Folyadékok. Molekulák: Gázok Folyadékok Szilárd anyagok. másodrendű kölcsönhatás növekszik. cseppfolyósíthatók hűtéssel és/vagy nyomással

Átírás

1 Folyadékok Molekulák: másodrendű kölcsönhatás növekszik Gázok Folyadékok Szilárd anyagok cseppfolyósíthatók hűtéssel és/vagy nyomással

2 Folyadékok Molekulák közti összetartó erők: Másodlagos kötőerők: apoláris molekulák indukált dipól indukált dipól kölcsönhatás diszperziós (London-féle) poláris molekulák dipól dipól kölcsönhatás hidrogénkötéses rendszerek

3 gömb! Folyadékok Másodlagos kötőerők szerepe domináns az alkotórészek között Térfogat nem (ill. nehezen) változtatható Alak könnyen változtatható Mozgó részecskék. felület befele húzó erõ az eredõ, a felület csökkenése felé hat

4 Folyadékok három fő jellemzője: 1. Képesek alakváltásra (folynak) --- viszkozitás 2. Élesen meghatározott felület --- felületi feszültség 3. Párolognak --- gőznyomás, vagy tenzió

5 Viszkozitás Folyással szembeni belső ellenállás. A folyadék folyási képességét fejezi ki. nagyobb viszkozitás lassabb folyás Relatív viszkozitás

6 Viszkozitás Függ: -- hőmérséklet -- anyagi minőség Víz viszkozitása C cp folyadék Dietil éter Kloroform Benzol CCl Víz Etanol Higany Oliva olaj Motorolaj Glicerin üvegek 1 1 viszkozitás /cp nagyon nagy

7 Viszkozitás Meghatározza: -- másodlagos kötőerők a molekulák között - diszperziós - dipól dipól - hidrogénkötés -- molekulák alakja belső összetartás, összeakadás

8 Viszkozitás Mérése: mennyi idő alatt folyik át egy adott térfogatú folyadék egy adott keskeny csövön p 2 p 1 L dv _ dt pr 4 η viszkozitás π = Hagen - Poisenville egyenlet 8Lη

9 Felületi feszültség A folyadék felületének egységnyi megnöveléséhez szükséges energia. l F γ = F/l Az az energia, ami ahhoz szükséges, hogy a folyadék felületét megnöveljük úgy, hogy a folyadék belsejéből molekulákat juttatunk a felületre.

10 Függ: -- hőmérséklet -- anyagi minőség Felületi feszültség Víz felületi feszültségének hőmérsékletfüggése Gyakori folyadékok felületi feszültsége 25 C-on /N m -1 CCl Kloroform Benzol Etanol Glicerin Víz Higany Üveg nagyon nagy ( C) (N m -1 ) 0,0764 0,0756 0,0742 0,0727 0,0712 0,0696 0,0662 0,0626 0,0589

11 Nedvesítés, kapilláris nyomás csepp csepp felület felület nedvesít: θ < 90 nem nedvesít: θ > 90 Nehézségi erő: F g =r 2 πρgh Adhéziós erő: F g =2rπγ cosθ h=2γ cosθ/ρgr p c =2γ cosθ/r p c kapilláris nyomás γ felületi feszültség r a cső sugara θ határszög

12 Tenzidek Tenzid: kis mennyiségben is csökkenti a felületi feszültséget (amfipatikus: BuOH, ionos: SDS). γ m% micella

13 Gőznyomás, vagy tenzió folyadék gáz [gáz] [folyadék] = K állandó Tiszta folyadék gőznyomása csak a hőmérséklettől függ. nyomás/hgmm folyadék gáz egyensúly

14 Gőznyomás, vagy tenzió Tiszta folyadék gőznyomása csak a hőmérséklettől függ. Kis hőmérséklet tartományra: Clausius Clapeyron egyenlet 1. A folyadék móltérfogata elhanyagolható a gőzéhez képest 2. A gőzt ideális gáznak tekintjük.

15 Számítási feladat: Egy 4 literes tartályban 3 liter folyadék van, melynek gőznyomása 20 ºC-on 15 kpa. a.) Mennyi a nyomás a tartályban? b.) Mennyi lesz, ha 1 liter folyadékot kiengedünk? c.) Mennyi lesz, ha 2,8 g nitrogén gázt nyomunk a tartályba? d.) Mennyi lesz, ha ezután a meglévő folyadék felét az alsó csapon kiengedjük?

16 Relatív és abszolút nedvességtartalom Egy gáz maximális víztartalmát a víz tenziója megszabja. Relatív: % = (p víz /p víz0 )100 % Abszolút: g víz/m 3 pv= nrt c = n/v = p/rt mol/m 3 n=m/m c = m/v = pm/rt g/m 3

17 3 3 Feladat: Egy téli napon teljesen kiszellőztetjük a szobánkat. A kinti hőmérséklet 0 ºC és a csapadékos időjárás következtében a levegő vízgőzre telített. Mikor eszünkbe jut becsukni az ablakokat, a szoba hőmérséklete is 0 ºC. Rémülten bekapcsoljuk a fűtést és a szobát 20 ºC-ra melegítjük. Mennyi a szoba levegőjének relatív és abszolút nedvességtartalma 20 ºC-on? A víz tenziója 0 ºC-on 0,613 kpa 20 ºC-on 2,333 kpa Mennyi lenne, ha vízet párologtatva a levegőt telítenénk vízgőzzel?

18 Forráspont- gőznyomás Forráspont: azon hőmérséklet, amelynél a gőznyomás értéke eléri a külső nyomást párolgás kondenzáció Et 2 O HCCl 3 CCL 4 H 2 O l. 20 C-on CO 2 (44) CuCl 3 (119) H 2 O (18) Hg (201) glicerin (92) Hgmm 170 Hgmm 18 Hgmm 0,0012 Hgmm 1,6*10-4 Hgmm nyomás/hgmm CH 3 -O-CH 3 ~ 4*10 5 Pa CO 2 ~ 58*10 5 Pa CH 3 CH 2 OH ~ 0,06*10 5 Pa SO 2 ~ 3,4*10 5 Pa dipól -20C 0C 60C 100 C

19 Magyarázzuk meg az alábbi adatokat a molekulák közötti kölcsönhatások alapján! Molekula Forráspont HCl -85 ºC HBr -67 ºC HI -35 ºC

20 Kritikus hőmérséklet Növeljük a hőmérsékletet!

21 Kritikus hőmérséklet Anyag Kritikus hőmérséklet ºC Hélium -268 (5.2 K) Neon -229 Argon -123 Kripton -64 Xenon 17 Hidrogén -240 Nitrogén -147 Oxigén -118 Klór 144 HCl 52 H 2 O 374 NH CO 2 31 C 6 H az a hőmérséklet, amely felett a folyadékállapot nem létezik. Kérdés: Az udvaron van két 50 literes gázpalack, az egyikben nitrogén, a másikban klórgáz van. T= 20 ºC. Mindegyiknek megmértük a nyomását: nitrogén: 1200 kpa; klór: 640 kpa (p 0 ).

22 Ideális folyadékelegyek T= állandó A folyadék móltörtje: x A Raoult-törvény szerint p A = x A p o A p B = x B p o B gőznyomás folyadék gőz p o A : tiszta A gőznyomása Az elegy p gőznyomása: A móltörtje p = p A + p B = x A p o A + x B po B = po B + x A (po A - po B ) A gőz móltörtje: y A x p o = A A, o o o pb xa( pa pb ) yb = + Ha p 0 A > p 0 B y A > x A y A

23 A móltörtje, x Gőzösszetétel görbe Fázisdiagram Hőmérséklet Forráspont görbe forrpontdiagram p= állandó

24 Nemideális elegyek Pozitív: különböző molekulák között kisebb a vonzás, mint az azonosak között. Negatív: különböző molekulák között nagyobb a vonzás, mint az azonosak között.

25 pl. HNO HO pl. EtOH H O Nemideális elegyek: Azeotrópok Gőzösszetétel görbe negatív azeotróp pozitív azeotróp Gőzösszetétel görbe Hőmérséklet Forráspont görbe Hőmérséklet Forráspont görbe A víz móltörtje, x H2O A víz móltörtje, x H2O

26 Nemideális elegyek: Azeotrópok