Термодинамика. Растворы: Методические указания к лабораторным работам по курсу «Физическая химия», страница 17

Величину  чистого этилового спирта необходимо рассчитать по табличному значению плотности    ( t = 20 °С). Затем, построив график зависимости мольного объема раствора от состава, определить графическим методом величины ,  и заполнить окончательно табл. 6. Возможен и вариант машинного расчета величин  и  по заранее составленной программе (по усмотрению преподавателя).

Вопросы для самоконтроля

1.   Что называют парциально-молярной величиной  любого свойства компонента в растворе; поясните физический смысл величины ?

2.   Запишите уравнение Гиббса-Дюгема и поясните физический смысл входящих в него величин.

3.   Каким методом в работе определяют парциально-мольный объем компонентов?

4.   Выше или ниже аддитивной прямой, характерной для идеальных растворов, пойдет зависимость мольного объема раствора, если смешение чистых жидких компонентов I и 2 происходит с выделением большого количества тепла?

5.   Зависимость объема раствора, содержащего 50 молей воды и   n₂ молей растворенного вещества, передается уравнением:

Определите парциально-молярный объем растворенного вещества, мольный объем раствора и величину   , если раствор содержит один моль растворенного вещества.

6.   При добавлении малых порций растворенного вещества к растворителю мольный объем раствора не изменяется. Чему равен парциально-молярный объем растворенного вещества, если =20 см³/моль, а   =12 см³/моль?

Работа № 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИОСКОПИЧЕСКОЙ ПОСТОЯННОЙ ВОДЫ

Целью работы является определение криоскопической постоянной воды по температуре начала кристаллизации разбавленных водных растворов некоторых нелетучих органических веществ (глюкоза, сахароза, мочевина и др.).

Выполнение работы требует предварительного изучения теории идеальных и разбавленных растворов, знания правила фаз Гиббса.

Теоретические сведения

Равновесная кристаллизация индивидуальных жидкостей происходит при строго фиксированной температуре (T₁), зависящей от внешнего давления. Принято называть нормальной температурой плавления (кристаллизации) вещества температуру при равновесии жидкой и твердой фаз под давлением в   (1 атм). По правилу фаз Гиббса число степеней свободы двухфазной однокомпонентной системы при фиксированном давлении равно нулю. Это означает, что в процессе обратимой кристаллизации температура остается постоянной до тех пор, пока в системе присутствует жидкая фаза.

Растворы, как правило,  кристаллизуются в некотором интервале температур. Температура, при которой из раствора выпадают первые кристаллы твердой фазы, называется температурой начала кристаллизации (Т). В случае, когда из раствора при постоянном давлении выпадают кристаллы чистого растворителя, из двух переменных (температура и концентрация растворителя в жидком растворе x₁) произвольно при  можно варьировать лишь одну, так как число степеней свободы системы равно единице:

Для идеальных растворов температура начала кристаллизации Т связана с составом раствора уравнением:

В этом соотношении  и T₁ – мольная теплота и температура плавления чистого растворителя соответственно.

Разность между температурами плавления чистого растворителя и начала кристаллизации раствора называют понижением температуры кристаллизации. Согласно (1) эта величина

Уравнение (71) может быть применено к растворителю в бесконечно разбавленном растворе, поскольку по отношению к нему раствор является идеальным. Кроме того, это равенство может быть упрощено. Действительно, в разбавленном растворе мольная доля растворенного вещества «2» , поэтому