Выше рассматривались фазовые диаграммы систем с идеальным смешением компонент в обоих фазах. Фазовые диаграммы неидеальных смесей имеют более сложные кривые кипения и конденсации. Если отклонения от закона Рауля очень велики, то на зависимости давления пара от состава жидкой фазы может быть экстремум – максимум или минимум. Согласно второму закону Коновалова, в точке экстремума кривой давления пара (или температуры кипения) составы равновесных жидкой и газовой фаз совпадают. На фазовой диаграмме это проявляется в том, что кривая кипения и кривая конденсации совпадают в точке экстремума. Сильные положительные отклонения от закона Рауля приводят к максимуму в координат состав–давление и к минимуму – в координатах состав–температура. Наоборот, сильные отрицательные отклонения приводят к минимуму в координатах состав–давление и к максимуму – в координатах состав–температура.
На рис. 4.27 приведен пример фазовых диаграмм с сильным отрицательным отклонением. Как видно, точки экстремума на кривых кипения и конденсации являются общими. Это значит, что жидкость, состав которой отвечает абсциссе экстремума, при нагревании или снижении давления переходит в пар без изменения состава, а пар данного состава конденсируется без изменения состава. По этой причине экстремум называют азеотропной точкой или точкой азеотропа, а соответствующий состав смеси – азеотропным составом (азеотропный – от греческого "кипящий без изменения"). Точка азеотропа делает невозможным полное разделение жидкой смеси на компоненты. При любом начальном составе смеси (за исключением чистых компонент и самого азеотропа), перегонка заканчивается двумя жидкостями – один чистый компонент и азеотроп. Например, смесь этанола и воды имеет азеотропный состав 96 % этанола и 4 % воды (при нормальном давлении). Это содержание этанола является максимальным, которое может быть получено при дистилляции любой смеси с начальным содержанием воды более 4 %. С другой стороны, существование азеотропной точки позволяет получать двухкомпонентные смеси с точно определённым и известным составом. Например, концентрированная хлористоводородная кислота (водный раствор) имеет содержание HCl точно 20.222 %, если она получена дистилляцией при 760 мм рт. ст. Такой промышленный продукт применяется в лабораториях аналитической химии для приготовления стандартных растворов HCl с точно известной концентрацией.
Упражнения
4.1 Вычислите мольную долю глюкозы (М = 180.6 г моль–1) в водном растворе с моляльностью 0.561 моль кг–1.
4.2 Раствор, содержащий 72.061 г Н2О (A) и 192.252 г СН3ОН (B), при 25 °С и 1 атм имеет объём 307.09 см3. Известно, что VA = 16.49 см3 моль–1. Вычислите VB.
4.3 Вычислите криоскопическую константу нитробензола (М = 123.11 г моль–1), зная его точку замерзания 5.7 °С и энтальпию плавления 11.59 кДж моль–1.
4.4 Раствор, содержащий 0.80 г белка в 100 см3 раствора, имеет осмотическое давление 2.06 мм рт. ст. при 25 °С. Чему равна молярная масса белка ?
4.5 Вычислите идеальную растворимость антрацена С14Н10 (М = 178 г моль–1) в бензоле при 60 °С, зная его удельную энтальпию плавления 162 Дж г–1 и нормальную температуру плавления 216 °С.
4.6 В 100.0 г бензола (МА = 78.11 г моль–1) растворяется 70.85 г нафталина (МВ = 128.2 г моль–1) при 25 °С, а при 35 °С растворяется 103.66 г. Вычислите температуру и энтальпию плавления нафталина.
Тест
4.1. Выберите правильный ответ на вопрос "Отличается ли объём смеси спирта и воды от суммы объёмов спирта и воды, из которых смесь приготовлена при данных Т и р ?": а) Объём смеси равен сумме объёмов, б) Объём смеси меньше суммы объёмов, в) Объём смеси меньше суммы объёмов
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.