Bài giảng Hóa Lý 1 - Chương 5: Dung dịch cân bằng lỏng hơi - Ngo Thanh An

Nội dung text: Bài giảng Hóa Lý 1 - Chương 5: Dung dịch cân bằng lỏng hơi - Ngo Thanh An

1. I. ÑAÏI CÖÔNG VEÀ DUNG DÒCH Dung dòch laø hoãn hôïp ñoàng theå cuûa hai hay nhieàu chaát hoaøn toaøn troän laãn vaøo nhau. ⚫ Dung dòch loûng ⚫ Dung dòch raén Dung dòch goàm: ⚫ Dung moâi Kyù hieäu 1 (x1) ⚫ Chaát tan Kyù hieäu i = 2, n (xi) 1/8/2023 607010 - Chương 5 2
2. ⚫ Dung dòch lyù töôûng: 1/8/2023 607010 - Chương 5 4
3. II. SÖÏ HOØA TAN CUÛA CHAÁT KHÍ TRONG CHAÁT LOÛNG Söï hoøa tan cuûa chaát khí trong chaát loûng phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá: ⚫Baûn chaát dung moâi vaø chaát tan ⚫Aùp suaát ⚫Nhieät ñoä Quaù trình hoøa tan cuûa chaát khí trong chaát loûng goàm caùc giai ñoaïn: ⚫Ngöng tuï khí thaønh loûng ⚫Pha loaõng chaát tan trong dung dòch ⚫Solvat hoùa chaát tan bôûi dung moâi 1/8/2023 607010 - Chương 5 6
4. 1. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA AÙP SUAÁT ÑEÁN SÖÏ HOØA TAN CUÛA KHÍ TRONG CHAÁT LOÛNG Khí i (Pi) = Dung dòch (noàng ñoä xi) Haèng soá caân baèng: xi KP = Pi  Ñònh luaät Henry ÔÛ nhieät ñoä khoâng ñoåi, ñoä hoaø tan cuûa moät khí trong moät chaát loûng tæ leä aùp suaát phaàn treân pha loûng. xi = kH.Pi vôùi kH laø haèng soá Henry, chæ phuï thuoäc nhieät ñoä. 1/8/2023 607010 - Chương 5 8
5. Ñònh luaät Siverts Trong ngaønh luyeän kim, caùc khí tan vaøo kim loaïi loûng döôùi daïng nguyeân töû: X2(k) → 2X 2 xi Haèng soá caân baèng: KP = Pi  xi== K P i k H P i 1/8/2023 607010 - Chương 5 10
6. AÙp duïng phöông trình ñaúng aùp Van’t Hoff: (3.19a)  ln KX H = 2 TP RT Chaát i hoaø tan theo caùc giai ñoaïn: i(khí ,raén) → iloûng → i dd , neân: H1 = ngöng tuï + Hpha loaõng + Hsolvat hoaù ngöng tuï = i H2 = noùng chaûyï + Hpha loaõng + Hsolvat hoaù noùng chaûyï = i  ln x  ii= Phöông trình Sreder  2 moâ taû haøm x = f(T) TP RT i 1/8/2023 607010 - Chương 5 12
7. III. SÖÏ HOAØ TAN CUÛA CHAÁT LOÛNG TRONG CHAÁT LOÛNG CAÂN BAÈNG DUNG DÒCH LOÛNG – HÔI Troän hai chaát loûng vaøo nhau xaûy ra 3 tröôøng hôïp: - Hoaøn toaøn tan laãn vaøo nhau, - Hoaøn toaøn khoâng tan laãn vaøo nhau - Tan coù giôùi haïn 1/8/2023 607010 - Chương 5 14
8. a. AÙp suaát hôi, ñònh luaät Raoult: Ñònh luaät Raoult AÙp suaát hôi baõo hoaø cuûa moãi caáu töû tæ leä thuaän vôùi phaàn mol cuûa noù trong dung dòch. l Pii= k.x Heä moät caáu töû: l o o xi= 1 → P i = P i → k = P i ol Pi= P i .x i 1/8/2023 607010 - Chương 5 16
9. b. Giaûn ñoà aùp suaát-thaønh phaàn: h l l ⚫Khi T= const → c=1: xBBB== f( x); P g( x ) Xeùt dung dòch hai caáu töû A vaø B 0l P PAAA= P .x 0 0l P B PBBB= P .x (3) =+ PPPAB 0 (1) P =+ P0 .x l P 0 .x l A AABB (2) 0 l 0 l = PABBB .( 1 − x) + P .x A xB B 0 0 0 l  P= PABAB + (P − P ).x 1/8/2023 607010 - Chương 5 18
10. Caùc heä quaû + Thaønh phaàn pha hôi ñoàng bieán thaønh phaàn pha loûng. + Thaønh phaàn chaát deã soâi trong pha hôi lôùn hôn trong pha loûng. 1/8/2023 607010 - Chương 5 20
11. e. Nhieät ñoä soâi vaø giaûn ñoà ‘Nhieät ñoä – Thaønh phaàn’ 0 0 0 l Ta coù: P = PA + (PB − PA ).xB Keát hôïp phöông trình Clausius-Clapeyron: 0 PA = K A .exp(− A / RT) 0 PB = K B .exp(− B / RT) AAB   l P= KAABB .exp − + K .exp − + K .exp − x RT RT RT l Phöông trình naøy neâu quan heä giöõa ba bieán: P, T, xB 1/8/2023 607010 - Chương 5 22
12. Ñoà thò treân coù ba thaønh phaàn: - Döôùi ñöôøng loûng: heä moät pha loûng c = k – f + 1 = 2 - Treân ñöôøng söông: heä moät pha hôi c = k – f + 1 = 2 - Vuøng giöõa hai ñöôøng: heä hai pha loûng – hôi, c = k – f + 1 = 1 1/8/2023 607010 - Chương 5 24
13. 2. HEÄ DUNG DÒCH THÖÏC TAN LAÃN VOÂ HAÏN a. AÙp suaát hôi: Trong dung dòch thöïc: Phôi thöïc Phôi theo Raoult Neáu Phôi thöïc > Phôi theo Raoult: heä sai leäch döông Neáu Phôi thöïc < Phôi theo Raoult: heä sai leäch aâm Nguyeân nhaân: fA-A fA-B fB-B 1/8/2023 607010 - Chương 5 26
14. b. Thaønh phaàn pha hôi Ñònh luaät Konovalov II Ñoái vôùi nhöõng heä coù thaønh phaàn öùng vôùi ñieåm cöïc trò treân ñöôøng aùp suaát hôi toång coäng thì pha P loûng vaø pha hôi caân baèng coù cuøng thaønh phaàn. T = const hl Ñieåm cöïc trò: xxBB= hl xxAA= dP = 0  Ñieåm ñaúng phí Dung dòch ñaúng phí A B 1/8/2023 607010 - Chương 5 28
15. 1/8/2023 607010 - Chương 5 30
16. 1/8/2023 607010 - Chương 5 32
17. Xaùc ñònh aùp suaát hôi baõo hoøa vaø nhieät ñoä soâi cuûa heä: P mmHg AÙp hôi baõo hoøa cuûa nöôùc khi soâi, laø 760mmHg 760 0 PA AÙp suaát hôi baõo hoøa chaát A theo nhieät ñoä 0 PA Nhieät ñoä soâi vaø aùp hôi baõo hoøa cuûa A khi hoãn hôïp soâi 0 T soâi heä t C 1/8/2023 607010 - Chương 5 34
18. b. Chöng caát loâi cuoán hôi nöôùc: Cô sôû cuûa phöông phaùp naøy laø duøng hôi nöôùc suïc qua moät heä chöùa moät chaát A khoâng tan trong nöôùc, loâi keùo noù ra khoûi hoãn hôïp. Aùp duïng ñeå chöng caát caùc chaát höõu cô coù nhieät ñoä soâi quaù cao, hay taïi nhieät ñoä cao noù bò phaân huyû 1/8/2023 607010 - Chương 5 36
19. Ta quan taâm löôïng hôi nöôùc toái thieåu ñeå chöng caát ñöôïc moät kg chaát A, tính nhö sau: PMP0018 g==HOHOHO2 . 2 2 . HO2 00 PMPMAAAA 1/8/2023 607010 - Chương 5 38
20. ÔÛ P = const: c = k – f + 1 = 2 – 2 +1 = 1 → coù 1 thoâng soá ñoäc laäp 0 T C H Neáu T thay ñoåi n3 b3 → x1 = f(T) T3 x2 = g(T) n2 Q2 b2 T2  Giaûn ñoà (T-x) n1 Q1 T1 b1 A B 1/8/2023 607010 - Chương 5 40
21. Xeùt heä Q1 coù phaàn mol B laø b%, nhieät ñoä T1. Heä Q1 phaân thaønh hai heä n1, b1. Khi taêng nhieät ñoä, thì: T C Nhieät ñoä: T → T → T . 1 2 3 K H Ñieåm heä: Q1 → Q2 → Q3  b3 n3 b3 Ñieåm pha b: b1 → b2 → b3 T3 Ñieåm pha n: n1 → n2 → n3 n2 Q2 b2 T2 n1 Q1 Vôùi T > T3: hai heä tan hoaøn toaøn T1 b1 Tính löôïng caùc pha taïi T2: löôïngn Q b 2 = 2 2 löôïngb Q n 2 2 2 A B 1/8/2023 607010 - Chương 5 42
22. BAØI TAÄP Trang 180 – 183 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11 / 1, 9, 16 12, 14 / 10,13, 15 1/8/2023 607010 - Chương 5 44