Парциальные мольные свойства
Методическое пособие - Химия
Другие методички по предмету Химия
µличины, парциальный мольный объем второго компонента определяется как частная производная зависимости в том составе раствора, в котором нам желательно определить ПМС.
Тут возможны варианты: если известно уравнение зависимости, например , то для получения v 2 = нужно продифференцировать это уравнение.
Если зависимость дана в виде табличных данных, или в виде графика, то нужно определить угловой коэффициент касательной к кривой зависимости в той точке, в которой нам желательно определить ПМС.
Рис. 2. Зависимость полного объема раствора от числа молей второго компонента (p,T, n1 - const)
(23)
(24)
б) определение ПМ объемов по зависимости мольного объема раствора от состава
В этом методе имеется зависимость мольного объема раствора от состава, то есть от мольной доли, например, второго компонента, то есть v = f (N2). Как будет показано далее, эту зависимость довольно легко получить экспериментально. Запишем еще раз уравнения :
= v 1 (1- N2) + v 2 N2 (16)
(1- N2) d v 1 + N2 d v 2 = 0 (22)
Продифференцировав (16) по N2 и учтя (20), получим следующие выражения для парциальных мольных объемов компонентов бинарной смеси:
1 = v - N2 (25)
v 2 = v + (1 - N2 ) (26)
Из этих выражений следует, что для вычисления парциальных мольных объемов по этому методу необходимо определить производную в интересующей нас точке, например, графически:
.
Рис. 3. Зависимость мольного объема раствора от состава раствора
То есть для определения ПМ объема по методу мольного объема нужно получить экспериментально зависимость мольного объема раствора от состава. К ней в соответствующей точке провести касательную и определить угловой коэффициент этой касательной и по уравнениям (25) и (26) вычислить парциальные мольные объемы обоих компонентов.
В) определение ПМ объемов по методу Розебома (или по методу отрезков)
Из анализа рис.3 и уравнений (25) и (26) видно, что касательная к зависимости v = f (N2) отсекает на левой оси ординат отрезок, равный парциальному мольному объему первого компонента в растворе концентрации N2, а на правой оси - отрезок, равный парциальному мольному объему второго компонента в растворе той же концентрации.
Иногда экспериментальные зависимости таковы, что удобнее работать с зависимостью удельного объема от массовой доли :
v уд = f(?2). Метод Розебома позволяет в этом случае получить парциальные удельные объемы обоих компонентов в растворе интересующего нас состава (массовой доли). Их можно легко перевести в парциальные мольные величины.
3.Рекомендации по решению задач на эту тему
При решении задач на тему "Парциальные мольные свойства" нужно четко определить, что дано в условии: зависимость полного или зависимость мольного свойства от определенных параметров. Исходя из этого, используются разные методы определения ПМС.
Если дано полное свойство при разных числах молей одного из компонентов, то нужно определять ПМ величины по методу а).
Если даны мольные величины в зависимости от разных мольных долей одного из компонентов - то это либо метод б), либо метод в).
Иногда в задачах приведены не мольные, а удельные величины, например, не мольные, а удельные объемы раствора разных концентраций. Здесь пригодится знание соотношений связи
= v уд М, (27)
где v уд - удельный объем раствора или величина, обратная плотности массы раствора; М - мольная масса раствора данной концентрации.
Отметим, что мольная масса находится по следующей формуле:
, (28)
где M1, M2 - мольные массы чистых компонентов 1 и 2.
Приведенные в условии удельные величины нужно пересчитать в мольные и затем использовать либо метод б) либо метод в) для определения ПМС.
4. Лабораторные работы по теме "Парциальные мольные свойства компонентов бинарного раствора"
Лабораторная работа № 12.
Экспериментальное определение парциальных мольных объемов компонентов бинарного раствора
Цель работы: Экспериментальное определение ПМ объемов компонентов бинарного раствор; построение и анализ зависимостей ПМ объемов компонентов от состава раствора.
В данной лабораторной работе экспериментально определяют плотности масс водных растворов исследуемого вещества различной концентрации. Поскольку плотность массы есть величина обратная удельному объему, а удельный и мольный объемы связаны между собой, то, определив плотность массы в растворах с известной мольной долей исследуемого вещества и сделав соответствующие расчеты, можно получить зависимость v = f (N2), а затем по методу б) или в) определить ПМ объемы обоих компонентов.
Следует отметить, что многие подходящие для студенческого практикума с точки зрения неядовитости и недифицитности бинарные системы имеют практически линейную зависимость мольного объема раствора от мольной доли второго компонента и криволинейную зависимость удельного объема раствора от массовой доли второго компонента. Поэтому целесообразно экспериментальные данные представить не в координатах v N2, а в координатах v уд ?2 . Тогда, используя метод отрезков, можно определить парциальные удельные объемы обоих компонентов, а затем по формуле (27) перевести эти данные в парциальные мольные объемы.
Плотность массы жидкого раствора в данной работе определяют с помощью взвешивания тела (шарика массой mш, объемом Vш , плотностью массы ?ш ) из инертного по отношению к данному раствору материала в разных ср