Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Как было отмечено ранее, выражениепригодно для любых растворов, и для реальных растворов. Льюис предложил отношение pi /poi обозначать через ai и называть термодинамической активностью. Итак для реального раствора: Так как , то активность компонента в растворе с мольной долей xi может быть определена по измерению парциального давления насыщенного пара компонента над раствором. Активность – это такая концентрация данного компонента в идеальном растворе, при которой он в последнем имеет такой же химический потенциал, что и в реальном растворе. Введенная Льюисом (1907) новая функция состояния – активность не раскрывает причин отклонения данного раствора от идеального поведения. Она только упрощает формальное математическое описание термодинамически неидеальных растворов. Следует отметить, что понятие активности очень важное обобщение и активность вещества в многокомпонентной системе можно измерить или вычислить, даже если оно нелетуче. Кроме активности в термодинамике реальных растворов вводится коэффициент активности . Поскольку то коэффициент активности (точнее RT ln γi) представляет собой работу переноса 1 моля i –ого компонента из идеального раствора в данный реальный раствор. Итак для неидеальных растворов где - химический потенциал компонента в стандартном состоянии, когда ai =1, является функцией только температуры и давления, тогда как γι –функция не только температуры и давления, но и концентрации. Чтобы дополнить определение коэффициента активности γι необходимо указать условия, при которых γι становится равным единице. Это можно сделать двумя способами, поскольку при хι → 1 мы приближаемся к закону Рауля, при хι →0 к закону Генри.
Таким образом, используют два способа выбора стандартного состояния: симметричный и несимметричный. Способ 1 (симметричный). За стандартное состояние каждого компонента принимается состояние чистого вещества и в этом состоянии активность каждого компонента принимается равной 1, т.е. коэффициент активности γι → 1, когда хι → 1, тогда равен мольной энергии Гиббса чистого компонента i при данных температуре и давлении. Этот способ применяется, когда агрегатное состояние раствора совпадает с агрегатными состояниями его компонентов при данной температуре. Способ 2 (несимметричный) Этот способ удобно использовать, когда нельзя изменять мольные доли некоторых компонентов вплоть до единицы, например, для растворов газов или твердых тел в жидкостях. Тогда для растворителя и растворенного вещества принимаются разные условия: γ1 (растворитель) → 1 при х 1 (растворитель) → 1 а коэффициент активности растворенного вещества приближается к единице, когда его концентрация приближается к нулю γ2 (р-рен. в-во) → 1 при х 2 (р-рен. в-во) → 0 Далее I: если γ1 = 1 при хi = 1, то и при любых хi:
pi = γi xi poi cледовательно при и выражение переходит в закон Рауля. II. если при (константа Генри) и pi → ki xi при xi → 0, а при любых xi pi = γi ki xi Пример: растворы ацетон – эфир при 30 0С, р в торр
* -константа Генри
Как видно из таблицы симметричный способ показывает, что имеются в наличии положительные отклонения от закона Рауля, а последняя колонка показывает отклонение от закона Генри. 10.3. Интегральные и парциальные мольные величины. Будем задавать состояние системы и ее массу с помощью выбора в качестве переменных Т, р, п1…..пк. Пусть Z - некоторая экстенсивная термодинамическая величина (Z= U, H, F, G, S, V, Cp, CV и др.), тогда при вышеуказанном выборе независимых переменных Z = Z (T, p, n1……nk) Определим теперь парциальную мольную величину соотношением: Величина характеризует изменение функции Z при добавлении к бесконечно большому количеству системы 1 моля i – ого компонента в условиях постоянства Т, р и чисел молей других компонентов. Поскольку речь идет об очень большой (бесконечно большой) системе, состояние ее при внесении 1 моля компонента остается неизменным (можно было бы рассматривать процесс добавления бесконечно малого количества i –ого компонента к системе конечного размера, но перейти к изменению функции Z в расчете на 1 моль добавляемого компонента i). При xi = 1 парциальная мольная величина Z обращаетсяв мольную величину Z для индивидуальноговещества i. Всистеме, содержащей несколько компонентов, величина определяется не только природой i –ого компонента, но и свойствами системы в целом по той причине, что молекулы i –ого компонента взаимодействуют с молекулами других компонентов;в неявном виде величина учитывает все изменения, происходящие в системе при внесении i –ого компонента. Парциальная мольная величина – функция состояния системы и может быть представлена как = (T, p, x1……xk-1) Заметим, что производная от экстенсивной функции по числу молей i –ого компонента является парциальной мольной величиной только в случае постоянства вышеуказанных независимых переменных:
Химический потенциал компонента μi может быть представлен производной от различных термодинамических функций но только последняя производная является парциальной мольной величиной, . Экстенсивные свойства – однородные функции первого порядка относительно чисел молей компонентов, и по теореме Эйлера для однородных функций
Поскольку полный дифференциал Z
и то легко получить обобщенное уравнение Гиббса-Дюгема: Если , в частности если , то и при Между парциальными мольными величинами существуют те же соотношения, что и между интегральными, например, Будем рассматривать в дальнейшем бинарную систему (наиболее частый случай) и пусть общее количество вещества в системе 1 моль, т.е. тогда и , а поскольку Для бинарной системы Z = Z (T, p, xi) и С другой стороны Сравнив оба выражения, имеем Кроме того Функцией смешения называется изменение Z при образовании раствора из чистых компонентов. Для 1 моля раствора Заметим, что для чистого компонента Парциальная мольная функция смешения Очевидно, что Для бинарной системы Очевидно, что касательная в точке х1 к зависимости интегральной от х1 отсекает на ординатах х1 = 0 и х1 = 1 отрезки, равные соответственно и Выведем еще одну важную формулу. Обозначим через А некоторую функцию смешения , тогда уравнение Гиббса-Дюгема дает: Левый интеграл дает в точке х2, правый после взятия по частям: или и т.е. измерив парциальную мольную функцию смешения можно сразу вычислить и интегральную величину. Заметим, что при вычислении химического потенциала компонента по измеренной активности другого удобнее интегрировать коэффициент активности поскольку его логарифм при xi → 0 не стремится в бесконечность Избыточной функцией смешения называется разность между функцией смешения рассматриваемого раствора и идеального раствора той же концентрации.
|