ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік материалы

Бір компонентті жүйелер үшін фазалар ережесі:

Күй диаграммасын талдау фазалар санын, олардың болу (өмір сүру) шекарасын, ондағы компоненттердің әрекеттесу сипаттамасын, қайтадан түзілген қосылыстардың барын, олардың құрамын анықтауға мүмкіндік береді.

Сурет 7.1 Судың күй диаграммасы

Жазықтықтар фазалар: мұз (М), сұйық (С), бу (Б) болуын көрсетеді. Жазықтықтардың қиылысу сызықтары тепе – теңдік күйді сипаттайды: С↔М (АО қисығы); М ↔ Б (СО қисығы); С ↔ Б (ВО қисығы). Күй диаграммасындағы нүкте (фигуративтік нүкте) жүйенің сол күйдегісін сипаттайтын параметрлер мәні. Жазықтың кез – келген шегінде фазалар санын өзгертпей – ақ Т және Р мәндерін өзгертуге болады. Себебі еркіндік дәрежесі

Кез–келген қисыққа түсірілген нүктеде жүйе моновариантты с = 1. с = 1 – 2 + 2 = 1. Температураны немесе қысымды ғана өзгертуге болады.

Диаграммадағы О нүктесінде жүйе үш фазалы, (М, С, Б)

с= 1 – 3 + 2 = 0 (жүйе инвариантты)

О нүктесін судың үштік нүктесі дейді. Параметрлердің біреуінің өзгеруі тепе – теңдікті бұзып, бір немесе екі фазаның жоғалуына әкеледі.

Екі компоненті жүйенің күй диаграммасы

Екі компонентті жүйе үшін қысым тұрақты болғанда, Гиббстің фазалар ережесі келесі теңдеумен анықталады:

Бұл кезде тепе – теңдіктегі фазалар саны үштен ф = 3 (с = 0), ал еркіндік дәрежесі екіден артық болмайды с = 2 (ф = 1).

Қатты фазалы екікомпоненті жүйенің күй диаграммасын балқу диаграммасы (термиялық талдау) дейді.

Балқу диаграммасы жүйе күйінің қоспалардың балқу температурасы мен құрамынан тәуелділігін көрсетеді.

Термиялық талдау температураның уақыт бойынша өзгеру сипаттамасы бойынша жүйенің салқындау кезіндегі өзгерісі туралы қортынды айтады. Салқындау қисықтары бойынша екі компоненті жүйенің күй диаграммасын тұрғызады.

Негізгі күй диаграмма түрлеріне: эвтетикалық диаграмма, конгруэнтті және инконгруэнтті балқитын химиялық қосылыстар, қатты және сұйық фазада ерігіштігі шектелген және шектелмеген жатады.

Сурет 7.2. Қатты күйінде ерімейтін А және В компоненттерінің балқу диаграммасы.

Т_А, Т_В – таза А және В заттарының балқу температурасы. Т_АЕ жәнеТ_ВЕ қисықтары ликвидус сызығы деп аталады. Ликвидус сызығынан жоғарда жүйе сұйық күйде ( 1 – фаза ).
с = 2 – 1 + 1 = 2 (жүйе бивариантты)
Т_АЕ және Т_ВЕ қисықтары екі фазалы жүйеге сәйкес келеді ( таза А және В компоненттерінің кристалдары және балқыма).
с = 2 – 2 + 1 = 1 (жүйе моновариантты)
Е нүктесін эвтетика нүктесі дейді. Екі компонент бірдей уақытта кристалданатын, кез–келген құрамдағы балқыма үшін бірдей ең төменгі тұрақты температураны эвтетикалық температура Т_Е деп атайды. Т_Е Е Т_Е сызығын эвтетикалы қисық немесе солидус сызығы дейді. Солидус қисығынан төмен балқыма болмайды. Е нүктесіне балқыма және А мен В кристалдарының екі қатты фазалар жүйе құрамы сәйекс келеді (ф = 3).
с = 2 – 3 + 1 = 0 (жүйе инвариантты)
Идеалды ертінділердің заңдары.

Рауль заңы.

Егер ертіндінің құрамдас бөліктері ұшқыш болса, онда белгілі бір уақытта сұйық пен газға айналған құрамдасбөліктер арасында тепе-теңдік орнығады, сөйтіп қаныққан бу түзіледі. Ертінді бетіндегі қаныққан будың жалпы қысымы Р құрамдас бөліктердің үлестік қысымдарының қосындыларына тең, яғни Р=P_і

Шексіз сұйытылған ертінділер үшін кез келегн идеалды емес ертінді бетіндегі еріткіштің қаныққан бу қысымы:

p₁=p₁⁰ x₁ (7.10)

p₁ - еріткіштің ертінді бетіндегі қаныққан бу қысымы,

p₁⁰ - таза еріткіштің сол температурадағы қаныққан бу қысымы.

x₁ - еріткіштің мольдік үлесі.

x₁ ді 1- x₂ (еріген заттың мольдік үлесі)арқылы түрлендіріп жазсақ:

(p₁⁰ - p₁)/p₁⁰ =x₂ (7.11)
p₁⁰ - p₁ - ерткіштің қаныққан бу қысымының кемуі

(p₁⁰ - p₁)/p₁⁰ - ерткіштің қаныққан бу қысымың салыстырмалы кемуі

7.11 теңдеу б/ша еріткіштің қаныққан бу қысымың салыстырмалы кемуі еріген заттың мольдік үлесіне тең. 7.10 және 7.11 теңдеу Рауль заңының математикалық өрнегі болып табылады.

Еріген заттың молекулалық массасын мына формула б/ша анықтайды:

M₂=m₂/m₁M₁ p₁⁰/p (7.12)
Сұйытылған ертінділердің қату температурасы

Ертінділердің қату температутурасы таза ерткіштің қату температурасынан төмен. Ертіндінің қату температурасының кемуі Тқт ертіндегі еріген заттың концентрациясына тура пропорциональды.

Тқт=Kқт m (7.13)

Тқт=T⁰қт-Tқт (7.14)

T⁰қт,Tқт - еріткіш пен ертіндінің қату температуралары.

Kқт - пропорциональдық коэффициент н/е криоскопиялық тұрақты.

m - еріген заттың моляльды концентрациясы.

Криоскопиялық тұрақтыны былай анықтайды:

қт - еріткіштің меншікті балқу жылуы, Дж/моль.

Заттың молекулалық массасын келесідей формуламен анықтауға болады:

M= Kқт m₂ 1000/m₁Тқт (7.16)

m₁, m₂ - еріткіш пен еріген зат массасы.

1. 
   1.Фазалық тепе теңдіктің термодинамикалық жағдайын түсіндіріңіз?
   
2. 
   Фаза дегеніміз не? Мысал келтіріңіз.
   
3. 
   Компонент дегеніміз не? Мысал келтіріңіз.
   
4. 
   Еркіндік дәрежесін қалай түсінесіз?
   
5. 
   Күй диаграммасындағы үштік нүкте дегеніміз не?.
   
6. 
   Гиббстің фазалар ережесін жазыңыз, егер температура мен қысым тұрақты болса.
   
7. 
   Клапейрон — Клаузиус теңдеуін жазыңыз.
   
8. 
   Рауль заңын түсіндіріп, оның математикалық теңдеуін жазыңыз.
   
9. 
   Қаныққан бу қысымдары ертінді және ерткіш бетінде қалай өзгереді?
   
10. 
    Рауль заңынан оң және теріс ауытқуды түсіндіріңі
    

1. 
   Үш компонетті ерітінділердің құрамын көрсететін графикалық ерекшеліктер.
   
2. 
   Экстракция. Бөліну коэффициенті.
   

Үшкомпонентті жүйелер құрамы жазық үшбұрыш диаграммасында көрсетіледі. Тең қабырғалы үшбұрыш төбелері таза А, В, С заттарын, ал сол төбелерді қосатын қабырғалар сәйкесінше екікомпонентті жүйелер құрамын көрсетеді. Үшбұрыш ішіндегі барлық нүктелер үшкомпонентті жүйелер құрамын көрсетеді. Жүйедегі әр компоненттің үлестік құрамы нүкте қай төбеге жақын орналасқан сайын, соғырлұм артады.

Экстракция әдісі органикалық табиғи және минеральды заттарды концентрлеуге және бөлуге қолданылады. Заттардың фаза аралық таралуы

органикалық және сулы фазадағы концентрацияларының қатынасымен сипатталады.

С_о/С_с=К К-таралу коэффициенты(тұрақты мән)

Металдарды экстракциялау олардың органикалық реагенттермен қосылыстары қолданылады. Ондай қосылыстар суда аз ериді, ал органикалық еріткіштерде жақсы ериді. Мысалы, іс жүзінде суда ерімейтін металдардың оксихиналинаты бензолда, хлороформда жеңіл ериді. Бұл қосылыстардың сандық мәнін экстракциялаған соң сусыз фазада оптикалық тығыздығын өлшеу арқылы анықтайды.

Экстракциялау процессі өнеркәсіпте материалдарды және реактивтерді тазалауға қолданылады.
Бақылау сұрақтары:

1. 
   Үшкомпонетті жүйе құрамы қандай әдістермен анықталады?
   
2. 
   Гиббс және Розебом әдістерінің айырмашылықтары неде?
   
3. 
   Экстракция дегеніміз не?
   
4. 
   Таралу коэффициентінің мағынасы неде?
   
5. 
   Экстракция процесінің қолданылу аймағы.
   

1. 
   Формальді кинетиканың негізгі ұғымдары. Жылдамдық константасы.
   
2. 
   Реакцияның жылдамдығы, реттілігі, молекулалығы және оның түрлері.
   
3. 
   Температураның жылдамдыққа әсері. Вант-Гофф ережесі
   
4. 
   Аррениус тендеуі. Активтілік энергия.
   
5. 
   Катализ. Негізгі ұғымдар.
   
6. 
   Фотохимиялық реакциялар
   

Жалпы түрде химиялық реакцияның жылдамдығы төмендегі теңдеумен өрнектеледі:

мұндағы С – әрекеттесуші зат концентрациясы;