С. Жайлауов физикалық химия
§ 13. СҰЙЫҚТЫҢ СҰЙЫҢТАҒЫ ЕРІТІНДІЛЕРІ
жүктеу/скачать 2,46 Mb.
|
Ñ. Æàéëàóîâ ôèçèêàëû? õèìèÿ
| § 13. СҰЙЫҚТЫҢ СҰЙЫҢТАҒЫ ЕРІТІНДІЛЕРІ
Сұйықтар табиғатына орай бір-бірінде кез келген қатынаста араласып, бірегей ерітінді құрайды, ягни шексіз араласады, шек-сіз ериді, бұған су мен глицерин, су мен этил спирті, этанол мен метанол, ацетон және хлороформ, су және сірке қышқылы сияқты бірі-бірінде шексіз еритін сұйықтар жұбы мысал; бір-бірінде шек-ті ериді, оған су мен анилин, су мен эфир, су және фенол, су және 74 никотин секілді көптеген сұйықтар жұбы мысал; бірі екіншісінде мүлдем ерімейтіндер, оған су және бензол, су мен май, су мен сы-нап жұптары мысал. Рауль заңынан ауытқу. Біртекті (А — А және В — В) молекула-лар және біртекті емес (А — В) молекулалар арасындағы әрекетте-су энергиялары (Е) бірдей болатын ерітінділер Рауль заңына бағынады. Бұрын да көрсетілгеніндей Рауль за-нына бағынбайтын ерітінділер көп. Әдетте оларды Рауль заңынан ерітін-ділердің ауытқуы дейді және ондай ауытқулар оң және теріс болады. Ерітінді системасы оң ауытқыған кезде компоненттердің парциалды қысымы және будың жалпы қысымы осындай жағдайдағы идеал ерітіндінікінен ар-тық болады. Егер £дл>£лвжәне Евв > >Елв болса, он, ауытқу байқалады және А молекулаларымен қоршалған В молекуласын немесе В молекулала-рымен қоршалған А молекуласын буға айналдыру үшін аз энергия керек. Мұндай ерітінділерге су —ме-танол, ацетон — этанол, ацетон — күкіртті көміртек сияқты өзара жақсы араласатын сұйықтар мысал болады. Теріс ауытқығанда система құрамына енетін компоненттердің парциалды қысымы мен ерітінді бетіндегі будың жалпы қысымы идеал ерітіндікімен салыстырғанда аз болады. Бұл берілген ком-поненттің молекуласымен қоршалган екінші молекуланы газды фазаға айналдыру үшін көп энергия жұмсалатынын көрсетеді және бұл жағдай Е АВ >ЕАА және ЕАВ >ЕВВ теңсіздіктері орын-далғанда байқалады. Табиғатта системасы оң ауытқитын ерітін-ділер жиі кездеседі екен. Су — хлорлы сутек, хлороформ — аце-тон, хлороформ — бензол сияқты ерітінділер Рауль зацынан теріс ауытқуға мысал болады. Идеал ерітіндініқ компоненттерін араластырғанда жылу өзге-рісі байқалмайды. Оң ауытқығанда жылудың сіңірілуі, теріс ауытқығанда бөлінуі аңғарылады. Рауль заңынан ауыткығандағы ерітінді бетіндегі кысымның құрамға тәуелділігін көрсететін диаграмма 16-суретте келтірілген диаграммадан өзгеше. Мысалы, 17-суретте 25°С-тағы бензол мен ацетон қоспасының бу қысымының күрамға тәуелділігі келтіріл-ген. Ондағы үзік сызыктар Рауль заңына сәйкестікті, анық оның үстіндегі қисық сызықтар, оң ауыткуды, ал астындагы қисыктар теріс ауытқуды кәрсетеді. Тағы бір мысал қарастырайык Ацетон (Л) мен күкіртті кәмір-тектен (В) тұратын екі компонентті системаны алып, ол екеуінін. 35°С-тағы парциалды қысымынын, құрамга тәуелділігін (18, а-сү-рет) және жалпы қысымнын (18, б-сурет) кұрамға тәуелділігін көрсететін диаграммаларын алдық дейік. Қысым мен құірам тә- 75 уелділігінде оң ауытқу шамасы үлкен болса, диаграммада макси-мум, ал теріс ауытқу кезінде минимум пайда болады, яғни әрбір компоненттің парциалды қысымдарының қосындысынан (Р° — Р° +Р\ ) қоспаның жалпы қысымы артады. Максимум немесе минимумге орай болатын нүктелерде бу мен сұйық құрамдары бірдей болады, бұл Коноваловтьщ екінші заңымен түжырымдала-ды: будық жалпы қысымын сипаттайтын қисықтағы максимум мен минимум нүктелеріне сэйкес будың қурамы, осы нүктеге орай болатын сүйықтық қурамымен бірдей. Мұндай қоспаларды азео тропияльщ қоспалар немесе бөлінбей бірге қайнайтын не түрақты қайнайтын ерітінділер дейді. Бүл топқа енетін сұйық ерітінділерді қайнатып, жеке айдау арқылы бөлуге болмайды, өйткені ондағы сүйықтардың бәрінің қайнау температуралары бір-біріне шама-лас. Мысалы, 18, б-суреттегі жалпы қысымды кескіндейтін диа-граммадағы а нүктесін карастырайық. Қайнатқанда Коновалов-тың бірінші заңына орай система В компонентімен баи түсуі керек. Олай болса, ерітінділерді фракциялық айдау кезінде әуелі В компоненті көбірек бөлініп, қалдықта А компоненті мол қалуы керек. Құрамы максимумның оң жағында болатын ерітіндіні кай-натқанда, бу А компонентімен баи түсуі қажет. Әрине, мұндай ерітінділерді фракциялап айдағанда бөлініп, бірінші В компонен-ті, сосын азеотропиялық қоспа қалады. Максимум кисық сызықтың үстінде орналасқан қоспаларға А не В компоненттерін жеке-жеке не бірге косқанда, олар ерітінді бетіндегі жалпы қысымды тө-мендетеді. Демек, нақ осы негізде де бу құрамы ерітінді құрамы-мен теңеледі. 76 § 14. ШЕКТІ ЕРІГІШТІК ЖӘНЕ ЕРІМЕЙТІН ҢОСПА Дистилляция дегеніміз ерітіндіні айдау арқылы құрам бөлік-теріне жіктеу. Бұл процестің негізінде теңдіктегі сұйықтық пен будың құрамдарының айырмашылықтары жатыр. Олай болса, тепе-тендікте болатын сұйық пен будын, құрамындағы өзгешелік неғұрлым айқын болса, онда мұн-дай қоспаны жеке бөліп тазарту солғұрлым жеңіл. Қайнау темпе-ратурасы мен құрамға сәйкес алынған диаграммалар 19-сурет-тегілердің біріне сәйкес келсе, онда мұндай қоспалар дистилля-ция арқылы тазартқанда не бөл-генде ұқсас болмайды. Бірінші түрде келтірілген екі қоспаны дистилляциялағанда жеке, таза компоненттер оңай бөлініп алы-нады. Екінші не үшінші түрге жататын системаларды, ондағы компоненттерді жеке, таза күйін-де бөлу мүмкін емес, өйткені олар азеотропиялық ерітінділер. Мысалы, этил спиртінің судағы ерітіндісінен спирт пен суды же-ке күйінде бұл әдісті пайдаланып бөліп алуға болмайды. Өйткені 95,57% спирт ерітіндісі атмосфе-ралық кысымда 78,13°С-та қай-найды және этил спиртінін, буда-ғы молекулалары өзімен бірге су буын да ала көтеріледі. Демек, олар бірге қайнап, бірге буланып, бірге үшады. Егер ерітінді құрамына енетін компоненттердің парциалды қысымы Рауль заңынан едәуір ауытқып, кризистік нүктеден асып кетсе, онда сұйықтар бір-біріне ерімей екі қабатқа бөлініп, жаңа сапалы күйге иеленеді. Мұндай сұйықтар бір-бірінде шекті еріп, белгілі бір қатынаста ғана араласады. Мұндағы бірінші фаза А компоненттің В компонентіндегі қаныққан ерітіндісі болса, ал екінші фаза — керісінше. Температура жоғарылаған сайын Рауль заңынан ауытку ша-масы азая түседі, сөйтіп компоненттердің ерігіштік шегі жақын-дайды. Системадағы компоненттер өзара шексіз еритіндей дәре-жеге көтерілген кездегі ең жоғарғы температура ерігіштіктің жо-ғарғы кризистік немесе шекті температурасы делінеді. Қоспадағы екі сұйык қабатының қатарынан өзара теңдік жағ-дайында бола беруінін, басты шарты, осы екі қабаттағы әрбір компоненттің химиялық потенциалдарының теңдігі, олай болса, жүктеу/скачать 2,46 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|