Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Физико-химические свойства растворов. Активность. Коэффициент активности. Предельные законы. Модели растворов.





Растворы

В металлургии подавляющее число процессов протекает с участием растворов. Химически чистые вещества представляют собой лишь предельное состояние, которое никогда в действительности не наступает. Даже самые чистые вещества, получаемые в современной технике, все же содержат некоторое количество примесей, главным образом металлоидов, и по существу являются растворами.

Чаще всего в пирометаллургии имеют дело с жидкими растворами (расплавами). Расплавы чугуна, стали в черной металлургии являются растворами различных элементов в железе. В цветной и черной металлургии получают шлаки - растворы окислов, штейны - растворы сульфидов и т.д. В гидрометаллургических процессах для извлечения цветных металлов используются растворы солей, кислот, оснований.

Вспомним некоторые базовые понятия и определения из физической химии, связанные с растворами.

Растворомназывается однородная смесь, состоящая из двух или большего числа веществ, состав которой в известных пределах может меняться.

Однородными являются и химические соединения, однако их состав не может изменяться непрерывно, т.к. они подчиняются законам постоянства состава и кратных соотношений.

При образовании раствора компоненты взаимодействуя друг с другом в растворе теряют свою индивидуальность. Свойства раствора могут быть охарактеризованы термодинамическими характеристиками V, H, U, F, G и т.д. Вследствие взаимодействия между молекулами компонентов раствора термодинамические характеристики имеют смысл относить к раствору как к целому, а не к составляющим его веществам. Так, раствор характеризуется вполне определенным, поддающимся измерению объемом, однако нельзя определить, какие объемы занимают в нем отдельные компоненты. В растворе наряду с энергией взаимодействия между молекулами одного и того же компонента существует и эн. взаимодействия между молекулами различных компонентов раствора и отнести ее можно только к раствору в целом. Однако, важно охарактеризовать, какую долю вносит данный компонент в то или иное свойство раствора. Такая характеристика носит название парциальной молярной величины.



Большинство поддающихся измерению свойств может быть разделено на две группы:

* интенсивные ® не зависят от кол-ва в-ва (температура, давление)

* экстенсивные ® зависят от количества в-ва (объем, масса, U, G, H, S и т.д.).

Величины интенсивных свойств в различных частях системы стремятся к выравниванию.

Г Льюис назвал парциальной мольной величиной компонента частную производную от какой-либо экстенсивной величины gпо числу молей ni этого компонента р-ра при постоянных давлении, температуре и числе молей остальных компонентов.

Соблюдение условий, требуемых этим определением, может быть достигнуто, если, например, к весьма большому объему раствора данной концентрации при постоянных Pобщ. и T добавить 1 моль какого-либо компонента.

Например, парциальный мольный объем определяется уравнением:

Если р-р образуется из компонентов без изменения объема, то, очевидно. что парциальный мольный объем равен его мольному объему, т.е.


где (o) означает, что вещество находится в чистом состоянии.

В отличие от мольного объема величина парциального мольного объема может быть даже отрицательной, если вследствие сильного взаимодействия при добавлении компонента происходит уменьшение объема раствора.

Если при образовании раствора соблюдается аддитивность, то свойство раствора может быть выражено:

g = n1g1o + n2g2o +.....+ nigio

где gio - мольные свойства чистых веществ; ni - кол-во молей i-го компонента.

Очевидно, что в этом случае Dg = 0, т.е. образование раствора происходит из чистых компонентов без изменения свойства g.

Если, например, при образовании раствора энтальпия аддитивна, то DH = 0 и раствор образуется без теплового эффекта. Если H исходных веществ > H раствора, при его образовании происходит выделение тепла. В противоположном случае - поглощение тепла.

Среди парциальны мольных величин особое значение имеет парциальная мольная свободная энергия:

которая также часто называется химическим потенциалом - mi

Хим. потенциал, наряду с T и P является интенсивной величиной.

Равенство температур, давлений и хим. потенциалов всех компонентов в различных частях системы выражает условия термического, механического и химического равновесий.

_

Величина Gi = mi отражает тенденцию в-ва покинуть данную фазу и является мерой его рассеиваемости.

Раствор - пар. В равновесии:

При - испарение из раствора i - го компонента.

При - конденсация и переход в раствор i - го компонента.

Пусть пар - идеальный газ. Тогда хим. потенциал i-го компонента в газе равен мольной свободной энергии этого компонента в газе при давлении, равном его парциальному давлению в смеси, т.е.:

mi (газ) = = Li(T) + RT ln Pi

В равновесии: mi (р-р) = mi (газ) = Li(T) + RT ln Pi

Обозначив Li(T) как mi o получим: mi (р-р) = mi o + RT ln Pi , т.е. хим. потенциал компонента в р-ре связан с его парциальным давлением над раствором в равновесии.

Идеальные растворы

Цель термодинамической теории растворов - связать различные свойства растворов и найти способы их расчетов исходя из свойств чистых компонентов. Из-за очень сложного характера взаимодействия компонентов в растворе решение поставленной задачи в общем виде пока невозможно. Поэтому при описании систем с растворами пользуются теми или иными приближениями, на основе некоторых идеализированных представлений о растворах. На сегодняшний день известно большое кол-во самых различных подходов к описанию свойств растворов, реализованных в виде некоторых расчетных схем - моделей, многие из которых весьма сложны и требуют применения достаточно мощной вычислительной техники. Из всего количества видов идеальных растворов, известных на сегодняшний день, мы рассмотрим 2 наиболее известных и простых типа идеальных растворов:

* бесконечно разбавленные (или просто разбавленные) растворы, (далее б.р.р.);

* совершенные растворы.









Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.