Факторы, влияющие на растворимость газов. Растворимость газов в жидкостях. Зависимость растворимости газа от температуры

1.Факторы, влияющие на растворимость газов.

1.  природа растворённого газа и растворителя

2.  давление газа

3.  Т

4.  присутствие др. вещ-в ( особенно электролитов)

Растворимость газов в жидкостях подчиняется правилу «подобное растворяется в подобном»

↑раст-ть газов при химическом взаимодействии раст-мого газа с раст-лем.

↓ раст-ть неполярных газов (Не, Ne, H₂) в полярной воде из-за ↑ крит. Т этих газов.

- Зависимость растворимости газа от температуры.

При низких давлениях раст-ть газов с ↑ Т обычно ↓. При высоких давлениях раст-ть газов с ↑ Т может и ↑.

Зависимость:

-изм-ие энтальпии перехода 1 моль газа в сост-ие насыщенного раствора

При низких Т     раст-ть газов в жид. ↓ с ↑ Т.

При высоких  Т  раст-ть газов в жид. ↑ с ↑ Т.

 раст-ть газа минимальна.В небольшом температурном интервале ∆Н_S практически постоянна → ln x₂ ~ 1/T(линейная зависимость).

- Зависимость растворимости газа от давления.

В предельно разбавленных растворах растворимость газов пропорциональна их парциальному давлению над раствором(p₂ = K₂*N₂-з-н Генри)

-  В присутствии электролита  раст-ть газов в ж. ↓,( lg(x₀/x)=kc), где x₀ – раст-ть в воде, x – раст-ть в электролите. Т.к. ионы притягивают молекулы воды и не притягивают непол.молекулы газов → фугитивность↑.

-↓ растворимости газов в присутствии солей – высаливание. Высаливающее действие↑с↑заряда,↓с↑радиуса иона.

2.Зависимость растворимости газа от температуры.

При низких давлениях раст-ть газов с ↑ Т обычно ↓. При высоких давлениях раст-ть газов с ↑ Т может и ↑.

Зависимость:

-изм-ие энтальпии перехода 1 моль газа в сост-ие насыщенного раствора

При низких Т     раст-ть газов в жид. ↓ с ↑ Т.

При высоких  Т  раст-ть газов в жид. ↑ с ↑ Т.

 раст-ть газа минимальна.В небольшом температурном интервале ∆Н_S практически постоянна → ln x₂ ~ 1/T(линейная зависимость).

3.Зависимость растворимости газа от давления.

Если газ хим-ки не взаим-ет с раст-ем, то зависимость описывается законом Генри.Из  уравнения Гиббса-Дюгема для химического потенциала: N₁dμ₁+N₂dμ₂=0 (1) можно вывести зависимость парциального давления пара растворенного вещества над предельно разбавленным раствором от состава раствора:

d lnp₁ = dμ₁/RT;  d lnp₂ = dμ₂/RT (2)(выражение для з-ти парциального давления компонентов от      хим. потенциала)

μ₁ = μ⁰₁ + RTlnN₁ ;  dμ₁ = RTdlnN₁ (3)

μ₁- хим. потенциал растворителя в растворе; μ⁰₁ – хим. потенциал чистого растворителя.

Подставляя (2) и (3) в (1) получим:

dlnp₂ = - N₁/N₂ * dlnN₁ (N₁ = 1-N₂ ; dN₁ = -dN₂) → dlnp₂ = dlnN₂

После интегрирования: lnp₂ = lnN₂ +lnK₂, lnK₂-постоянная интегрирования.

p₂ = K₂*N₂-з-н Генри. → В предельно разбавленных растворах растворимость газов пропорциональна их парциальному давлению над раствором.1/K₂ – коэф-т раст-ти газа.

При наличии диссоциации з-н Генри следует применять отдельно для каждого рода молекул.

Расчёт по Генри не справедлив при высоких давлениях . Нужно заменять давление на фугитивность.

4.Способы удаления растворённых газов.

1.  Резкое повышение T или понижение Р.Это явление используется в технике и лаборатории для удаления растворенных в жидкости газов при кипячении или пропускании через раствор инертного газа.

2.  дегазация ( достигается аэрацией – основана на свойстве растворённых газов выделяться при ↑ поверхности контакта жидкости с воздухом.

3.  барботаж

4.  фонтанирование

5.  продувание

6.  применение десорбирующих агентов.

5.Типы растворов жидкостей в жидкостях, причины их разнообразия.

Растворы:

1.  Неограниченная растворимость (вода-спирт, КСl – KBr ,нефть)

а) Жидкости,растворимые друг в друге в любых отношениях и не имеющие постоянной температуры кипения.Их подразделяют также на смеси с идеальными и неидеальными св-ми:

-с идеальными св-ми - силы ММВ между однородными и разнороными молекулами равны(бензол+толуол);

-с реальными в-ми – силы ММВ между однородными мол-ми незначительно больше чем между разнородными,т.е. происходит диссоциация ассоциатов,образованных из однородных мол-л(положительные отклонения от св-в идеальных растворов; бензол+ацетон).Или силы ММВ между разнородными молекулами незначительно больше чем между однородными,т.е.в растворах создаются прочные сольваты.(отрицательные отклонения; хлороформ+диэтиловый эфир)

б) Жидкости, неограниченно растворимые друг в друге и образующие смеси с минимумом Т_кип или максимумом давления пара.

в) Жидкости,неограниченно растворимые друг в друге и образующие смеси с максимумом Т_кип или минимумом давления пара.

2.  Ограниченная растворимость ( вода – эфир,анилин-вода,фенол-вода).Силы ММВ между однородными молекулами гораздо выше сил ММВ между разнородными.

3.  Практически полная нерастворимость (вода – керосин,бензол-вода).Силы ММВ между однородными молекуами не равны 0,а между разнородными по природе мол-ми равны 0.

Взаимная раст-ть жид. как ↑, так и ↓ с ↑ Т ( системы с верхней и нижней критич. Т.)

Различные типы растворов объясняются:

1.  изм-ием межмолекулярного взаимодействия

2.  различием в размере молекул

3.  природой  молекул.

6.Совершенные растворы. Построение их диаграммы «давление – состав».