- •2. Закон Рауля.
- •3. Температура замерзания и кипения разбавленных растворов (следствия из закона Рауля).
- •4. Осмотическое давление растворов.
- •5. Закон Генри.
- •6. Закон распределения.
- •7. Парциальные молярные характеристики компонентов раствора.
- •8. Химический потенциал.
- •9. Термодинамика неидеальных растворов.
5. Закон Генри.
В идеальном растворе давление пара летучего компонента согласуется с законом Рауля.
Обнаружено, что в неидеальных растворах давление пара летучего растворенного вещества линейно зависит от его количества, находящегося в низких концентрациях, но эта прямая не совпадает с линией, соответствующей закону Рауля.
В этом случае давление пара растворенного вещества (например, газа) подчиняется уравнению:
Р = Г N, (7.18)
где Р - давление газа над раствором;
Г - некоторая константа (постоянная Генри);
N - мольная доля газа в растворе.
Уравнение (7.18) - математическая форма записи закона Генри1.
В случае диссоциации растворенного вещества:
Р = Г Nn, (7.19)
где n - отношение молярной массы вещества в газообразном состоянии к молярной массе продук
та диссоциации в растворе (закон Сивертса).
Например, растворение азота в жидком железе сопровождается диссоциацией его молекул:
,
поэтому , Г =f (T).
6. Закон распределения.
Оказывается, что если в системе, состоящей из двух несмешивающихся жидкостей, находится третье вещество, то оно перераспределяется между этими жидкостями.
Для каждой из жидкостей справедлив закон Генри, поэтому Р = Г1N1 и Р = Г2N2 Г1N1 = = Г2N2.
Окончательно:
, (7.20)
где К - константа распределения растворяемого вещества, зависящая от температуры.
Соотношение (7.20) называется законом распределения: при постоянной температуре отношение концентраций растворенного компонента в двух несмешивающихся жидкостях есть величина постоянная, не зависящая от количества растворенного вещества. При этом следует учитывать, что в форме (7.20) закон выполняется только для разбавленных растворов.
Закон распределения имеет огромное практическое значение. Например, распределение серы между шлаком и металлическим расплавом характеризуется отношением:
, (7.21)
где КS 4.
Очевидно любые способы снижения концентрации серы в шлаке приведут к понижению ее содержания в стали (например, скачивание шлака, увеличение его массы).
Один из наиболее эффективных методов глубокой очистки металлов от примесей - зонная плавка. Смысл ее основан на том, что примеси неравномерно распределяются (перераспределяются) между находящимися в контакте твердой и жидкой фазами. Количественная мера такого перераспределения - равновесный коэффициент распределения (КО):
, (7.22)
где СТВ, СЖ - концентрация примеси в твердой и жидкой фазах соответственно.
При рафинировании металла, имеющего форму стержня, производят расправление узкой части вблизи одного из концов стержня. При этом примесь частично переходит из твердой части стержня в жидкую. Постепенно перемещая зону расплавленного металла к противоположному концу стержня, можно вместе с этой зоной удаляется и часть примеси, если КО < 1.