7-тақырып. Ерітінділер термодинамикасы.

Негізгі ұғымдар мен анықтамалар

Ерітінді деп, екі н/е одан да көп компонентерден тұратын термодинамикалық тұрақты жүйені айтамыз. Ерітінділер әр түрлі агрегаттық түрде болады: газ, сұйық, қатты.

Еріткіш деп, жүйенің басқа компоненттерімен салыстырғанда мөлшері артық компонент саналады. Ерітіндіде мөлшері аз компонентерді еріген заттар дейміз. Электролит ерітінділерінде электролит – ылғида еріген зат. Еріткіш ерітіндіде агрегаттық күйін сақтайды.  Еріген зат ерігеннен кейін агрегаттық күйін сақтамайды.

Ерітінділер  концентрленген –  еріген заттың массалық мөлшері 5% жоғары және сұйытылған – мөлшері 5% дейін деп бөлінеді.

Ерітінділер қаныққан, қанықпаған және аса қаныққан деп бөлінеді. Берілген температурада жақсы еритін заттардың ерігіштігінің де шегі бар. Еріген заттың концентрациясы белгілі бір мөлшерден асқанда, оның артығы ерімей, ерітіндінің түбіне шөгеді. Бұл кезде ерітінді мен еріген зат тепе-теңдік жағдайда болады. Мұндай ерітінділерді қаныққан ерітінділер, ал концентрациялары қаныққан ерітіндінің концентрациясына дейінгі барлық ерітінділерді қанықпаған ерітінділер деп атайды. Кейбір еріткіштің белгілі бір мөлшерінде еритін заттың ерігіштігіне сәйкес мөлшерінен де артық мөлшерін ерітуге болады. Мұндай ерітінділер аса қаныққан ерітінділер деп аталады. Аса қаныққан ерітінділердің тұрақтылығы нашар болады. Кез келген сыртқы әсерден еріген заттың артық мөлшері ерітіндіден бөлініп, тұнбаға түседі. Сөйтіп аса қаныққан ерітінді жай қаныққан ерітіндіге айналады.

Ерітінділер: идеалды, шекті сұйытылған, идеалды емес деп бөлінеді.

Идеалды деп, бірдей агрегаттық күйдегі кез келген қатынаста алынған компонентерден түзілгенде жылу эффектісі бөлінбейтін және көлемі өзгермейтін ертінділерді айтамыз. Ал энтропия өзгерісі идеалды газдарды араластырғандағы энтропия өзгерісіне тең:

DH=0,       DV=0,       DS=DS_ид

Әрине, мұндай идеалды ерітінді қасиетіне көптеген ерітінділер сай келе бермейді, дегенмен идеалды ерітіндінің моделі ретінде өте сұйық электролит емес ерітінділерді пайдалануға болады.

Шекті сұйытылған деп, еріген зат мөлшері шексіз аз ерітінді айтамыз.

Идеалды және шекті сұйытылған ерітінділердің термодинамикалық заңдылықтарына бағынбайтын барлық ертінділерді идеал емес дейміз.

Заттың еруі барысында оның физикалық қасиеттерінің өзгеруімен қатар химиялық өзгерістер болуына байланысты жылу бөлінуі немесе сіңірілуі мүмкін.

Еру процессі өздігінен жүреді, яғни жүйенің Гиббс энергиясы кемиді, DG<0. Бұл шамаға энтальпиялық және энтропиялық фактор әсер етеді. Еру кезінде жүйенің ретсіздігі артатындықтан DS_еру>0 болады. 1 моль зат ерігенде байқалатын термодинамикалық функциялар өзгерістерін еру энтальпиясы, энтропиясы деп атайды.

DG_еру=DH_еру-ТDS_еру                                                (5.1)

а) DH_еру<0 болса, DS>0 болуына байланысты, еру өздігінен жүреді, DG_еру<0.

б)  DH_еру<0 болса, мына теңсіздік орындалуы шарт /DH/< /ТDS/, олай болса, DG_еру<0  болуы   үшін температура жоғары болуы қажет.

Ерітінділердің концентрациясы

         Ерітіндінің маңызды сипаттамасы болып, оны сапалық және сандық жағын анықтайтын құрамы. Ерітінділердің сандық құрамын сипаттаудың көптеген түрлері бар. Ерітіндінің концентрациясы – ерітіндінің н/е еріткіштің  белгілі массасында н/е көлемінде еріген заттың мөлшері.

 Процентік  немесе  массалық үлестік концентрация (салм. %) ерітіндінің 100 бірліктегі, яғни 100 г н/е 100 кг еріген зат мөлшерін көрсетеді. 

                                                 (5.2)

m₁ – еріген зат массасы,

m – ерітінді массасы.

Мысалы, 10% - тік күкірт қышқылы ертіндісі деп, 100 г-нің 10 г күкірт қышқылы мен 90 г су бар ертіндіді.

Молярлы концентрация немесе молярлық См  1 л ертіндідегі  еріген заттың моль саны:

                                   (5.3)

n₁ - еріген зат моль саны,

m₁ – еріген зат массасы,

М₁ – еріген заттың молекулалық массасы,

V – ертінді көлемі.

Еріген заттың эквивалентті молярлы концентрациясы немесе нормальдылық 1 л ерітіндіде  еріген заттың грам-экивалентін санын көрсетеді:

                       (5.4)

n_Э1 - еріген зат эквивалентті моль саны,

m₁ – еріген зат массасы,

М_Э1 – еріген заттың эквивалентті молекулалық массасы,

      V – ерітінді көлемі.

Моляльды концентрация н/е моляльдылық 1 кг еріткіштегі еріген заттың мөлшері:

                                            (5.5)

m₂ - еріткіштің массасы

Заттың ерітіндідегі молярлық үлесі – компонент мөлшерінің жалпы ерітіндідегі зат мөлшеріне қатынасымен анықталады:

                                                     (5.6)

     Егер ерітінді еріген зат пен еріткіштен ғана тұрса, еріген заттың

молярлық үлесі келесідей болады:

n₁ - еріген зат моль саны,

n₂ - еріткіштің моль саны

Скачано с www.znanio.ru