Парциальные мольные свойства
Методическое пособие - Химия
Другие методички по предмету Химия
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ"
Методические указания
для студентов дневной формы обучения
химико-технологического факультета
и факультета строительного материаловедения
Изучение раздела курса физической химии
"Парциальные мольные свойства"
Екатеринбург 2005
УДК 541.1
Составитель Степановсикх Е.И.
Изучение раздела курса физической химии "Парциальные мольные свойства": методические указания для самостоятельной работы по курсу физической химии / Екатеринбург.: УГТУ-УПИ, 2005. 20 с.
Данные методические указания объединяют в себе теоретический материал по теме "Парциальные мольные свойства", рекомендации по решению задач на эту тему, а также рекомендации по проведению лабораторной работы, посвященной экспериментальному определению парциальных мольных объемов компонентов бинарного раствора. Такое объединение теоретического материала и его проработки на практических и лабораторных занятиях является целесообразным, так как описывает проблему в едином стиле, в единых обозначениях, без повторов, которые неизбежно получаются, если методические указания для практики и для лабораторных работ издавать по отдельности.
Это пособие основано на материале ряда учебников и учебных пособий, список которых приведен в конце работы.
Библиогр.: 8 назв. Табл.
ГОУ ВПО "Уральский государственный
технический университет - УПИ", 2005
парциальный мольный раствор бинарный
1. Теоретические сведения о парциальных мольных свойствах компонентов раствора
Рассмотрим чистое вещество k и обозначим в общем виде любое полное экстенсивное свойство этого чистого вещества k как , а мольное свойство чистого вещества k как , причем
(1)
Далее рассмотрим раствор, образованный из двух чистых веществ. Примем для простоты, что эти вещества при образовании раствора имели одинаковое агрегатное состояние и находились при одних и тех же температуре и давлении. В растворе это уже будут не чистые вещества 1 и 2 , а компоненты 1 и 2. До образования раствора состояние компонента 1 определялось состоянием его молекул, атомов, атомных групп, силами взаимодействия между этими частицами. Обозначим эти силы в общем виде . Аналогично, можно утверждать, что состояние второго компонента в чистом виде определялось силами межмолекулярного взаимодействия .
При образовании раствора (компоненты просто смешиваются, они не реагируют друг с другом), вследствие того, что компоненты 1 и 2 разной молекулярной природы, неизбежно возникают силы межмолекулярного взаимодействия типа . Следовательно, состояние компонентов, определяемое этими новыми межмолекулярными силами будет в смеси иным, чем в каждом чистом компоненте. И свойства компонентов в смеси будут иными, чем эти же свойства у чистого вещества.
Состояние компонента k в растворе нельзя описать функциями, отвечающими чистому компоненту k. Для описания свойств компонента в растворе используют парциальные мольные свойства компонента.
Обозначим полное экстенсивное свойство раствора, образованного компонентами в общем виде как . Тогда мольное экстенсивное свойство раствора будет обозначаться как , причем
(2)
Согласно вышеприведенным рассуждениям
, (3)
И полное экстенсивное свойство раствора нужно вычислять не на основании суммы полных свойств чистых компонентов, а на основании суммы вкладов, вносимых каждым компонентов раствора.
Вклад компонента k в любое экстенсивное свойство E раствора определяется его парциальной мольной (ПМ) величиной , равной
(4)
ПМ свойство компонента k в растворе - это частная производная полного свойства по числу молей этого компонента при постоянстве давления, температуры и числа молей других компонентов.
Как можно представить неизменность количества всех компонентов, за исключением k-го, если изменение количества одного компонента раствора обязательно приводит к изменению состава раствора.
Постоянство количественного состава можно осуществить двумя способами: 1) прибавить 1 моль компонента к бесконечно большому количеству раствора данного состава; 2) прибавить к конечному количеству раствора бесконечно малое количество компонента и пересчитать полученное изменение свойств на 1 моль прибавленного вещества. Найденное таким образом изменение свойства (обязательно при постоянстве давления и температуры) называется парциальной мольной величиной (Льюис, 1907г.).
Поясним сказанное на следующих схематических рисунках. Пусть в емкости находится бесконечно большое количество жидкости.
А) жидкость - чистая вода. Добавили 1 моль воды.
Изменение объема при этом
= 18 cм3.
V =18 cм3/моль
- это мольный объем чистой воды
б) жидкость - чистая вода. Добавили 1 моль этанола.
Изменение объема при этом
= 54 cм3.
V = 54 cм3/моль
- это парциальный мольный объем спирта в воде
в) жидкость - водный раствор этанола с мольной долей спирта N2 . Добавили 1 моль этанола.
54 cм3 18 см3
- это ПМ объем спирта в растворе с мольной долей спирта N2
Очевидно, что величины ПМ объемов не будут оди?/p>