25. Законы - идеальный раствор

Страница 1

Законы идеальных растворов позволяют установить зависимость между концентрациями жидкой z и паровой z фаз раствора в состоянии равновесия. [1]

Законы идеальных растворов являются, таким образом, предельными законами, соблюдающимикк. [2]

До сих пор все изложение было основано на допущении, что выполняются законы идеальных растворов, поскольку использовались выражения для константы диссоциации, записанной через концентрации. Как известно, это не совсем точно, в особенности для растворов электролитов, где отклонения от законов идеальных растворов особенно существенны. [3]

До сих пор все изложение было основано на допущении, что выполняются законы идеальных растворов, поскольку использовались выражения для константы диссоциации, записанной через концентрации Кс - Как известно, это не совсем точно, в особенности для растворов электролитов, где отклонения от законов идеальных растворов особенно существенны. [4]

Эти различия достаточны, чтобы система совершенно перестала быть идеальной, и поэтому вряд ли стоит рассматривать законы идеальных растворов применительно к газо-жидкостной хроматографии. [5]

Поэтому определенные таким образом активности веществ при рассмотрении химических равновесий и других реакций, протекающих в концентрированных растворах, позволяют использовать законы идеальных растворов. [6]

Однако эти отклонения становятся малыми при достаточном разбавлении растворов, и поэтому к очень разбавленным ( тео-ретически бесконечно разбавленным) растворам полимеров оказываю 1ся применимымизаконы идеальных растворов ( например. Этим обстоятельством пользуется для определения молекулярных весов полимеров. [7]

В начальный период развития научных взглядов на термодинамические свойства веществ путем обобщения опытных данных были установлены такие сравнительно простые закономерности, характеризующие их поведение, как, например, газовые законы, законы идеальных растворов или закон дей-ствующих масс. Эти обобщения сравнительно скудных, приближенных и полученных в узкой области экспериментальных данных обладали преимуществом формальной простоты, допускающей удобную математическую интерпретацию. Однако существенный их недостаток заключался в ограниченности пределов применения, не позволяющей охватить с практически приемлемой точностью все более расширяющуюся массу опытных фактов и данных. Так, применение законов идеального газового состояния допустимо лишь с небольшой степенью точности в условиях, далеко отстоящих от критических. Закон действующих масс, выраженный через обычные концентрации, приводит к серьезным ошибкам и лишь для весьма разбавленных растворов может считаться приемлемым. Подавляющее большинство концентрированных растворов весьма заметно отклоняется в своем поведении от закона Рауля, являющегося лишь первым приближением в установлении соотношений, выражающих свойства растворов. [8]

Соотношения, даваемые уравнениями ( 3), ( 4) и ( 5), каждое из которых изменяется линейно с изменением молярной доли, изображены графически в части I фиг. Законы идеальных растворов, как выражено в предыдущих уравнениях, подразумевают, что в идеальном растворе двух компонентов взаимодействие между неодинаковыми молекулами точно такое же, как и между одинаковыми молекулами. [9]

Большое внимание, уделяемое предельно разбавленным растворам, объясняется их исключительным значением в развитии теории растворов и установлении основных закономерностей идеальных растворов.Законы идеальных растворов были открыты в сущности при работе с предельно разбавленными растворами. [10]

Эти законы - законы идеальных растворов - являются, таким образом, предельными законами, соблюдающимися тем точнее, чем больше сходство между компонентами в отношении размера, формы и энергии молекул. [11]

По [20] для полимерного клубка каждая точка на диаграмме состояний является трик-ритической. В области 1 работают законы идеальных растворов, это так называемая в - область. Здесь корреляционная длина совпадает с линейным размером клубка. В области 2 - раствор разбавленный, но не идеальный. Корреляционная длина также совпадает с линейным размером клубка. В области 3 - раствор полуразбавленный, но сегменты относительно изолированы друг от друга. [12]

Следовательно, формулы, выведенные для описания скорости возникновения зародышей в гомогенном растворе, применимы в известных условиях и для гетерогенных систем. Уместно вспомнить, что законы идеальных растворов оказываются применимыми для описания свойств реальных, даже если концентрация последних сравнительно велика. Здесь имеется аналогичный случай. [13]

Выражение ( 43) чаще всего применяют в комбинированных методах исследования парожидкостного равновесия, а выражения ( 45) - ( 47) - при использовании уравнений состояния. Если для описания свойств газовой и жидкой фаз используют законы идеальных растворов, то коэффициенты активности i - ro компонента в этих фазах равны единице. [14]

Как показал Льюис, введение понятия об активной концентрации позволяет применять к реальным растворамзаконы идеальных растворов. [1]

Если вместо величины N2 в уравнение Шредера подставить величину активности растворенного вещества, то формально законы идеальных растворов будут приложимы ко всем случаям, так как все отклонения от идеальности будут учитываться величиной коэффициентов активности. [2]

Если вместо величины Nz в уравнение ( V7) подставить величину активности растворенного вещества, то формально законы идеальных растворов будут приложимы ко всем случаям, так как все отклонения от идеальности будут учитываться величиной коэффициентов активности. [3]

Законы Рауля и Генри, действительные лишь для идеальных растворов, во многих практических случаях выдерживаются настолько удовлетворительно, что на их основе можно проводить инженерные расчеты с вполне приемлемой точностью. Однако иногда использование этих законов приводит к недопустимым отклонениям, и поэтому законы Рауля и Генри рассматриваются лишь как законы идеального раствора, выдерживающиеся для реальных растворов с тем большей точностью, чем больше разбавлены растворы. Очень важно отметить, что для разбавленных растворов эти законы вполне точны, причем если закон Рауля применяют для растворителя, то закон Генри следует прилагать к растворенному компоненту и наоборот. В последующем изложении это положение будет иллюстрировано на примере расчета условий паро-жид-кого равновесия в системе компонентов с весьма слабой взаимной растворимостью. [4]

Если вместо величины N % в уравнение ( VI, 7) подставить величину активности растворенного вещества, то формально законы идеальных растворов будут приложимы ко всем случаям, так как все отклонения от идеальности будут учитываться величиной коэффициентов активности. [5]

А к В оставалась неизменной независимо от того, наполнялись ли они продажным льдом или льдом из дестиллированной воды и де-стиллированной водой или водой для электропроводности и льдом из нее. В основу вычислений были положены уравнение состояния идеальных газов, законы идеальных растворов и законы Дальтона и Генри. Содержание углекислоты в воздухе определялось три раза; полученные значения находились между 0 034 - 0 036 мол. [6]

ТБФ обладает умеренной экстракционной способностью и может быть использован в виде растворов в углеводородах. Физико-химики предпочитают реагенты, обладающие высокой экстракционной способностью, так как это дает им возможность работать с сильноразбавленными растворами, к которым применимы законы идеальных растворов. [7]

Это соотношение практически неприемлемо для расчетов, если отсутствуют способы определения фугитивностей через экспериментальные значения составов фаз, температуры и давления. При умеренных давлениях часто предполагается, что паровая фаза подчиняется законам идеальных газов. Тогда фугитивность отдельных компонентов согласно закону Дальтона равна парциальному давлению. Если же к жидкой фазе применимы законы идеальных растворов, тогда в соответствии с законом Рауля фугитивность жидкой фазы пропорциональна концентрации компонента, причем коэффициентом пропорциональности является давление пара чистого компонента при заданных температуре и давлении. [8]

Растворы полимеров, как мы уже говорили, всегда разбавленные. По аналогии с обычными растворами можно было бы ожидать, что они близки к идеальным и свойства их хорошо описываются простейшими функциями. Разбавленные растворы ВМС далеки от идеальных; законы идеальных растворов к ним не приложи-мы. [9]

Создается впечатление, что ионизация прошла не полностью и в растворе имеется некоторое количество недиссоциированных частиц. На самом деле этот эффект обусловлен ассоциацией сольватированных ионов с образованием ионных пар. Именно поэтому степень ионизации в растворах сильных электролитов, определяемая экспериментально, является кажущейся. Таким образом, для растворов сильных электролитовзаконы идеальных растворов оказываются неприменимыми. Количественное описание поведения таких растворов осложняется многими факторами, определяющими общее число частиц в растворе. [10]

Нефть и ее фракции представляют собой сложную многокомпонентную смесь. Смесь углеводородов одного гомологического ряда, как правило, подчиняется законам идеальных растворов, но в присутствии углеводородов других классов ее свойства & той или иной степени отклоняются от свойств идеальных растворов, подчиняющихся законам Рауля и Дальтона. Крайним проявлением такого поведения смесей углеводородов является образование различных азеотропных смесей. Эти явления из-за их сложности недостаточно изучены, в связи с чем процессы перегонки и ректификации смесей рассчитывают, используязаконы идеальных растворов. Для инженерных расчетов точность такого способа допустима. [11]

Нефть и ее фракции представляют собой сложную многокомпонентную смесь. Смесь углеводородов одного гомологического ряда, как правило, подчиняется законам идеальных растворов, но в присутствии углеводородов других классов ее свойства в той или иной степени отклоняются от свойств идеальных растворов, подчиняющихся законам Рауля и Дальтона. Крайним проявлением такого поведения смесей углеводородов является образование различных азеотропных смесей. Эти явления из-за их сложности недостаточно изучены, в связи с чем процессы перегонки и ректификации смесей рассчитывают, используязаконы идеальных растворов. Для инженерных расчетов точность такого способа допустима. [12]

Активность выражается в тех же единицах, что и концентрация, поскольку коэффициент активности - величина безразмерная. Он характеризует степень отклонения свойств данного раствора от свойств идеального раствора. Для бесконечно разбавленных растворов электролитов, где практически отсутствует взаимодействие ионов, активность становится равной концентрации и коэффициент активности равен единице. Введение понятия об активности позволяет, не выясняя сложной картины взаимодействия частиц в реальном растворе, оценить суммарный эффект этого взаимодействия, проявляющийся в отклонении свойств системы от идеальной и применять законы идеальных растворов для анализа реальных систем. [13]

Активность выражается в тех же единицах, что и концентрация, поскольку коэффициент активности - величина безразмерная. Он характеризует степень отклонения свойств данного раствора от свойств идеального раствора. Для бесконечно разбавленных растворов электролитов1, где практически отсутствует взаимодействие ионов, активность становится равной концентрации ионов и коэффициент активности равен единице. Введение понятия об активности позволяет, не выясняя сложной картины взаимодействия частиц в реальном растворе, оценить суммарный эффект этого взаимодействия, проявляющийся в отклонении свойств системы от идеальной и применять законы идеальных растворов для анализа реальных систем. [14]

Активность измеряется в тех же единицах, что и концентрация, поскольку коэффициент активности - величина безразмерная. Он характеризует степень отклонения свойств данного раствора от свойств идеального раствора. Если вместо концентрации в уравнения, отражающие законы Рауля, Генри, Вант-Гоффа и др., подставить экспериментальные значения активности, то эти уравнения остаются справедливыми и для реальных растворов, в частности для растворов сильных электролитов. Введение понятия об активности позволяет, не выясняя сложной картины взаимодействия частиц в реальном растворе, оценить суммарный эффект этого взаимодействия, проявляющийся в отклонении свойств системы от идеальной, и применятьзаконы идеальных растворов для анализа реальных систем. [15]

Анализ фракций нефти и нефтепродуктов на содержание в них индивидуальных веществ и классов углеводородов показывает, что нефть и ее фракции представляют собой сложную многокомпонентную смесь. Кроме того, любая нефть или ее фракция, обладая характерным распределением углеводородов и неуглеводородных соединений, в условиях перегонки и ректификации проявляет себя как смесь различной степени неидеальности. Смесь углеводородов одного гомологического ряда, как правило, ведет себя как идеальная, но в присутствии углеводородов других классов ее свойства в той или иной степени отклоняются от свойств идеальных растворов, подчиняющихся законам Рауля и Дальтона. Крайним проявлением такого свойства смесей углеводородов является образование различных азеотропных смесей. Эти явления из-за их сложности недостаточно изучены, в связи с чем процессы перегонки и ректификации смесей рассчитывают, используя законы идеальных растворов. Для инженерных расчетов точность такого способа допустима. [1]

Закон Рауля и следствия из него в полной мере приложимы лишь для описания свойств идеальных растворов. Не случайно поэтому методы криоскопии и эбуллиоскопии дают удовлетворительные результаты для недиссоциирующих в растворителе веществ и к тому же в малых концентрациях, когда взаимодействием частиц можно пренебречь. Очевидно, что понятие идеального раствора не определяется его концентрацией, достаточно лишь отсутствие взаимодействия компонентов. Однако на практике встречается очень мало систем, которые в широком интервале концентраций удовлетворяют условию идеальности. К таким системам, в частности, относятся смеси газов при низких давлениях и некоторые растворы неэлектролитов и металлических расплавов. В то же время существует категория растворов, для которых законы идеальных растворов могут быть использованы с достаточной точностью. Это так называемые разбавл-енные растворы, в которых концентрация растворенного вещества мала, вследствие этого можно пренебречь взаимодействием растворенных частиц. Термодинамика не устанавливает количественный критерий разбавленного раствора. Единственным критерием является применимость в данном интервале концентраций законов идеальных растворов. [2]

Закон Рауля и следствия из него в полной мере приложимы лишь для описания свойств идеальных растворов. Не случайно поэтому методы криоскопии и эбулиоскопии дают удовлетворительные результаты для не диссоциирующих в растворителе веществ и к тому же в малых концентрациях, когда взаимодействием частиц можно пренебречь. Очевидно, что понятие идеального раствора не определяется его концентрацией, достаточно лишь отсутствие взаимодействия компонентов. Однако на практике встречается очень мало систем, которые в широком интервале концентраций удовлетворяют условию идеальности. К таким системам относятся, в частности, смеси газов при низких давлениях и некоторые растворы неэлектролитов и металлические расплавы. В то же время существует категория растворов, для которых законы идеальных растворов могут быть использованы с достаточной точностью. Это так называемые разбавленные растворы, в которых концентрация растворенного вещества мала, вследствие чего можно пренебречь взаимодействием растворенных частиц. Термодинамика не устанавливает количественного критерия разбавленного раствора. Единственным критерием является применимость в данном интервале концентраций законов идеальных растворов. [3]

Закон Рауля и следствия из него в полной мере приложимы лишь для описания свойств идеальных растворов. Не случайно поэтому методы криоскопии и эбулиоскопии дают удовлетворительные результаты для не диссоциирующих в р аетворителе веществ и к тому же в малых концентрациях, когда взаимодействием частиц можно пренебречь. Очевидно, что понятие идеального раствора не определяется его концентрацией, достаточно лишь отсутствие взаимодействия компонентов. Однако на практике встречается очень мало систем, которые в широком интервале концентраций удовлетворяют условию идеальности. К таким системам относятся, в частности, смеси газов при низких давлениях и некоторые растворы неэлектролитов и металлические расплавы. В то же время существует Категория растворов, для которых законы идеальных растворов могут быть использованы с достаточной точностью. Это так называемые разбавленные растворы, в которых концентрация растворенного вещества мала, вследствие чего можно пренебречь взаимодействием растворенных частиц. Термодинамика не устанавливает количественного критерия разбавленного раствора. Единственным критерием является применимость в данном интервале концентраций законов идеальных растворов. [4]

В случае окислов л-типа, например ZnO, CdO и TiO2, концентрация свободных электронов в слое, прилегающем к поверхности, будет уменьшаться с переходом электронов от окисла к хемосорбированному кислороду. Для окислов р-типа, например Cu2O, NiO, CoO, концентрация дырок в области, близкой к поверхности, будет возрастать с ростом хемосорбции электроотрицательного газа. Для газов типа СО или Н2О, отдающих при хемосорбции электроны полупроводнику, следует ожидать обратных эффектов. В каждом отдельном случае направление перехода электрона зависит от относительного положения электронных уровней или потенциалов Ферми, соответственно полупроводника и хемосорбирующегося газа. В случае низких концентраций электронных дефектов в катализаторе можно попытаться применить законы идеальных растворов, приняв потенциал Ферми равным химическому потенциалу электронов. При низких концентрациях применима статистика Больцмана. [5]

26. Химическая теория растворов

Процесс образования растворов самопроизволен. Всякое чистое вещество самопроизвольно загрязняется за счет поглощения посторонних веществ. Одна из причин процесса растворения - химическое взаимодействие частиц растворенного вещества с молекулами растворителя с образованием сольватов (или гидратов, если растворителем является вода). Также причиной самопроизвольности процессов растворения является увеличение степени беспорядка системы (энтропии) при переходе от чистых веществ к раствору. Гидратная вода настолько прочно связана с растворенным веществом, что при выделении его из раствора входит в состав кристаллов, образуя кристаллогидраты, а входящая в их состав вода называется кристаллизационной. Сольваты обычно менее прочны, чем большинство химических соединений. Однако когда тепловой эффект сольватации превышает теплоту разрушения кристаллической решетки растворяемого вещества, растворение сопровождается выделением теплоты. Прочность сольватов определяется силами взаимодействия между растворителем и растворенным веществом. Сольваты образуются за счет ион-дипольного, диполь-дипольного и донорно-акцепторного взаимодействия, а также за счет образования водородных связей. Д. И. Менделеев разработал химическую теорию растворов, в основе которой лежат представление об определяющей роли сольватации при растворении веществ. Растворение многих веществ сопровождается не выделением, а поглощением теплоты. Это значит, что на разрушение кристаллической решетки затрачивается больше энергии, чем выделяется при сольватации. Тепловой эффект процесса растворения - это сумма теплоты, необходимой для разрушения кристаллической решетки вещества и теплоты, выделяющейся в процессе сольватации. Вещества, находящиеся в чистом состоянии, самопроизвольно стремятся перейти в раствор. Исследования свойств растворов, предпринятые на рубеже XIX - XX вв. привели к созданию так называемой физической теории растворов, построенной на аналогии между растворами и смесями газов. При этом предполагалось, что молекулы растворенного вещества и растворителя в известной мере индифферентны (безразличны) по отношению друг к другу.  Физическая теория растворов является противоположностью химической теории Д. И. Meнделеева. Однако, хотя физическая теория хорошо описывала поведение растворов неэлектролитов - веществ, растворы которых не проводят электрический ток, все попытки применения найденных закономерностей по отношению к растворам электролитов - веществ, растворы которых проводят электрический ток, были безуспешными.  В настоящее время выяснилось, что обе теории были в равной степени правы и сейчас процесс растворения рассматривается как физико-химический процесс, а растворы - как физико-химические системы.

27. 1. Электролиты - это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток.

2. К электролитам относятся щелочи, растворимые соли и кислоты.

3. В водных растворах электролиты распадаются на ионы.

4. Неэлектролиты - вещества, растворы которых не проводят электрический ток.

5. К неэлектролитам относят простые вещества (металлы и неметаллы), оксиды, большинство органических веществ: углеводороды, спирты, альдегиды, углеводы, простые и сложные эфиры и др.

6. Слабые кислоты: H₂S, H₂CO₃, HF, H₂SO₃, H₂SiO₃, органические кислоты

28. Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при его растворении или плавлении. Классическая теория электролитической диссоциации была создана С. Аррениусом и В. Оствальдом в 1887 году. Аррениус придерживался физической теории растворов, не учитывал взаимодействие электролита с водой и считал, что в растворах находятся свободные ионы. Русские химики И. А. Каблуков и В. А. Кистяковский применили для объяснения электролитической диссоциации химическую теорию растворов Д. И. Менделеева и доказали, что при растворении электролита происходит его химическое взаимодействие с водой, в результате которого электролит диссоциирует на ионы.

Классическая теория электролитической диссоциации основана на предположении о неполной диссоциации растворённого вещества, характеризуемой степенью диссоциации α, т. е. долей распавшихся молекул электролита. Динамическое равновесие между недиссоциированными молекулами и ионами описывается законом действующих масс . Например, электролитическая диссоциация бинарного электролита KA выражается уравнением типа:

Константа диссоциации  определяется активностями катионов , анионов  и недиссоциированных молекул  следующим образом:

Значение  зависит от природы растворённого вещества и растворителя, а также от температуры и может быть определено несколькими экспериментальными методами. Степень диссоциации (α) может быть рассчитана при любой концентрации электролита с помощью соотношения:

,

где — средний коэффициент активности электролита.