систем, находящихся в метастабильном состоянии, наблюдается в процессах кристаллизации расплавов солей и металлов. Зарождение новой фазы — кристалл или пузырек газа в жидкой фазе — всегда требует специальных ус
1Б0 - 140
« по %
¦Ч ш
¦о
Е
| 80
1' 1 60
40
га
•5
3
±=
'7 т
А
300
333
373 Т,К
Рис. 99. Растворимость некоторых солей в воде:
/ - Ып2ЯО^ 10Н„О; 2 N11,80,;
N11:1.1. 5 - К'\Ог.
1МпС1; •/
<> - ГЧнВг
175
ловий: энергия активации, нарушение структуры непрерывной фазы, критические размеры зародыша и т. д. Наличие границ раздела достаточной кривизны облегчает начало зарождения новой фазы.
Растворимость жидких веществ в жидкости может быть или ограничена пределом насыщения, или является неограниченной (Н20-С2Н5ОН; Н20—H2S04; Н20-С3Н80з и т. д.).
Закон распределения. При ограниченной растворимости жидких фаз или растворения газов в жидкостях необходимо учитывать концентрации растворенных веществ в обоих соприкасающихся равновесных фазах, т. е. распределение веществ. Так, в системе из взаимно ограниченно растворяющихся жидкостей Н20—C6H5NH2 сосуществуют две фазы: верхний слой — раствор анилина в воде; нижний слой — раствор воды в анилине.
В простейшем случае закон распределения читается так: отношение концентраций веществ в сосуществующих равновесных фазах при постоянной температуре является постоянным:
= const; Т = const, (7.10)
где L — константа распределения; Сх — концентрация компонента в фазе 1; С2 — концентрация компонента в фазе 2.
В более сложном случае, если на границе раздела происходит реакция и вещество в разных фазах имеет различное строение молекул, концентрации входят в закон распределения в соответствующих степенях: пА.„ ^ тА„
L = = const; Т = const. (7.1 1)
Растворимость жидкости в жидкостях. В, табл. 7.1 приведены некоторые данные по равновесию между двумя соприкасающимися жидкими фазами.
С ростом температуры концентрации соприкасающихся фаз растут и может наступить момент полного взаимного растворения (анилин — вода).
Практическим выводом из данных табл. 7.1 должно быть следующее: если жидкости и расслаиваются, то это не означает еще отсутствия растворимости.
Поэтому, например, попадание воды в смазочные масла или топлива крайне нежелательно, так как вода, растворяясь в них, может существенно изменить ,их свойства.
Растворимость газов в жидкостях. Закон распределения приложим также к процессу растворения газов в жидкостях. На рис. 100 изображена система, состоящая из газа и жидкой фазы, в которой газ растворяется, образуя концентрацию Сж.
Концентрация газа в газовой фазе С, может быть определена из уравнения Клапейрона -- Менделеева
176
Т а б л и ц а 7.1. Некоторые данные по взаимной растворимости жидкостей (% мае.)
Лмилин — ноли Б їм тол -поди
Т. К НСрХНПН IV! ОЙ
(иода) нижний слой С; 11111 -1 и 11) Т. К верхний слой
((ІІЧІЗОЛ ) нижний слон (пода)
293 313 353 3,1 3,3 . 5,5 95,0 94,7 93,5 298 342 99,927 99,735 —
393 433 9,1 24,9 88,1 71,2 Керосин—вода
440 Пол мое растворен ие (48,6) 7', К верхний слой (керосин) нижний слой (вода)
«-нитрофенол—вода 291 303 367 99,995 99,992 99,903 _
Т, 'К верхний слой (вода) нижний слой («-нитрофенол )
Толуол—-вода
340,6 363,0 7,61 . 33,8 42,25 Т, К верхний слой (толуол) нижний слой (вода)
363,3 Полное растворение 1 341 99,8 —
где п — число молей газа; V — объем газа; р — давление газа.
Подставляя значение С,- в выражение закона распределения, получим
р/ЯТ
С»
отсюда
С ж —
сопэ!; Т = сопзі, Р
игт
~ кр.
(7.13)
Растворимость газа при постоянной температуре прямо пропор циональна давлению газа над жидкостью. \
Если над данной жидкостью находится смесь газов, то каждый из них растворяется в жидкости пропорционально своему парциальному давлению (закон Генри — Дальтона).
При повышении температуры растворимость газа в жидкости уменьшается [уравнение (7.13)], так как кроме температуры Т, входящей в знаменатель выражения, от температуры зависит и коэффициент распределения I. шкмтыш'ъ
Газы, реагирующие в жидком растворителе растворе и в газойли распадающиеся на ионы, растворяются очень вой фазе
177
сильно (HCl, NH3 и т. д.) и дают отклонения от закона Генри — Дальтона.
В табл. 7.2 приведены данные по растворимости некоторых газов в воде в зависимости от температуры.
Т а б л и ц а 7.2. Растворимость некоторых газов в воде в зависимости от температуры [объем газа (н.у.) на объем воды, р= 1,013 • 1O5 Па j
Газ Растворимость при температурах, К
273 293 313 323 333
Н2 0,0215 0,0184 0,0164 0,0161 0,0160
02 0,0490 0,0310 0,0230 0,0210 0,0190
N2 0,0236 0,0160 0,0125 0,01 13 0,0102
С02 1,713 0,878 0,530 0,440 0,360
HCl 507 442 386 362 339
NH, 1300 710
Концентрация растворенного газа очень часто выражается в безразмерных концентрациях:
V- ("¦ У)
1Ж = ,, ¦ (7.14)
* рисгппрителн
Объем газа приводят к нормальным условиям. Иногда определяют концентрацию в миллилитрах газа при нормальных условиях на 100 г растворителя.
