Bài giảng Hóa lý - Chương 5: Dung dịch cân bằng lỏng hơi

Chöông V:

DUNG DÒCH

CAÂN BAÈNG LOÛNG HÔI

I.Ñaïi cöông veà dung dòch

II.Söï hoøa tan cuûa chaát khí trong chaát loûng

III.Söï hoøa tan cuûa chaát loûng trong chaát loûng

Caân baèng loûng – hôi

I. ÑAÏI CÖÔNG VEÀ DUNG DÒCH

 Dung dòch laø hoãn hôïp ñoàng theå cuûa hai hay

nhieàu chaát hoaøn toaøn troän laãn vaøo nhau.

⚫ Dung dòch loûng

⚫ Dung dòch raén

 Dung dòch goàm:

⚫ Dung moâi Kyù hieäu 1 (x₁)

⚫ Chaát tan Kyù hieäu i = 2, .. n (x_i)

5/1/2022

607010 - Chương 5

2

PHAÂN LOAÏI DUNG DÒCH

⚫ Dung dòch lyù töôûng:

Caùc caáu töû coù tính chaát lyù, hoùa gioáng nhau

→löïc töông taùc gioáng nhau:

f_A-A= f_B-B= f_A-B

→Taïo dung dòch khoâng gaây hieäu öùng:

U = 0; H = 0; V = 0

→Tuaân theo caùc phöông trình lyù töôûng, nhö

_i=_i^o+ RTlnx_i

5/1/2022

607010 - Chương 5

3

⚫ Dung dòch lyù töôûng:

5/1/2022

607010 - Chương 5

4

⚫ Dung dòch voâ cuøng loaõng: x₁→ 1, x_i→ 0

→Tuaân theo caùc phöông trình lyù töôûng, nhö:

- Ñònh luaät Henry,

- Ñònh luaät Raoult,

- _i=_i^o+ RTlnx_i

⚫ Dung dòch thöïc (khoâng lyù töôûng):

Löïc töông taùc khaùc nhau: f_A-A f_B-B f_A-B

→taïo thaønh dung dòch U  0; H  0; V  0

→Khoâng tuaân theo caùc phöông trình lyù töôûng,

phaûi söû duïng hoaït ñoäâ: _i= _i^o+ RTlna_i

5/1/2022

607010 - Chương 5

5

II. SÖÏ HOØA TAN CUÛA CHAÁT KHÍ

TRONG CHAÁT LOÛNG

 Söï hoøa tan cuûa chaát khí trong chaát loûng phuï

thuoäc vaøo caùc yeáu toá:

⚫Baûn chaát dung moâi vaø chaát tan

⚫Aùp suaát

⚫Nhieät ñoä

 Quaù trình hoøa tan cuûa chaát khí trong chaát

loûng goàm caùc giai ñoaïn:

⚫Ngöng tuï khí thaønh loûng

⚫Pha loaõng chaát tan trong dung dòch

⚫Solvat hoùa chaát tan bôûi dung moâi

5/1/2022

607010 - Chương 5

6

 Xeùt söï caân baèng:

Khí i = Dung dòch (baõo hoøa i)

Caùc thoâng soá caàn bieát ñeå xaùc ñònh traïng thaùi cuûa

heä: x_i, T, P

Baäc töï do: C = k – f + 2 = 2

➔ x_i= f (T, P)

⚫Khi T= const: x_i= f (P)

⚫Khi P= const: x_i= f (T)

5/1/2022

607010 - Chương 5

7

1. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA AÙP SUAÁT ÑEÁN SÖÏ

HOØA TAN CUÛA KHÍ TRONG CHAÁT LOÛNG

Khí i (P_i) = Dung dòch (noàng ñoä x_i)

Haèng soá caân baèng:

x_i

K_P=



P

i

Ñònh luaät Henry

ÔÛ nhieät ñoä khoâng ñoåi, ñoä hoaø tan cuûa moät khí trong

moät chaát loûng tæ leä aùp suaát phaàn treân pha loûng.

x_i= k_H.P_i

vôùi k_Hlaø haèng soá Henry, chæ phuï thuoäc nhieät ñoä.

5/1/2022

607010 - Chương 5

8

Ñònh luaät Henry chæ thaät ñuùng cho dung dòch lyù

töôûng

Vôùi dung dòch thöïc:

- Ñònh luaät Henry chæ ñuùng khi aùp duïng cho caùc

chaát tan deã bay hôi dung dòch voâ cuøng loaõng

ñoä tan coù theå bieåu dieãn theo caùc noàng ñoä khaùc

nhau

- Dung dòch coù noàng ñoä cao thì phaûi söû duïng hoaït

ñoä.

söû duïng phöông trình thöïc nghieäm cuûa ñoä tan

S = a + b.P + c.P²

5/1/2022

607010 - Chương 5

9

Ñònh luaät Siverts

Trong ngaønh luyeän kim, caùc khí tan vaøo kim loaïi

loûng döôùi daïng nguyeân töû:

X₂(k) → 2X

x_i²

K_P=

Haèng soá caân baèng:

P

i



x_i= K.P = k_H. P

i

5/1/2022

607010 - Chương 5

10

2. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA NHIEÄT ÑOÄ ÑEÁN SÖÏ

HOØA TAN CUÛA KHÍ VAØ RAÉN TRONG

CHAÁT LOÛNG.

Xeùt caân baèng:

Khí i  Dung dòch (noàng ñoä x_i) + H₁

Raén i  Dung dòch (noàng ñoä x_i) + H₂

Haèng soá caân baèng:

x_i(dungdòch)

x_i(khí / raén)

K_X=

= x_i(dungdòch)

5/1/2022

607010 - Chương 5

11

AÙp duïng phöông trình ñaúng aùp Van’t Hoff:

(3.19a)

ln K

H







_P

X

=





T

RT²

Chaát i hoaø tan theo caùc giai ñoaïn:

_{(khí ,raén)}→ i_loûng→ i _dd

i

, neân:

H₁= _{ngöng tuï}+ H_{pha loaõng}+ H_{solvat hoaù} _{ngöng tuï}= _i

H₂= _{noùng chaûyï}+ H_{pha loaõng}+ H_{solvat hoaù} _{noùng chaûyï}= _i

ln x 

 

i

Phöông trình Sreder

moâ taû haøm x_i= f(T)

=

 

T RT²



 _P

5/1/2022

607010 - Chương 5

12

x_i

^T_i

^dlnxⁱ⁼ _R^{. dT}

Tích phaân, ta ñöôïc:

T²

x_i=1

T₀

 

−_i

1 1

ln x_i=

−



 

R T T₀

 

vôùi _i= const vaø P = const.

T_o: laø nhieät ñoä ngöng tuï (noùng chaûy) cuûa chaát i

nguyeân chaát

➔ ôû T = T₀, x_i= 1

 AÙp duïng ñeå tính ñoä hoøa tan cuûa chaát khí neáu

bieát T_svaø _ngömgtuï

5/1/2022

607010 - Chương 5

13

III. SÖÏ HOAØ TAN CUÛA CHAÁT LOÛNG

TRONG CHAÁT LOÛNG

CAÂN BAÈNG DUNG DÒCH

LOÛNG – HÔI

Troän hai chaát loûng vaøo nhau xaûy ra 3 tröôøng hôïp:

- Hoaøn toaøn tan laãn vaøo nhau,

- Hoaøn toaøn khoâng tan laãn vaøo nhau

- Tan coù giôùi haïn

5/1/2022

607010 - Chương 5

14

1. HEÄ DD LYÙ TÖÔÛNG TAN LAÃN VOÂ HAÏN

Xeùt dung dòch hai chaát A, B caân baèng vôùi

hôi cuûa A, B

Caùc thoâng soá caàn bieát ñeå xaùc ñònh traïng thaùi cuûa

heä:

x_B^l

x^h

, , T, P

B

→Hai trong boán

thoâng soá laø ñoäc laäp.

Baäc töï do: C = k – f + 2 = 2

x^h= f x^l;P = g x^l

⚫Khi T= const → c=1:

( )

B

x^h= f x^l;T = g x^l

⚫Khi P= const → c=1:

( )

B

5/1/2022

607010 - Chương 5

15

a. AÙp suaát hôi, ñònh luaät Raoult:

Ñònh luaät Raoult

AÙp suaát hôi baõo hoaø cuûa moãi caáu töû tæ leä

thuaän vôùi phaàn mol cuûa noù trong dung dòch.

P = k.x^l_i

i

x^l_i=1→ P = P^o→ k = P^o

Heä moät caáu töû:

i

P = P^o.x^l

i

i i

5/1/2022

607010 - Chương 5

16

Ñònh luaät Raoult ñuùng cho dung dòch lyù töôûng

Ñoái vôùi dung dòch thöïc:

- Ñònh luaät Raoult ñuùng cho dung moâi cuûa

dung dòch voâ cuøng loaõng,

- Ñònh luaät Henry ñuùng cho chaát tan.

5/1/2022

607010 - Chương 5

17

b. Giaûn ñoà aùp suaát-thaønh phaàn:

x^h= f x^l;P = g x^l

⚫Khi T= const → c=1:

( )

B

Xeùt dung dòch hai caáu töû_PA vaø B

0 l

P_A= P .x

A A

P _B⁰

0 l

P_B= P .x

B B

(3)

P = P_A+ P_B

(1)

P ⁰_A

0 l

= P .x + P_B⁰.x^l_B

A A

(2)

= P⁰. 1− x^l+ P⁰.x^l

( )

A

B

A

xB

B

P = P_A⁰+(P_B⁰−P_A⁰).x_B^l



5/1/2022

607010 - Chương 5

18

c. Thaønh phaàn pha hôi - Ñònh luaät Konovalov

x_B^hn_B^hP_B

Theo ñònh luaät Dalton:

= =

x_A^hn_A^h

P_A

Keát hôïp ñònh luaät Raoult 

x_B^hP_B⁰x_B^lx_B^l

= . = .

Ñònh luaät Konovalov-I

x_A^hP_A⁰x_A^lx_A^l

P_B⁰

goïi laø heä soá taùch hay heä soá chöng caát

_{B/ A}=

P_A⁰

5/1/2022

607010 - Chương 5

19

Caùc heä quaû

+ Thaønh phaàn pha hôi ñoàng bieán thaønh phaàn

pha loûng.

+ Thaønh phaàn chaát deã soâi trong pha hôi lôùn

hôn trong pha loûng.

5/1/2022

607010 - Chương 5

20