двухкомпонентные жидкие смеси
Мы рассмотрим три разновидности двухкомпонентных жидких смесей, а именно: 1) полностью смешивающиеся жидкости (например, воду и этанол), 2) частично смешивающиеся жидкости (например, воду и бутан-1-ол), 3) несмешивающиеся жидкости (например, воду и масло).
полностью смешивающиеся жидкости
Такие жидкости полностью растворяются одна в другой в любых отношениях, образуя гомогенную смесь, или раствор. Мы начнем ознакомление со свойствами таких систем с рассмотрения модели идеального раствора, а затем покажем, как свойства реальных, или неидеальных, растворов отклоняются от предсказываемых в рамках данной модели. Хотя ни один из известных растворов не является полностью идеальным, некоторые растворы обладают свойствами, близкими к идеальным. В качестве примера подобных растворов укажем раствор бензола и метилбензола (толуола); жидкую смесь азота и кислорода, а также смесь алканов, например, в сырой нефти. Идеальным считается раствор, который обладает следующими свойствами:
- 1) между молекулами одного компонента раствора и молекулами разных компонентов действуют одинаковые силы межмолекулярного притяжения. Молекулы одного компонента практически не облегчают и не затрудняют переход в паровую фазу молекул другого компонента;
- 2) смешивание двух компонентов раствора не сопровождается изменением энтальпии;
- 3) объем смеси двух компонентов (раствора) в точности равен сумме их объемов до смешивания.
Идеальные растворы подчиняются закону Рауля. Согласно закону Рауля, парциальное давление пара (рА) компонента А, находящегося в растворе, равно произведению давления пара чистого компонента А (рА) и мольной доли (хА) этого компонента в растворе.
Для идеального раствора, состоящего из двух компонентов А и В, закон Рауля выражается следующими двумя формулами:
Пар идеального раствора может рассматриваться как идеальный газ, а в таком случае к нему должен быть применим закон Дальтона (см. разд. 3.1). Следовательно, полное давление пара (р) рассматриваемого двухкомпонентного раствора равно сумме парциальных давлений пара каждого компонента:
Отсюда следует, что
Суммарное давление пара двухкомпонентного раствора и парциальное давление пара более летучего компонента увеличиваются с возрастанием мольной доли более летучего компонента в растворе. Одновременно с этим парциальное давление пара менее летучего компонента раствора уменьшается. Это показано на рис. 6.10.
Более летучим компонентом раствора является тот, молекулы которого обладают большей способностью переходить в паровую фазу. Поэтому более летучий компонент имеет более высокое давление пара. Отметим, что состав двухкомпонентного раствора можно выразить через мольную долю одного из его компонентов, А либо В, поскольку
х*а + хb = 1
Отметим также, что
Оглавление: