TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI II. Ismerjük fel, hogy többkomponens fázisegyensúlyokban a folyadék fázisnak kitüntetett szerepe van!

Hasonló dokumentumok
TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI IV.

6. Termodinamikai egyensúlyok és a folyamatok iránya

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI III.

TERMODINAMIKAI EGYENSÚLYOK. heterogén és homogén. HETEROGÉN EGYENSÚLYOK: - fázisegyensúly. vezérlelv:

Oldatok - elegyek. Többkomponensű homogén (egyfázisú) rendszerek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI

Fázisok. Fizikai kémia előadások 3. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet. Fázisok

5/12/2010. Elegyek. 4-1 Az elegyek fajtái. 10% etanol oldat (v/v) 4-2 Koncentrációk. Mol koncentrációk. 4-3 intermolekuláris kölcsönhatások

A BELS ENERGIÁRA VONATKOZÓ ALAPVET EGYENLET. du=w+q

Spontaneitás, entrópia

számot a Z felosztáshoz tartozó integrálközelít összegnek nevezzük. Jelöljük Z-vel a s i -számok leghosszabbikát.

Elegyek. Csonka Gábor 2008 Általános Kémia: oldatok 1 dia

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

5 = nr. nrt V. p = p p T T. R p TISZTA FÁZISOK TERMODINAMIKAI FÜGGVÉNYEI IDEÁLIS GÁZOK. Állapotegyenletbl levezethet mennyiségek. Az állapotegyenlet:

Halmazállapot-változások vizsgálata ( )

Elegyek. Fizikai kémia előadások 5. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet. Elegyedés

Kémiai egyensúly. Fizikai kémia előadások 6. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet. ν j sztöchiometriai együttható

Spontaneitás, entrópia

2.11. A kétkomponensű rendszerek fázisegyensúlyai

Általános kémia vizsgakérdések

EGYKOMPONENS RENDSZEREK: A FOLYADÉKFELÜLET HATÁSA

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

Ideális gáz és reális gázok

Művelettan 3 fejezete

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Általános kémia gyakorlat vegyészmérnököknek. 2015/2016. őszi félév

Termodinamikai bevezető

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

Általános kémia gyakorlat biomérnököknek

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).

K=1, tiszta anyagokról van szó. Példa: víz, széndioxid. Jelöljük a komponenst A-val.

1. feladat Összesen: 18 pont. 2. feladat Összesen: 9 pont

Halmazállapot változások

Többértékű savak és bázisok Többértékű savnak/lúgnak azokat az oldatokat nevezzük, amelyek több protont képesek leadni/felvenni.

Műszaki hőtantermodinamika. Műszaki menedzsereknek. BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

VÁLASZOK A FIZKÉM I ALAPKÉRDÉSEKRE, KERESZTÉVFOLYAM 2006

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

Axiomatikus felépítés az axiómák megalapozottságát a felépített elmélet teljesítképessége igazolja majd!

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Az α értékének változtatásakor tanulmányozzuk az y-x görbe alakját. 2 ahol K=10

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

Folyadékok áramlása Folyadékok. Folyadékok mechanikája. Pascal törvénye

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Általános Kémia Gyakorlat II. zárthelyi október 10. A1

Az anyagi rendszerek csoportosítása

A kémiai és az elektrokémiai potenciál

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

2012/2013 tavaszi félév 8. óra

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Hatvány gyök logaritmus

Tiszta anyagok fázisátmenetei

Anyagtudomány. Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)

Orvosi Fizika 10. Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

1. Mi a termodinamikai rendszer? Miben különbözik egymástól a nyitott és a zárt termodinamikai

Hőtan I. főtétele tesztek

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Termodinamika (Hőtan)

A szilárd testek alakja és térfogata észrevehetően csak nagy erő hatására változik meg. A testekben a részecskék egymáshoz közel vannak, kristályos

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 7. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

AZ ALUMINUM KORRÓZIÓJÁNAK VIZSGÁLATA LÚGOS KÖZEGBEN

szemináriumi A csoport Név: NEPTUN-kód: Szabó-Bakos Eszter

Légköri termodinamika

8.8. Folyamatos egyensúlyi desztilláció

A termodinamika törvényei

A van der Waals-gáz állapotegyenlete és a Joule Thompson-kísérlet Kiegészítés fizikus hallgatók számára

2011/2012 tavaszi félév 2. óra. Tananyag:

Fiók ferde betolása. A hűtőszekrényünk ajtajának és kihúzott fiókjának érintkezése ihlette az alábbi feladatot. Ehhez tekintsük az 1. ábrát!

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Általános kémia gyakorlat biomérnököknek

Egyenletek, egyenlőtlenségek VII.

szemináriumi D csoport Név: NEPTUN-kód: Szabó-Bakos Eszter

BIOFIZIKA I OZMÓZIS Bugyi Beáta (PTE ÁOK Biofizikai Intézet) OZMÓZIS

Méréstechnika. Rezgésmérés. Készítette: Ángyán Béla. Iszak Gábor. Seidl Áron. Veszprém. [Ide írhatja a szöveget] oldal 1

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

AZ ELEKTROKÉMIA VÁLOGATOTT ALKALMAZÁSI TERÜLETEI

Ez mit jelent? Ahány könyv annyi interpretáció, annyi diszciplína kerül bele.

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

(1 + (y ) 2 = f(x). Határozzuk meg a rúd alakját, ha a nyomaték eloszlás. (y ) 2 + 2yy = 0,

szemináriumi C csoport Név: NEPTUN-kód: Szabó-Bakos Eszter

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

Differenciálegyenletek. Vajda István március 4.

Rugalmas láncgörbe alapvető összefüggések és tudnivalók I. rész

Reakciókinetika és katalízis

6 Ionszelektív elektródok. elektródokat kiterjedten alkalmazzák a klinikai gyakorlatban: az automata analizátorokban

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

Függvények július 13. f(x) = 1 x+x 2 f() = 1 ()+() 2 f(f(x)) = 1 (1 x+x 2 )+(1 x+x 2 ) 2 Rendezés után kapjuk, hogy:

Műszaki hőtan I. ellenőrző kérdések

Műszaki termodinamika I. 2. előadás 0. főtétel, 1. főtétel, termodinamikai potenciálok, folyamatok

Allotróp módosulatok

5. Laboratóriumi gyakorlat

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

Átírás:

TÖKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYI II Ismerjük fel hogy többkomonens fázisegyensúlyokban a folyadék fázisnak kitüntetett szeree van! Eddig: egymásban korátlanul oldódó folyadékok folyadék-gz egyensúlyai most ismertetésre kerül jelenségek zöme is folyadékelegyek egyensúlyával lesz kacsolatos Következ léés: - egyik komonens egy kitüntetett anyag az (jele ) - minden további komonens oldott anyag (jele ) OLDTOK EGYENSÚLYI: KOLLIGTÍV TULJDONSÁGOK zokat a tulajdonságokat melyek csak az anyagi minségétl és az oldott részecskék számától függenek az oldott komonensek anyagi minségétl viszont ne kolligatív tulajdonságoknak nevezzük Kolligatív sajátságok közös jellemzi Eredete: az kémiai otenciálja csökken az oldott anyag jelenlétében: ( T ) ( T ) + ln x Mivel x < 1 ln x < 0 s így ( T ) < ( T ) kémiai otenciál-hmérséklet ábrán a folyadékfázis kémiai otenciálja alacsonyabb értékeket vesz fel (meredeksége közel azonos marad) XXVI/1

ÁR: tkins 717 Megjegyzés: a jelenségnek a fenti ábrán alauló interretálásának feltétele hogy az oldott anyag nem lé át sem a gzfázisba sem a szilárd fázisba azok kizárólag az részecskéibl) állnak (kémiai otenciáljuk nem változik!) Csak ezt az esetet vizsgáljuk! Következmény: tiszta fázisegyensúlyaira jellemz fázisátalakulási hmérsékletek eltolódnak! fagyásont az oldatban alacsonyabb lesz a forrásont magasabb a tiszta hez kéest! jelenségek neve: fagyásont-csökkenés és forrásont-emelkedés Mindkét jelenség szoros kacsolatban áll a gznyomás-csökkenéssel mely a kémiai otenciál csökkenésével együtt a kolligatív jelenségek megjelenésének értelmezésére alkalmas XXVI/2

Gznyomás-csökkenés vizsgált termodinamikai rendszer: - komonensek: + oldott anyag(ok) - fázisok: folyadékfázis + gzfázis egyensúly - korlátozás: az oldott anyag nem lé a gzfázisba Ekkor a termikus és mechanikai egyensúlyi feltételeken túl az anyagátmeneti egyensúly csak az re áll fenn: (f) (g) Vagyis ideális elegy + ideális gáz modell esetén a kémiai otenciálok egyenlsége a következ alakban írható fel: ( ( T ) + ln x( ( g ) ( T ) + ln ' / Tiszta re is felírhatjuk az egyensúly feltételét: ( ( T ) ( g ) ( T) + ln / két egyenlet különbsége tulajdonkéen a Raoult törvényt fejezi ki! Raoult-törvény jelen esetben természetesen csak az re áll fenn hiszen az oldott komonens nem lé át a gzfázisba: ln x ( ln ' / Fejezzük ki a Raoult törvénybl az gznyomásának csökkenését az oldatban! x ( 1 x ) x Ebbl ez egyenletbl edig a gznyomás-csökkenés: x majd a relatív gznyomás-csökkenés kétkomonens rendszerre XXVI/3

x n n + n Híg oldatokra vagyis ahol n >> n írható n n m m / M / M Vegyük észre hogy az egyenlet felhasználható ismeretlen minség oldott anyag moláris tömegének meghatározására! Figyelem: a gznyomás-csökkenés az oldott anyag részecskéinek számától függ anyagi minségétl nem gznyomás-csökkenés is kolligatív tulajdonság Vegyük észre: 1) z egyenlet felhasználható ismeretlen minség oldott anyag moláris tömegének meghatározására 2) Ha részben vagy teljesen disszociáló elektrolitot oldunk az ben akkor az oldódás után létrejött ionok száma határozza meg a gznyomás-csökkenés nagyságát Ebbl a disszociációfok is kiszámítható! 3) Töményebb oldatoknál nem a móltört hanem az aktivitás szabja meg a jelenséget! XXVI/4

fázisdiagram 1) Tudjuk hogy az oldott anyag nem lé át sem a gzfázisba sem a szilárd fázisba azok kizárólag az bl állnak Ezért a -T diagramban a szilárd-gz egyensúlyi görbe helye nem változik 2) zonban a folyadék-gz egyensúlyi görbe kisebb értékek felé tolódik adott T-nél (gznyomás-csökkenés) Ezzel együtt eltolódik a hármasont is 3) Mivel a hármasontban végzdik a szilárd-folyadék egyensúlyi görbe is a szilárd-folyadék egyensúlyi görbe is eltolódik alacsonyabb értékek felé adott T-nél ÁR: RM 68 z ábráról közvetlenül leolvasható a gznyomás-csökkenés a fagyásontcsökkenés és a forrásont-emelkedés jelensége is XXVI/5

Forrásont-emelkedés rendszer (ugyanaz mint a gznyomás-csökkenés tanulmányozásánál): ÁR: tkins 719 z egyensúly feltétele a tiszta re adott nyomáson (ahol l 1atm) ahol ( T ) ( T ) ln ( ( g ) + / T a tiszta re vonatkozó egyensúlyi hmérséklet a forrásont z egyensúly feltétele az oldatra ugyanazon az adott nyomáson ( T ) + ln x ( T ) ln ( ( ( g ) + / ahol T az oldatra vonatkozó egyensúlyi hmérséklet a forrásont két egyenlet jobb oldala a tiszta gzfázis kémiai otenciálját adja egy adott nyomáson Vegyük észre hogy a tiszta re vonatkozó egyenlet jobb oldalának és az oldatra vonatkozó egyenlet jobb oldalának más az értéke a hmérséklet-függés miatt Jelöljük a jobb oldalon álló tagok összegét a (g ) szimbólummal! XXVI/6

Így az oldatra felírhatjuk: ( T ) ln x ( T ) + ( ( ( g ) nyomás állandó ezért a nyomásfüggés jelölését a továbbiakban elhagyjuk z elz egyenlet átalakítás után a következt eredményezi: ln(1 x ( ) ( g ) ( T ) ( T ) G( T ) z egyenletben G ( T ) a tiszta árolgási szabadentaliája Ne feledjük a (g) és ( tiszta komonensekre vonatkozó arciális moláris szabadentaliák s így megegyeznek a moláris szabadentaliával! ( Tiszta re természetesen egyensúlyban G( T ) 0 : 0 ln1 ( g ) ( T ) ( T ) G( T ) ( két egyenlet különbségébl használva a összefüggést levezethet ln(1 x ( ) G ( ) G( T ) H ( T ) G T R H T 1 1 T T Híg oldatokra (x <<1) így az ln(1- x )- x egyenlség fennáll (Taylor-sor) valamint 1 T Ezért a forrásont-emelkedés: 1 T T T T T T T 2 S T 2 H x Szokás ezt az oldott anyag molalitásával is kifejezni: XXVI/7

T 2 H M m z egyenlet tömör alakja: T m m T ahol T m az re jellemz molális forrásont-emelkedési állandó (ebullioszkóos állandó): T 2 M H Vegyük észre: 1) z egyenlet felhasználható ismeretlen minség oldott anyag moláris tömegének meghatározására 2) Ha részben vagy teljesen disszociáló elektrolitot oldunk az ben akkor az oldódás után létrejött ionok száma határozza meg a forrásontemelkedés nagyságát Ebbl a disszociációfok is kiszámítható! 3) Töményebb oldatoknál nem a móltört hanem az aktivitás szabja meg a jelenség nagyságát! XXVI/8

Fagyásont-csökkenés vizsgált termodinamikai rendszer: - komonensek: + oldott anyag(ok) - fázisok: folyadékfázis + szilárd fázis egyensúly - korlátozás: az oldott anyag nem lé a szilárd fázisba rendszer: ÁR: tkins 720 z egyensúly feltétele a tiszta re ( T ) ( T ) ( ( sz) és legyen T a tiszta re vonatkozó egyensúlyi hmérséklet a fagyásont z egyensúly feltétele az oldatra ugyanazon az adott nyomáson ( T ) ln x ( T ) + ( ( ( sz) ahol T az oldatra vonatkozó egyensúlyi hmérséklet az oldat fagyásontja XXVI/9

két egyenlet jobb oldala a tiszta szilárd fázis kémiai otenciálját adja egy adott nyomáson Vegyük észre hogy a tiszta re vonatkozó egyenlet jobb oldalának és az oldatra vonatkozó egyenlet jobb oldalának más az értéke a hmérséklet-függés miatt nyomás állandó ezért a nyomásfüggés jelölését a továbbiakban elhagyjuk z oldatra tehát felírhatjuk átalakítás után: ln(1 x ( ) ( ( T ) ( T ) G( T ) ( sz) z egyenletben G ( T ) a tiszta olvadási szabadentaliája Ne feledjük a (sz) és ( tiszta komonensekre vonatkozó arciális moláris szabadentaliák s így megegyeznek a moláris szabadentaliával! Tiszta re természetesen egyensúlyban G( T ) 0 0 ln1 ( : ( T ) ( T ) G( T ) ( sz) két egyenlet különbségébl használva a összefüggést megmutatható hogy ln(1 x ( ) G H T ( ) G( T ) H ( T ) G T R S 1 1 T T Híg oldatokra (x <<1) így az -ln(1- x )x egyenlség fennáll (Taylor-sor) valamint 1 1 T T T 2 (eljel!) T T T T T Ezért a fagyásont-csökkenés: T 2 H x Szokás ezt az oldott anyag molalitásával is kifejezni: XXVI/10

T 2 H M m z egyenlet tömör alakja: T m m T f ahol T m f az re jellemz molális fagyásont-csökkenési állandó (krioszkóos állandó): T f 2 M H Vegyük észre: 1) z egyenlet felhasználható ismeretlen minség oldott anyag moláris tömegének meghatározására 2) Ha részben vagy teljesen disszociáló elektrolitot oldunk az ben akkor az oldódás után létrejött ionok száma határozza meg a fagyásontcsökkenés nagyságát Ebbl a disszociációfok is kiszámítható! 3) Töményebb oldatoknál nem a móltört hanem az aktivitás szabja meg a jelenség nagyságát! Kérem ellenrizzék a Riedel-jegyzetben látható alternatív levezetést is mely alkalmazható mind a fagyásont-csökkenés mind a forrásont-emelkedés jelenségének leírására! XXVI/11

Ozmotikus egyensúly vizsgált termodinamikai rendszer: - komonensek: + oldott anyag(ok) - fázisok: tiszta + oldat (fizikailag elválasztva) - korlátozás: az oldott anyag nem lé át a tiszta be ezt egy féligátereszt merev fal (mely csak az által átjárható) akadályozza meg jelenség: Mivel azonos nyomáson és hmérsékleten az kémiai otenciálja nem azonos a rendszer két felében áramlik át a magasabb kémiai otenciálú helyrl az alacsonyabbra a tiszta bl az oldatba Ugyanis ( T ) > ( T ) + ln x z átáramlása a kémiai otenciálok kiegyenlítdéséig tart Melyik változó megváltozása komenzálja a rendszer két felén az koncentrációbeli különbségét? rendszer: ÁR: tkins 723 XXVI/12

Ez a nyomás nyomás a féligátereszt fal két oldalán nem lesz egyenl Egy egyszer kísérletben a hidrosztatikai nyomás éen a nyomáskülönbséggel az ozmózisnyomással lesz egyenl! ÁR: tkins 724 nyomásnak az oldat oldalon nagyobbnak kell lennie hogy megakadályozza az részecskék további átáramlását z egyensúly feltételrendszere tehát a jelen kísérletben: T T oldat () (oldat) mechanikai egyensúly viszont nem áll fenn! oldat XXVI/13

kémiai otenciálok egyenlsége tehát: T ) ( T ) ( oldat) ( oldat ( ) de mivel a jobb oldalon tiszta komonens áll: ( T ) ( T ( oldat) oldat z oldat oldalán a kémiai otenciál felírható az összetétel függvényében: ) ( ) ( ) ln x ( oldat) T oldat T oldat + Hogyan kacsolhatjuk össze a tiszta re vonatkozó eltér nyomású kémiai otenciálokat? kémiai otenciál tiszta re vonatkozó teljes differenciáljának (infinitezimális megváltozásának) kiintegrálásával! V d S dt d Mivel a hmérséklet állandó: V d d kémiai otenciál nyomásfüggésére tehát: oldat oldat ( T ) ( T ) + V d ( T ) + z egyensúly feltétele tehát így alakul: ( T ) ( T ( oldat) oldat ) ( oldat ) V és ( T ) + ln x ( T oldat ) ( ) V + ln x ( T ) ( T ) + oldat XXVI/14

Vagyis: ( oldat ) V ln x két nyomás közötti különbség az ozmózisnyomás jele: Használva a korábbi sorfejtést a természetes alaú logaritmusra híg oldatok határesetében: Π V ln(1 x ) x Megfelel átrendezés után: Π V x V n n + n V n n V oldat n vagyis Π c sejtfalak féligátereszt tulajdonságúak így az él szervezetekben az ozmózisnyomás természetes jelenség! Nagysága az embernél kb 8 bar Miért nem szabad a hajótörötteknek tengervizet innia? XXVI/15