Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Физическая и коллоидная химия

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Растворимость газов в газах

Газообразное состояние вещества характеризуется слабым взаимодействием между частицами и большими расстояниями между ними. Поэтому газы смешиваются в любых соотношениях. (При очень высоких давлениях, когда плотность газов приближается к плотности жидкостей, может наблюдаться ограниченная растворимость.) Газовые смеси описываются законом Дальтона: общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений всех входящих в нее газов

Растворимость газов в жидкостях

Растворимость газов в жидкостях зависит от ряда факторов: природы газа и жидкости, давления, температуры, концентрации растворенных в жидкости веществ (особенно сильно влияет на растворимость газов концентрация электролитов).

Наибольшее влияние на растворимость газов в жидкостях оказывает природа веществ. Так, в 1 л воды при t = 18°С и р = 1 атм растворяется 0,017 л азота, 748,8 л аммиака или 427,8 л хлороводорода. Аномально высокая растворимость газов в жидкостях обычно обусловливается их специфическим взаимодействием с растворителем — образованием химического соединения (для аммиака) или диссоциацией в растворе на ионы (для хлороводорода). Газы, молекулы которых неполярны, растворяются, как правило, лучше в неполярных жидкостях, и наоборот. Зависимость растворимости газов от давления выражается законом Генри: растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью

Здесь Cі — концентрация і-го газа в жидкости; k — коэффициент пропорциональности (коэффициент Генри), зависящий от природы газа, жидкости и т.д.

Растворимость смеси идеальных газов подчиняется закону Дальтона: растворимость отдельных компонентов газовой смеси пропорциональна их парциальному давлению и практически не зависит от присутствия других газовых компонентов.

Законы Генри и Дальтона справедливы только для разбавленных растворов при малых давлениях, когда газы можно считать идеальными. Газы,

способные к специфическому взаимодействию с растворителем, данному закону не подчиняются.

Растворимость газов в жидкостях существенно зависит от температуры; количественно данная зависимость определяется уравнением Клапейрона — Клаузиуса:

Здесь X — мольная доля газа в растворе; АН — тепловой эффект растворения 1 моля газа в его насыщенном растворе.

Как правило, при растворении газа в жидкости выделяется теплота (АИ < 0), поэтому с повышением температуры растворимость уменьшается.

Растворимость газов в жидкости сильно зависит от концентрации других растворенных веществ. Зависимость растворимости газов от концентрации электролитов в жидкости выражается уравнением Сеченова:

Здесь Х0 и X — растворимость газа соответственно в чистом растворителе и растворе электролита с концентрацией С.

Взаимная растворимость жидкостей

В зависимости от природы жидкости могут смешиваться в любых соотношениях (в этом случае говорят о неограниченной взаимной растворимости), могут быть практически нерастворимыми друг в друге либо обладать ограниченной растворимостью. Рассмотрим последний случай на примере системы анилин — вода. Если смешать примерно равные количества воды и анилина, система будет состоять из двух жидких слоев: верхний слой — раствор анилина в воде, нижний — раствор воды в анилине. Для каждой температуры оба раствора имеют строго определенный равновесный состав, не зависящий от количества каждого из компонентов.

Зависимость концентрации растворов от температуры принято изображать ірафичсски с помощью диаграммы взаимной растворимости. Эта диаграмма для системы анилин — вода приведена на рис. 7.1. Область под кривой — это область расслаивания жидкостей. Повышение температуры приводит к увеличению концентрации каждого из растворов (увеличению взаимной растворимости), и при некоторой температуре, называемой критической температурой расслоения (Ткр на рис. 7.1), взаимная растворимость воды и анилина становится неограниченной. Система анилин — вода относится к системам с верхней критической температурой расслоения; существуют также системы, для которых повышение темпера

туры приводит к уменьшению взаимной растворимости компонентов.

Диаграмма растворимости системы анилин — вода

Рис. 7.1. Диаграмма растворимости системы анилин — вода

Растворимость твердых веществ в жидкостях

Растворимость твердых веществ в жидкостях определяется природой веществ и, как правило, существенно зависит от температуры; сведения о растворимости твердых тел целиком основаны на опытных данных. Качественным обобщением экспериментальных данных по растворимости является принцип "подобное растворяется в подобном": полярные растворители хорошо растворяют полярные вещества и плохо — неполярные, и наоборот.

Зависимость растворимости S от температуры обычно изображают графически в виде кривых растворимости (рис. 7.2).

Кривые растворимости некоторых солей в воде

Рис. 7.2. Кривые растворимости некоторых солей в воде:

Поскольку теплота растворения твердых веществ в жидкостях может быть как положительной, так и отрицательной, растворимость при увеличении температуры может увеличиваться либо уменьшаться (согласно принципу Ле Шателье).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>