Бинарлы ерiтiндiлердегi сұйыктык-бу тепе-тендiгiн зерттеу

БИНАРЛЫ ЕРІТІНДІЛЕРДЕГІ СҰЙЫҚТЫҚ – БУ  ТЕПЕ-ТЕҢДІГІН ЗЕРТТЕУ

Идеал ерітінділер

Егер А мен В сұйықтықтары химиялық қасиеті жағынан жақын болса, онда біртекті А-А, В-В бөлшектерінің арасындағы өзара әрекеттесу күштері әр текті А-В арасындағы күштер сияқты болады. Бұл жағдайда ерітінді көлемінің өзгеруінсіз түзіліп, оған елеулі жылу эффектісі қосарланбайды. Мұндай ерітінділер идеал ерітінділер деп аталады және концентрацияларындағы барлық аймағында Рауль заңына бағынады, яғни әрбір компоненттің кез-келген температураларындағы үлес қысымы оның ерітіндідегі мольдік үлесіне пропорционал:

РА=PA0NA

 Рв=PB0NA

Мұнда NA және NB- компоненттердің ерітіндідегі мольдік үлестері, PA0және PB0- А және В компоненттерінің бу қысымы.

Будың ерітінді үстіндегі жалпы қысымы үлес қысымдарының қосындысына тең. Жалпы да, сондай-ақ үлес қысымдарының ерітінді құрамына тәуелділіктері - түзу сызықты (1-сурет).

[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

1-сурет. Идеал ерітінділер үшін будың жалпы және үлес қысымдарының құрамға тәуелділігі

Идеал емес ерітінділер

Реалды жүйелерде аддитивтіктен оң да, сондай-ақ теріс те ауытқулар байқалады. Будың жалпы қысымының оң ауытқулары әдетте біртекті бөлшектер арасындағы әрекеттесу күштерінен көбірек болған жағдайларда кездеседі. Бұл құбылыс компоненттердің бір ассоциацияланған кезде байқалады. Мәселен, егер А компоненті ассоциацияланған болса, онда В компонентін қосқанда Аn  nА процесі оңға қарай ығысады, яғни В компонентінің қатысында А компоненті бөлшектерінің саны көбейеді (бір ассоциацияланған Аn бөлшегінен n мономерлі бөлшек түзіледі) және оған қоса, , өйткені әдетте қарапайымдау бөлшектердің  ұшқыштығы жоғары болады. Сонымен, ассоциацияланған А сұйықтығына В компонентін қосу ұшкыштау бөлшектер санының көбірек түзілуіне әкеледі де және өзінен- өзі мұндай ерітінділерде бу қысымы Рауль теңдеуі бойынша есептелгендегіден жоғарылау болады. А компоненті буының үлес қысымы аддитивті шамадан аздау болады, өйткені мономерлі бөлшектердің бір бөлігі Аn типті бөлшектер түзіп, А компонентінің концентрациясы кемиді. В компонентінің үлес қысымы аддитивті мәннен көбірек болады: В компонентінің бөлшектерінің саны бұрынғыша калады, алайда жүйедегі бөлшектердің жалпы саны азаяды да, демек, В компонентінің концентрациясы өседі.[pic 9][pic 8]

[pic 10]

2-сурет.Анассоциаты түзілгенде А және В компоненттерінің
жалпы және үлес қысымдарының құрамға тәуелділігі

Егер әртекті бөлшектер арасындағы әрекеттесу күштері біртекті бөлшектер арасындағыдан көбірек болса, онда жүйеде аддитивтіктен теріс ауытқулар байқалады. Бұндай жағдай жүйе комоненттері химиялық әрекеттесуге кіріскенде орын алады:

mА + nВ       АmВn[pic 11]

Сонда процесс нәтижесінде бөлшектер саны азаяды да (А компонентінің m бөлшегі мен В компонентінің n бөлшегі қосылыстың бір бөлшегін береді), оның үстіне, түзілетін қосылыс бөлшектерінің ұшкыштығы төмендеу болады. Сондыктан ерітінді үстіндегі будың жалпы қысымы Рауль заңы бойынша есептелгеннен аздау болады (3-сурет). А жэне В компоненттерінің үлес қысымдарының ауытқулары сипаты стехиометриялық коэффициенттермен анықталады. Егер m=n=1 болса, онда екі компоненттің үлес қысымдары аддитивтіден төмен болады (3-сурет).

[pic 12]

3-сурет.АВ қосылысы түзілгенде А және В компоненттерінің
жалпы және үлес қысымдарының құрамға тәуелділігі

Бұл табиғи жағдай , өйткені А мен В компоненттерінің тепе-теңдік концентрациялары әрекеттесу нәтижесінде бастапқыдан азаяды. А және В компоненттерінің бір бөлігі қосылыстар түзуге жұмсалады.

Егер стехиометриялық коэффициенттердің біреуі бірлікке тең болмаса, мысалы,

2А+В       А2В[pic 13]

теңдеуі бойынша құрамы А2В қосылысы түзілетін болса, онда В компонентіне бай аймақта аддитивтіктен оң ауытқулар байқалады (За-сурет).