КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Робота № 2/5. Визначення термодинамічної активності компонентів розчину кріоскопічним методом
Мета роботи. Визначити коефіцієнти активності розчиненої речовини та розчинника. Методика роботи. Термодинамічну активність розчиненої речовини можна визначити, якщо експериментально виміряти певну властивість розчину і скористатися для розрахунку рівнянням, що пов'язує виміряну властивість з концентрацією, замінивши в цьому рівнянні концентрацію на активність. Обов'язковою умовою при цьому є вимога, щоб згадане рівняння мало точне термодинамічне обгрунтування. Такі вимоги задовольняє рівняння (4) роботи № 2/1. Заради зручності використання його можна переписати в такій формі (1) де, згідно з рівнянням (9) роботи № 2/1, (2) а kкр - кріоскопічна стала розчинника. Інтегрування рівняння (1) пов'язано з певними труднощами. Річ у тім, що стандартний стан для розчиненої речовини (на відміну від розчинника) обирають, як правило, на основі закону Генрі, тобто таким чином, щоб активність збігалася з концентрацією в безмежно розведених розчинах. Тому "при інтегруванні в границях від 0 до m по нижній границі виникає . Для подолання цієї незручності використовується нова змінна j, яка визначається рівнянням: (3) Диференціал j дорівнює: (4) Підставивши рівняння (4) в (1), маємо: (5) або (6) При інтегруванні цього рівняння врахуємо, що в безмежно розведеному розчині , бо для такого розчину справедливою є рівність (7) з роботи № 2/1. Тоді (7) Оскільки (8) остаточно маємо: (9) Останні рівняння свідчать, що, хоча у вихідному рівнянні (1) стоїть безрозмірна активність а2, безпосередньо із кріоскопічних вимірювань визначається не раціональний коефіцієнт активності , а практичний . Інтеграл у рівнянні (9) береться графічно, як площа під кривою, побудованою в координатах j/m2 – m2 у границях від 0 до m2
Порядок роботи. Приготувати серію із шести розчинів досліджуваної речовини в інтервалі концентрацій від 0 до 4-5 m. За методикою, описаною у роботі № 2/1, визначити температуру замерзання кожного розчину, а також чистого розчинника. Розрахувати ΔT, j(за рівнянням (3)) та j/m2. Побудувати залежність величини j/m2 від моляльності розчину m2. Виміряти значення площ під кривою в інтервалах від 0 до кожної з досліджуваних концентрацій m2 (10) Розраховати lnγm та γm для кожного з розчинів. Результати експериментальних вимірювань та розрахунків звести у таблицю за формою:
Оскільки в області невеликих концентрацій відношення j/m2 часто буває сталою величиною, значення інтеграла Sm2 за такої умови дорівнює: (11) Тоді відповідно до рівняння (9) (12) Одержані результати проаналізувати з цієї позиції, зіставивши, зокрема, дані четвертої та шостої колонок таблиці. За значеннями ΔT,що містяться в другій колонці, можна також розрахувати активність розчинника а1. Для цього можна скористатись наближеним рівнянням (2) з роботи № 2/1 або дещо точнішим, яке можна одержати інтегруванням рівняння (1) з роботи № 2/1 з урахуванням температурної залежності ентальпії плавлення розчинника. Останню можна виразити рівнянням Кірхгофа: (13) де ΔHпл - ентальпія переходу 1 моля твердого розчинника в розчин з концентрацією m2 за температури Т; ΔН*ПЛ - ентальпія переходу 1 моля твердого розчинника в рідкий стан за за температури Т0; ΔСР - різниця мольних теплоємностей рідкого і твердого розчинника, наближено приймається сталою. Підставляючи рівняння (13) в (1) з роботи № 2/1 й інтегруючи, одержимо: (14) Логарифм у другому доданку можна розкласти в ряд: (15) Якщо обмежитись першими двома членами ряду, то рівняння (14) можна переписати:
(16) Якщо ж прийняти , то одержимо ще більш наближене рівняння: (17) Так, для водних розчинів ; ; . Тоді: (18) Активність розчинника а1 з рівнянь (1), (2), (14) та (18) є безрозмірною, тобто такою, що заміняє концентрацію, виражену мольними частками. Тому, розділивши її на мольну частку розчинника, можна одержати значення раціонального коефіцієнта активності . Література: [21, с. 75-86; 24, с. 363-367].
Дата добавления: 2015-05-24; Просмотров: 357; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |