Befolyásoló tényezők a oldhatósága a gázok és folyadékok
Nature gáz. Normális körülmények között, egy térfogat, például vizet képes oldani a hidrogén térfogata 0,02 0,05 oxigén térfogatát, hogy 400 térfogatrész hidrogén-klorid vagy ammónium-hidroxid 700 kötetek. A folyadékok, a jobban oldódó gáz, amely a magasabb forráspontú.
A oldószer jellegét illetően. A túlnyomó többsége a gázok, amelyek nem-poláros molekulák (H2. O2. N2, stb), feloldjuk kis poláros oldószerek (például, szerves) jobb, mint a vízben.
Hőmérsékletet. Amikor melegítjük, az oldhatóság a gázok és folyadékok hajlamosak csökkenteni. forráspontú folyadékok általában sikerül felszabadítani őket oldott gázok (m. e. végre gáztalanítás). Ahogy a hőmérséklet csökken, az oldékonyság a folyékony gázt, amelyre oldódás kíséri felszabadítása hő. Kioldódási gázok szerves folyadékok gyakran kíséri abszorpciós hő; ilyen esetekben, a hőmérséklet növelésével a oldhatósága megnő a gáz.
Nyomás. A függőség a oldhatósága a gáznyomás fejezi oldhatóságának gázok (Henry [30], 1803): az oldhatósága a gáz egy folyékony egyenesen arányos a parciális nyomás:
ahol pB - Vnad gáz parciális nyomása felületén annak megoldása, Pa;
KG - az arányossági (Henry-állandó). Pa;
xB -molyarnaya aránya oldott gáz.
Leengedi az parciális nyomása a gáz csökkenéséhez vezet annak oldhatósága. Példa - szabványos szénsavas vizet, amely főtt alatt megnövekedett szén-dioxid nyomás annak telített vizes: annak a levegővel érintkezve (amelyben a parciális nyomása a CO2 csak 0,2 Hgmm.). Az oldott szén-dioxid kiválása megkezdődik gyorsan.
Törvény oldhatósága gázok csak akkor igaz, egy meglehetősen híg oldatok, viszonylag alacsony nyomáson, és nincs kémiai kölcsönhatás molekulák oldott gáz az oldószerrel (vagy minden egyes többi).
A oldhatósága folyadékban levő folyadékokra
• korlátlan kölcsönös oldhatósága vagy elegyedés
(Toluol - benzol, etanol - víz).
• korlátozottan elegyedő (víz - dietil-észter,
• szinte teljesen oldhatatlan (higany - víz);
Ha a folyadék feloldja egymásba korlátozott, majd a kialakulását a két folyékony fázis, a nagyobb sűrűségű fázis a (telített benzin vízben oldva) lesz az alsó rétegben, és a fázis a kisebb sűrűségű (telített vizes oldat benzin) - a felső réteg. Amikor nagrevaniirastvorimost folyadékok folyadékokkal gyakran növeli, és jöhet egy időben (a kritikus hőmérsékleten oldódás), amikor a fázishatár eltűnik, és képez egyetlen folyékony fázisból (azaz. E. kétfolyadékos nevetséges vayutsya bármilyen arányú).
A kölcsönös oldó hatású folyadékok általában nem kíséri jelentős változás volumene, és így attól kicsit a nyomás, jelentősen nő csak nagyon nagy nyomáson (nagyságrendileg több ezer atmoszféra, vagy augusztus 10 Pa).
Oldékonyság A szilárd anyagok folyadékokban
Van egy hagyományos felosztás Az anyagok oldhatóságát egy konkrét oldószer egy adott hőmérsékleten lényegében oldhatatlan (kevesebb, mint 0,1 g 100 g oldószert, vagy kevesebb mint 0,001 mol / l), gyengén oldható (0,1-1 g 100 g oldószert, vagy 0,001-01 mol / l) és nagyon oldható anyag (nagyobb, mint 1 g 100 g oldószer vagy több, mint 0,1 mol / l) (lásd. 2. függelék). Növekvő hőmérséklettel a oldhatóságát folyadékokban levő szilárd általában nőtt.
Amikor az oldott anyagok vízben a rendszer térfogata kissé változik, azonban ezek oldhatósága gyakorlatilag független a nyomás.
Az ideális megoldás - az oldat keletkezik, mint egy egyszerű „fizikai” a komponensek összekeverése hiányában kémiai kölcsönhatások. Formáció egy ilyen megoldás nem kíséri termikus hatás és az a változás mennyiség (# 8710; V = 0, # 8710; n = 0). Bár a megoldások nem rendelkezik ideális tulajdonságokkal, a viselkedése sokan írják le kielégítően használja ezt a modellt.
6.6. A viselkedés a megoldás:
A gőznyomás az oldat felett. Ezen a hőmérsékleten a gőz nyomását minden egyes folyadék - állandó. Amikor folyékony oldószerben feloldva egy nem illékony anyagok a telített gőz nyomása a folyadék csökken. Így a telített gőz nyomása az oldat felett nem illékony anyag mindig alacsonyabb, mint a tiszta (egyedi) az oldószert ugyanazon a hőmérsékleten. A különbség ezen értékek az úgynevezett le-nyomást az oldószer gőz az oldat feletti (vagy csökkenő gőznyomás az oldat). Az arány a ez a csökkentés a telített gőz nyomása az oldószer több mint tiszta oldószer úgynevezett relatív csökkentő oldószer gőznyomása az oldat feletti:
ahol p0 - telített gőz nyomása az oldószer több mint tiszta oldószert;
p - oldószer gőznyomása az oldat felett.
Francia fizikus Raul [31] 1887-ben létrehozott egy törvényt összekötő csökkentő oldószer gőznyomása feletti híg oldatok a nem-elektrolitok koncentrációk: csökkentő relatív telített gőz nyomása az oldat felett egyenlő a móltörtje oldott anyag. A matematikai kifejezése Raoult-törvény:
ahol xB - móltörtje oldott anyag B.
A jelenséget az oldatot csökkentése a telített gőz nyomása elvéből következik a Le Chatelier [32]: Ha a rendszer egyensúlyban van, befolyása kívülről megváltoztatásával egy paramétert, az egyensúlyi tolódik olyan irányban, amely segít az egyensúly helyreállítása érdekében.
Képzeljünk el egy egyensúlyt folyadék, például víz, és annak gőz. Ez az egyensúly, amely megfelel egy bizonyos gőznyomás lehet alábbi egyenlet fejezi ki
Ha most vízben oldódnak egy anyag mennyisége, a víz koncentrációja molekulák a folyékony csökken, és megy folyamatot, a növelése, - páralecsapódás. Egy új egyensúlyi állapot jön létre alacsonyabb nyomáson gőz.
A fagyasztás és a forráspont megoldásokat. Net (egyéni) anyagok jellemzi szigorúan határozott átmeneti hőmérsékletek az egyik állapotból a másikba (forráspontja fp .. Tplav olvadáspontja vagy kristályosítással). Normál légköri nyomáson (101,325 kPa), és tplav víz forráspontja, illetőleg 0 és 100 ° C-on
A jelenléte oldott anyag emeli a forráspont hőmérséklete, és csökkenti a fagyáspont az oldószer, és ez erősebb, a koncentráltabb oldat. A legtöbb sluchaov kristályosodik az oldatból (a fagyasztás) vagy forr (visszafolyató hűtő alkalmazásával) az csak oldószer, ahol a koncentrációja az oldat a fagyasztásos vagy forráspontú növekszik. Ez viszont azt eredményezi, hogy egy még nagyobb növekedés a forráspont és fagyáspontcsökkenés. Így, az oldat nem kristályosodik, és forr adott hőmérsékleten, és egy bizonyos hőmérséklet-tartományban. A hőmérséklet a kristályosodás kezdetének és a kezdeti forráspontja említett megoldás annak fagyáspontja és forráspontja.
A különbség a forráspontja az oldathoz, és a tiszta oldószer megoldás az úgynevezett növekedése a forráspont (# 8710; B. P.). A hőmérséklet-különbség fagyáspontja között a tiszta oldószer és az oldatot nevezzük oldat csökkenti a fagyasztási hőmérséklet (# 8710; tzam). Jelöli - fagyasztás és forráspontok a tiszta oldószer, és - a kristályosítás és a forráspontja a megoldás, van:
Bármilyen folyadékot forrni kezd a hőmérséklet, amelyen a gőz nyomás elér egy értéket a külső nyomást. Például, a víz nyomás alatt a 101,325 kPa forr 100 ° C-on, mert ezen a hőmérsékleten a nyomás a gőz csak egyenlő 101,325 kPa. Ha a vízben oldott bármilyen nem-illékony anyag, annak gőznyomása csökken. Ahhoz, hogy a gőz nyomását a kapott oldat 101,325 psi, olyan megoldást kell fölé melegítjük 100 ° C-on Ezért, a forráspontja az oldat mindig magasabb, mint a tiszta oldószer forráspontja.
A kristályosítást a kibocsátásával összefüggő hőmennyiség egyenlő a fúziós hő, valamint a tiszta folyadékok áramló állandó hőmérsékleten, a kristályosodási hőmérséklet a Tm olvadási hőmérséklete alapján határozzuk meg .Poslednyaya Clapeyron egyenlet [33] -Klauziusa [34]:
ahol p - nyomás;
Vl és VTV - fajlagos térfogata a folyékony és szilárd fázis, illetve;
LPL fajhője olvadó (fázisátmenet).
Emelése és süllyesztése a forrás hőmérsékletén a fagyáspont az oldatok megfelelnek a Le Chatelier elve. Tegyük fel, egyensúly van a folyadék és szilárd fázis, például egyensúly folyékony víz - jég 0 ° C-on Meg lehet alábbi egyenlet fejezi ki
Amikor vízben oldjuk, egy bizonyos mennyiségű anyag, a víz koncentrációja molekulák a folyékony csökken, és megy folyamatot, a növelése, - olvadó jég. Annak érdekében, hogy egy új egyensúly van szükség, hogy csökkentse a hőmérsékletet.
F. Raoul a 1882-1888 gg. Azt találták, hogy a híg oldatok a nem-elektrolitok forráspont magassági és fagyáspontcsökkentő arányos a koncentrációja az oldat:
ahol v - molal koncentráció (molalitás);
E és K - ebulioskopicheskaya [35] és a oszmométerek [36] konstansok,
Ez csak attól függ, az oldószer jellegétől. de nem a természet
Víz oszmométerek állandó Kravna 1,85 ebuliosko-scopic konstans E 0,52. A C6 H6 benzolt K = 5,1. E = 2,57; ecetsav CH3COOH K = 3,9. E = 3,07.
Forrási hőmérsékletén mérések és fagyasztás alapuló megoldásokat ebulioskopichesky és oszmométerek meghatározására szolgáló módszerek molekulatömegű anyagok.
Raoult törvénye vonatkozik az ideális végtelenül híg oldatban, alkalmazása csak a valós megoldást a több, annál magasabb a koncentráció.
Diffúzió. A megoldás egy olyan homogén (egyenletes) rendszer. A az oldott anyag szemcséinek és az oldószer kuszált termikus mozgás és egyenletesen eloszlik a teljes oldat térfogatát. Ha hengerben helyezzük el koncentrált oldatot egy anyag, mint például a cukor, és óvatosan jégre a tetején egy réteg hígított cukoroldat, a cukor és a víz először egyenetlenül oszlik szét a bulk oldattal. Azonban, egy idő után egy molekula cukor és ismét vízzel egyenletesen oszlik el a folyadék térfogata. Ez azért van, mert a cukor molekulák véletlenszerűen mozgó behatolnak mind koncentrált oldatot híg oldata, és az ellenkező irányban; de techenielyubogo ideig a töményebb oldat kevésbé koncentrált cukor molekulák nagyobb lesz, mint a híg oldatot koncentrált. Hasonlóképpen, a vízmolekulák különböző irányba mozdul el, hanem egy híg oldatban gazdagabb vízben, a koncentrált oldat megfelel több molekula vízzel, mint az azonos időben át a fordított irányban. Így, egy irányított mozgását a koncentrált cukoroldat, hígított, és a víz - a híg oldatot koncentrált. Mindegyik anyagot átvisszük ugyanazon a helyen, ahol a koncentráció kisebb. Ez a spontán folyamat anyagátadási ami kiegyenlítését koncentráció nazyvaetsyadiffuziey.
A kezdeti diffúziós néhány a rendezés az eloszlása vegyületek (legmagasabb koncentráció az egyik része a rendszernek és az alacsony - a többi) helyébe teljes véletlenszerűséget azok eloszlása.
Diffúziós figyelhető meg, ha öntjük üveghengerbe egy színű oldatot, például KMnO4-oldatot. és a tetején ügyelve, hogy ne okozzon a keverést, adjunk hozzá vizet. Ez lesz az első látható éles határ, de ez fokozatosan erodálódott; egy idő után az oldott anyag egyenletesen oszlik el az oldat térfogata és az összes folyadékot vesz az azonos színű.
Ebben a példában, az oldószer és az oldott anyag részecskék diffundálnak ellentétes irányban. Egy ilyen esetben az úgynevezett számláló vagy kétirányú diffúzió. Egyébként ez lesz a helyzet, ha tesz egy félig áteresztő membrán, amelyen keresztül az oldószer a két megoldás között folyhat, és az oldott anyag - nincs. Például, ha a porózus henger impregnált agyag réz-szulfát-oldatot készítünk réz-szulfát, majd merítsük oldatban hexacianoferrát (II) kálium, a pórusok a henger ülepedést réz hexacianoferrát:
Az így kezelt agyag henger tulajdonságainak féligáteresztő partíció; a falán keresztül a víz molekulák is át, de oldott részecskék számukra át nem eresztő.
Ha egy ilyen henger öntsünk oldatot egy anyag, mint például a cukor, és a henger vízbe merülő, az összefonódás kiegyenlítési kerül sor csak mozgása miatt a vízmolekulák. Újabb több diffúz oldatban, mint a hátsó, így az az oldat térfogatát fokozatosan növeli és csökkenti a cukor koncentrációja. Ez az egyoldalú diffúziós egy féligáteresztő membránon keresztül nazyvaetsyaosmosom.
A szerepe a ozmózis növényi és állati élet. sejtfalak könnyen átereszti a vizet, de szinte átjárhatatlan oldott anyagok az intracelluláris folyadékban. Behatol a sejtekbe, a víz létrehoz egy pozitív nyomást rájuk, ami egy kicsit húzódik a membrán a sejtek, és fenntartja azokat a feszült állapotban vannak, hogy azokban a szervekben a növény, mint a fű szárakat, leveleket, virágszirmok, rugalmasak. Ha a növény vágják, a víz mennyisége a párolgás miatt a sejten belüli folyadékok csökken, csökken a Shell sejtek válnak petyhüdt - növény mar. Ha elkezd elhervadnak a növény, hogy a vízben, ozmózis kezdődik. sejtmembrán ismét húzza és növényi veszi az ugyanabban a formában.
Ozmózis egyik oka az emelkedés a víz a szár a növény, sejt táplálkozás, és sok más jelenség.
Ha elhelyezett eritrociták (vörösvértestek) csapvízben, el nem tört, mivel a só koncentrációja a vörösvértestek képest szignifikáns vizet, ahol vannak gyakorlatilag hiányzik. Mivel a ozmózis víz belép a sejtbe szaggatja szét őket. Ezért, gyógyszerek intravénás adagolásra állítjuk elő tiszta vízben, és a különleges (fiziológiás) sóoldatban NaCl.
Ozmotikus nyomás (p) - a belső nyomás az oldott anyag számszerűen egyenlő a külső nyomással, hogy kell alkalmazni, hogy állítsa le az ozmózis; ez függ a hőmérséklet és a koncentráció, de nem természetétől függ az oldott anyag, sem a oldószer jellegét illetően. Ez a függőség van't Hoff [38] (1886) összehasonlították a viselkedését egy ideális gáz:
ahol p - ozmotikus nyomás, kPa;
a -molyarnaya oldat koncentrációja (molaritása) mol / l;
R - a moláris gázállandó 8,314 J / (mol # 8729; C);
T - abszolút hőmérséklet az oldat termodinamika.
A leíró egyenletet van't Hoff-törvény, lehetővé teszi, hogy legnagyobb ozmotikus nyomása az oldat, hogy meghatározzuk Móltömeg (és így a relatív molekulatömeget) oldott anyagok: