Ekstraksiyon yönteminde dağılım kanunu. Ekstraksiyonun temel yasaları ve niceliksel özellikleri. Bağımsız olarak çözülmesi gereken sorunlar

Birbirine karışmayan iki sıvıya, her iki sıvıda da çözünen üçüncü bir bileşen eklenirse, bunlar arasında belirli bir niceliksel oranda dağıtılacaktır. Bu oran sabit bir değerdir ve termodinamik dağılım katsayısı K olarak adlandırılır:

Kimyasal dengede. Üçüncü sıvının 2 fazdaki potansiyeli aynı olacaktır

Kimyasal potansiyel çözeltideki 3. bileşenin aktivitesine bağlıdır.

μ 3 = μ º 3 + RT ln a 3

μ º(I) 3 + RT ln a (I) 3 = μ º(II) 3 + RT ln a (II) 3

,

Nerede - hem birinci hem de ikinci sıvı fazda dağılmış maddelerin denge konsantrasyonu.

Denklem Nernst'in dağılım yasası denir: her çözünmüş maddenin iki faz arasındaki dağılımı, değeri diğer maddelerin varlığına bağlı olmayan dağılım katsayısı ile belirlenir.

Katsayı. Konsantrasyon değiştikçe dağılım da değişir. Bir maddenin 2 denge sıvı fazındaki dağılımı.

Bu yasanın önemli bir sonucu çıkarmadır, yani. Bir maddenin bir çözeltiden, çözeltinin başka bir bileşeniyle karışmayan uygun bir çözücüyle ekstrakte edilmesi. Ekstraksiyon birden fazla maddeyi ayırmak için kullanılabilir. Bir maddenin sulu katmandan organik bir çözücü ile ekstraksiyonunun tamlığını arttırmak için, ekstraksiyon, ekstraktantın (υ) küçük porsiyonlarında sırayla gerçekleştirilir; daha büyük sayı Ekstraksiyon işleminin ardışık aşamaları (n), alınan aynı miktarda ekstraktan ile ekstraksiyonun tamlığı o kadar fazla olur.

burada V1 ekstrakte edilen çözeltinin hacmidir, V2 ekstraktantın hacmidir; m 0, ilk karışımdaki bileşenin kütlesidir ve m 1, ilk ekstraksiyondan sonra kalır;

N ekstraksiyondan sonra maddeler ilk çözeltide kalacaktır

Toplam hacmi nV 2'ye eşit olan ekstraksiyon sırasında, Denklem 2'ye göre ekstrakte edilen çözeltide kalacak olan maddenin kütlesi.



Denklemden, ekstraksiyonun, aynı toplam ekstraktan hacmi ile bir ekstraksiyon yapmaktan n kat daha verimli olduğu sonucu çıkmaktadır.


19.2 bileşenli sistemlerin füzyon diyagramı.

Eriyebilirlik diyagramı, karışımların erime sıcaklıklarının bileşimlerine bağımlılığını ifade eder. Eriyebilirlik diyagramlarının özel bir durumu, katıların bir sıvı içindeki çözünürlüğünün sıcaklığa bağımlılığını temsil eden çözünürlük diyagramlarıdır.

İki bileşenli sistemin durumu. 3 parametreyle belirlenir (bileşenlerden birinin sıcaklığı, basıncı ve konsantrasyonu)

Kimyasal bileşiklerin oluşmadığı sistemler

I - sıvı eriyik (C=2-1+1=2);

II - sıvı eriyik ve A bileşiğinin kristalleri (C=

III - sıvı eriyik ve kristaller

Bileşen B (C=2-2+1=1);

IV - kristaller A ve B (C=2-2+1=1);

aEb çizgisine çizgi denir sıvılaşma- sıvı eriyiklerin bileşimleri, belirli bir sıcaklığa soğutulduğunda, saf bileşen A veya B'nin kristalizasyonu eriyikten başlar.

CED hattı katılaşma altında sıvı bulunamaz.

E noktasına denir ötektik nokta– A ve B bileşenlerinin kristalleri ile aynı anda dengede olan bir eriyiğe karşılık gelir. Bu eriyik ötektik olarak adlandırılır ve T e noktasında çöken kristallerin karışımı ötektik . Ötektik kristalleşir Sabit sıcaklık- sistem şartlı olarak değişmez çünkü Basınç değiştiğinde erime sıcaklığı ve ötektik bileşimi de değişir. Ötektiğin kristalleşmesi sırasında, sıvı eriyiğin bileşimi, onunla dengede olan katı fazların her birinin bileşiminden farklıdır.


20(1).Uyumlu ve uyumsuz biçimde eriyen bileşiklere sahip sistemler için füzyon diyagramları.

A ve B bileşenleri katı oluşturabiliyorsa. kimya AB bileşiği, erime ayrışma olmadan, onlar. uyumlu olarak, daha sonra faz diyagramında likidüs eğrisi, kristal fazın bileşimi sıvının bileşimi ile çakıştığında C noktasında maksimumu oluşturur. aşamalar. C noktasının her iki tarafında ötektik E ve E 1 vardır. Sistemin bileşimi saf A bileşeni ile AB kimyasal bileşiği arasındaysa, ötektik TE sıcaklığında, E bileşiminin eriyiği A ve AB kristalleriyle birlikte bulunur. Sistemin bileşimi kimyasallar arasında yer alıyorsa bağlantı AB ve B bileşeni, daha sonra T E1'de E1 bileşiminin eriyiği AB ve B kristalleri ile bir arada bulunur. Dikkate alınan faz diyagramı, ötektik A - AB ve AB - B ile 2 faz diyagramının birleşimidir.

M noktasıyla belirtilen eriyiğin soğutulması işlemi. Bu bileşimle bağımsız bilgisayar sayısı = 1, çünkü tek bir kimyasaldan bir sistem oluşturulabilir. bağlantı AB. T C'de AB kristalleri (Ф = 2) ve derece sayısı eriyiğin dışına düşer. özgür C=1-2+1=0, yani. sistem değişkendir ve sabit bir sıcaklıkta kristalleşir.


Kimya Belirli bir sıcaklığa ulaşıldığında bileşikler erimeye başlar ve bileşimleri birbirine uymayan kristal ve sıvı fazlara ayrılır. A ve B bileşenleri bir katı oluşturuyorsa kimyasal bileşik AB ile erime ayrışma, onlar. uyumsuz olarak, bu durumda AB yalnızca T C'nin altında kararlıdır. en ufak bir hamlede bu katı bileşik parçalanır ve 2 faz oluşur: kristaller B ve eriyik bileşimi en(C noktası) M bileşiminin eriyiğinin soğutulması sırasında 0 kristalli bileşen B'nin salınımı başlayacaktır. 0önce b 0 sistem. yavl. 2 fazlı ve tek değişkenli: C=2-2+1=1. Noktada b 0 T C'de bileşimi aşağıdakilere karşılık gelen AB bileşiğinin kristalizasyonu başlar ve devam eder: 2'de(Cilt D). Dengede 3 faz vardır: erime, AB ve B kristalleri. C = 2-3 + 1 = 0 - T C'nin sabitliği, çözelti bileşimi y (t. C) ve kimyasal bileşim. 2'deki bağlantılar (t.D).

AB'nin kristalleşmesiyle eş zamanlı olarak eriyiğin bileşiminin değişmemesini sağlamak için, B bileşeninin eriyik içindeki sabit bağlantısını sürdürerek önceden çökeltilmiş B kristallerinin çözülmesi gerekir. T.S aradı peritektik (geçiş), TS - peritektik sıcaklık. Bu noktada eriyik ve 2 katı dengededir. faz, ancak ötektikten farklıdır (burada 2 katı faz aynı anda düşer) bir katıdır. faz çöker ve diğeri çözünür. Soğutma eğrisi yatay bir bölüm (bb') sergiler.

Nokta soğutma işlemi b 0önceden çökelmiş tüm B kristallerinin çözünmesiyle sona erer. Bir eriyik ve AB kristallerinden oluşan 2 fazlı bir sistem kalır. Bu durumda her sıcaklık belirli bir eriyik bileşimine (CE) karşılık gelir. Daha fazla soğutma, ötektikli A-AB faz diyagramı ile açıklanmaktadır.



21. Diferansiyel Termal Analiz (DTA)

DTA, bir maddenin erime noktası ile özellikleri arasındaki ilişkinin belirlenmesidir.Yöntem, Me sistemlerinin ve doğal minerallerin faz bileşimini incelemenize, birçok bileşiğin (tuzlar, polimerler) varlığının sınırlarını belirlemenize, belirlemenize olanak tanır. faz dönüşümlerinin ısısı, ısıl iletkenlik, ısı kapasitesi.

Yöntem, termogramların diferansiyel termokupl - ∆T - T eğrileri ile otomatik olarak kaydedilmesine dayanmaktadır; burada ∆T, test maddesi ile standart arasındaki, aynı koşullar altında ısıtılan veya soğutulan sıcaklık farkıdır; T – numune sıcaklığı veya ısıtma/soğutma süresi. Standart, incelenen sıcaklık aralığında faz dönüşümleri olmayan bir maddedir.

İncelenmekte olan maddenin termogramının türü, maddenin kendi özelliklerine (bileşim, yapı, ısıl iletkenlik, ısı kapasitesi, dağılım vb.) ve termogramın alınma koşullarına (ısıtma hızı, numune boyutu, paketleme yoğunluğu) bağlıdır. Potadaki maddenin miktarı, numunedeki ve standarttaki bağlantının konumu, standardın özellikleri, diferansiyel termokupl devresindeki hassasiyet).

Standardın ve incelenen maddenin termofiziksel özellikleri örtüşüyorsa ve ikincisi ısıtıldığında herhangi bir dönüşüm geçirmiyorsa, o zaman ∆T = 0 olur ve termogram buna göre adlandırılır. düz çizgi görünümü (1) – sıfır çizgisi;

İncelenen maddenin termofiziksel özellikleri bakımından standarttan farklı olması durumunda termogram (2) sıfır çizgisinden sapacak ve || apsis ekseninde veya ona belli bir açıda – temel.

Numunedeki ısıtma işlemi sırasında r.l. sıcaklık faz dönüşümü veya kimyasal. ısının salınması veya emilmesiyle değişirse, emilen/alınan ısı miktarıyla orantılı olarak ∆T ortaya çıkar. Ortaya çıkan sıcaklık farkı, DTA eğrisinin taban çizgisinden yukarı veya aşağı doğru sapması ile kaydedilir (3) – termal etki. Yönteme göre sapma ekzotermik bir etki, ↓ ise endotermik bir etkidir.

Ekzotermik etkiler(Q vurgulanmış olarak) örneğin dengesiz bir durumdan denge durumuna geçişten kaynaklanıyor olabilir. Amorf durumdan kristal duruma geçiş.

Endotermik etkiler(absorpsiyon Q ile) faz dönüşümleri (erime, buharlaşma, süblimleşme, polimorfik dönüşümler) veya kimyasal süreçlerle (oksidasyon, ayrışma, dehidrasyon, ayrışma vb.) ilişkilidir. Çoğu madde ısıtıldığında, belirli bir maddenin termal etki karakteristiği ile uygun sıcaklıklarda DTA eğrisine kaydedilen çeşitli dönüşümler gözlemlenir.

Bir termogram kullanarak, incelenen maddenin niteliksel bir özelliğini verebilir, faz dönüşümlerinin sıcaklıklarını belirleyebilir veya kimyasal süreçler, sürecin termal etkisini ölçün.

T
∆T
A
B

22.Kavramlar:

Elektiriksel iletkenlik sıvılar χ - bu, düz elektrotlar arasındaki boşluğu aynı şekilde dolduran 1 cm3 çözeltinin elektriksel iletkenliğidir, çok yüksektir. 1 cm mesafede bulunan geniş alan (cm2 cinsinden).

Elektronun ve bitkinin doğasına, çözeltinin konsantrasyonuna ve T'ye bağlıdır.

Sıkışık olduğunda zayıftır. seçim-ta, χ ↓

Anlaşma güçlü olduğunda. electa, önce ilk sonra ↓.

T'de, χ.

Eşdeğer elektrik iletkenliği λ – bu, 1 g eşdeğer çözünmüş madde içeren böyle bir hacimdeki (cm3) bir çözeltinin elektriksel iletkenliğidir ve elektrotlar birbirinden 1 cm mesafeye yerleştirilmiştir. [cm2 /g-eq*ohm]

burada φ – seyreltme, [cm3 /g-eq]

с – eşdeğer konsantrasyon, [g-eq/l]K

Elektrik çözeltisinin ↓ konsantrasyonunda, λ ;

- λ=max sonsuzda olacaktır. seyreltme

Ampirik Kohlrausch formülü:

λ=λ ∞ -А√с

İyon hızı (v i ,u i – hareket hızları sırasıyla A - ve K +)İyona etki eden kuvvet tarafından belirlenir, kat. iyon yükünün ve alan potansiyeli gradyanının çarpımına ve T'ye, iyonun doğasına ve çözeltiye bağlı olarak ortamın direncini karakterize eden R faktörüne eşittir

z i – iyon yükü; E/l – alan gücü, alan gradyanı

Şunlara bağlıdır: iyonların doğası, E\l, konsantrasyon, sıcaklık, ortamın viskozitesi.

senin için de aynı şekilde

Mutlak. Hareket hızı . iyonlar alan gücü = 1 V/cm ise iyon hızlarını karşılaştırırken kullanılır

v=ez i /R (sizin için aynı)

İyon hareketliliği Bir iyon tarafından aktarılan elektronların sayısı, iyonların mutlak hızı ile Faraday sayısının çarpımına eşittir.

Taşıma numarası i-th tipi iyonlar - elektron sayısının oranı q i (z i'ye, kons., hareket hızına bağlıdır) Elektrik alanı), etkilenmiş. bu tip iyonlar toplam elektron sayısına q aktarılır. çözeltide bulunan tüm iyon türleri t i =q i /q.

Çözeltinin iyonik gücü (iyonik güç), çözeltinin tüm iyonları için alınan z (değerlik) yük sayısının karesi ile her iyonun konsantrasyonlarının çarpımlarının yarı toplamı olarak adlandırılır.

ben = ½ ∑m ben z ben 2

burada m i molaritedir (konsantrasyon ölçüsü)

İyonik kuvvetin ampirik yasası:

Ortalama iyon katsayısı aktivite γ +/- yev. iyonik kuvvet I çözümünün evrensel işlevi, yani. Belirli bir iyon kuvvetine sahip bir çözeltide, ayrışan tüm maddelere kendi adı verilir. Belirli bir maddenin doğasına ve konsantrasyonuna bağlı olmayan, ancak iyonlarının sayısına ve değerine bağlı olan aktivite katsayıları.


23.Çözeltilerin elektriksel iletkenliğini, iyonların hareket hızlarını ve hareketliliğini etkileyen faktörler.

1. iyonun doğası

3. konsantrasyonlar. (graftaki belirli e\iletkenlik ae=f(s,mol\l) - gökkuşağı; eq.e\iletkenlik λ=c,g*eq\l - 0'a içbükey bir slayt, aşağı.

4. sıcaklık (bununla birlikte spesifik iletkenlik ve hareketlilik limiti artar, metaller için ise durum tam tersidir)

5. Ortamın viskozitesi


24. Eşdeğer elektrik iletkenliğini iyon hareketlilikleriyle ilişkilendiren bir denklemin türetilmesi.


BEN. - elektiriksel iletkenlik,

burada ρ – elektriksel direnç

l – elektrotlar arasındaki mesafe

χ – elektriksel iletkenlik, [ohm -1 cm -1 ]

II. - eşdeğer elektrik iletkenliği, [cm2 /(g-eq ohm)]

burada c – eşdeğer konsantrasyon, [g-eşdeğer/l]

III. I = I + +I - - iyonların çözelti yoluyla 1 saniyede aktardığı elektrik miktarı

- 1 saniyede kesitten geçen katyon sayısı

- mevcut güç, çünkü İyonların her g-eq'si Faraday yasasına göre taşınır

F=96486 K el.

- katyonların hızı,

burada u katyonların mutlak hareketliliğidir, [cm2 /sn*v]

Anyonlar için benzer formüller (v, v’, c - , n - , I -)

Şunu elde ederiz:

IV. - Ohm kanunu

Bu ifadede (I) ve (II)'deki K değerini yerine koyarsak ve (III) ve (IV) denklemlerinin sağ taraflarını eşitlersek, şunu elde ederiz:

λ denklemini çözdükten sonra şunu elde ederiz:

İçin güçlü elektrolitler ayrışmasının tamamlandığı kabul edilen oran 10 3 c i /c = 1'dir.

İçin zayıf- 10 3 s i /s = α

V. Katyon ve anyonların hareketliliği dikkate alınarak,

için verilen ifadeyi elde ederiz değişen dereceler elektrolitlerin ayrışması.
25. Güçlü elektrolit teorisinin temel prensipleri

Debye-Hückel.

Bu fikirler, her iyonun etrafında zıt yüklü iyonlardan oluşan bir iyonik atmosferin olduğu fikri şeklinde formüle edilmiştir. Yoğunluğu max. merkeze yakın, merkeze uzaklığı ↓. İyonik atmosferin sınırı sayılabilecek belli bir mesafede her burcun iyon sayısı aynıdır. Teori, elektrolit çözeltilerinin termodinamik özelliklerini iyonik atmosferin parametreleriyle birleştirir. – büyüklüğü ve yoğunluğu.

1. Solüsyondaki elektrolit tamamen ayrışır ve iyon konsantrasyonu, elektrolitin analitik konsantrasyonundan hesaplanır.

2. İyonik atmosferdeki iyonların dağılımı klasiklere uygundur. Statiktir ve iyonik atmosferin kendisi sürekli bir ortam olarak kabul edilir.

3. Her türlü etkileşimden yalnızca iyonların elektrostatik etkileşimi dikkate alınır. Çözücü, belirli bir dielektrik sabitine sahip bir ortamın rolünü oynar.

4. Çözeltinin dielektrik sabitinin, saf çözücünün dielektrik sabitine eşit olduğu varsayılmaktadır.

5. İyonların tüm özelliklerinden yalnızca yük dikkate alınır.


26.İyonik atmosfer, gevşeme ve elektroforetik inhibisyon nedir?

İyonik atmosfer

Güçlü bir elektrolitin seyreltik bir çözeltisinde bir merkezi iyonu zihinsel olarak izole ederseniz, iyonlar zıt işaret yakınında aynı yüke sahip iyonlardan daha sık gözlemlenecektir. İyonların bu istatistiksel dağılımı 2 faktörün etkisi altında oluşturulmuştur: 1) elektrostatik çekme ve itme kuvvetleri; 2) iyonların termal hareketi. Sonuç olarak, merkezi iyon çevresinde iyonların bir miktar istatistiksel dağılımı kurulur - iyonik atmosfer.

Elektroforetik inhibisyon. Bir çözeltiye elektrik alanı uygulandığında, zıt işaretli yüklere sahip olan merkezi iyon ve onun iyonik atmosferi zıt yönlerde hareket eder. İyonlar hidratlı olduğundan iyonların hareketi, merkezi iyonun hareketi kendisine doğru hareket eden bir ortamda meydana gelir. Bu nedenle, hareketli iyon ilave bir frenleme kuvvetinin etkisi altındadır ve bu da hızının azalmasına neden olur.

Gevşeme inhibisyonu . İyonik atmosfer merkezi simetriye sahiptir. Bir iyon bir elektrik alanında hareket ettiğinde, iyonun bir pozisyonunda atmosferin tahrip olması ve başka bir pozisyonda oluşmasıyla ilişkili olan simetri bozulur. Bu süreç zaman içinde sınırlı bir oranda gerçekleşir. rahatlama zamanı. Sonuç olarak iyonik atmosfer merkezi simetrisini kaybeder ve hareket eden iyonun arkasında her zaman zıt işarette bir miktar aşırı yük olacaktır. Ortaya çıkan elektriksel çekim kuvvetleri iyonun hareketini engelleyecektir.

Gevşeme ve elektroforetik kuvvetler. frenleme

¨ çözeltinin iyonik kuvveti, çözücünün doğası ve sıcaklık ile belirlenir.

¨ sabit diğer koşullardaki çözeltinin konsantrasyonu ile


27. Viyana etkisi nedir? İletkenlik dağılımı nedir?

Şarap etkisi

Yeterince yüksek yoğunluktaki sabit elektrik alanlarında (10 4 -10 5 V/cm)

İyonlar o kadar hızlı hareket eder ki, iyonik atmosferin oluşması için zaman kalmaz, bunun sonucunda pratikte frenleme etkisi olmaz ve λ, λ ∞'a eğilim gösterir.

Zayıf elektrolitlerde Wien etkisi, güçlü bir elektrik alanındaki ayrışma dengesinin iyon oluşumuna doğru kaymasından da kaynaklanır.

Elektriksel iletkenlik dağılımı (frekans etkisi) . Alternatif akımın frekansı belirli bir değerin üzerine çıktığında elektriksel iletkenlikte artış gözlenir, çünkü yeterince yüksek frekansİyon ve iyonik atmosferin karşılıklı yer değiştirmeleri o kadar küçüktür ki iyonik atmosfer pratikte simetriktir.

Elektriksel iletkenlikte bir artışın beklenebileceği alternatif akım frekansı, gevşeme süresinin tersidir.

Bu nedenle gevşeme inhibisyonunun etkisi ortadan kalkmalıdır.

(Wien etkisi, iyonik atmosfer tamamen yok olduğunda ortaya çıkar ve dolayısıyla her iki frenleme etkisi de ortaya çıkar. Frekans etkisi yalnızca iyonik atmosferin ortadan kaybolmasıyla açıklanır. Deneyimler göstermektedir ki son etki yaklaşık. Wien etkisinden 3 kat daha zayıf, yani. elektroforetik etki gevşeme etkisinden 2 kat daha güçlüdür)


28. Elektrolitlerin aktiviteleri ve aktivite katsayıları. Bunların belirlenmesi ve hesaplanması için yöntemler.

Aktivite bir çözelti bileşeninin kimyasal potansiyeli ile aşağıdaki denklemle ilişkilidir:

Dizin X aktivitenin, madde konsantrasyonunun mol kesirleri cinsinden ifade edildiği bir çözeltiye karşılık geldiğini gösterir. Potansiyel bazen etkili veya aktif konsantrasyon olarak da adlandırılır.

Etkinlik faktörü– Bir çözeltinin özelliklerinin, aynı konsantrasyondaki ideal bir çözeltinin özelliklerinden sapmasının ölçüsü.

burada γ molar katsayıdır. aktivite,

Bileşenlerin aktivitelerini diğer birimlerde ifade edilen konsantrasyonlarla karşılaştırmak mümkündür:

¨ molar hacim konsantrasyonları (s)

burada f molar aktivite katsayısıdır

¨ molalite (m)

burada γ’ pratik aktivite katsayısıdır

İÇİNDE Genel davaçözeltideki farklı iyonların özellikleri aynı değildir ve iyonlar için termodinamik fonksiyonlar tanıtılabilir ve dikkate alınabilir çeşitli türler:

1. Bir solvent ve bir tuzdan oluşan ve aşağıdaki denkleme göre ayrışan 2 bileşenli bir çözelti düşünün:

2. Kimya. potansiyel: -

(2 denklem K + ve A -)

3. Varsayımlarda bulunalım:

1000g solvent alınır, n 1 =1000/M 1, n 2 =m – molalite

Elektrolit ayrışımı tamamen:

Gibbs-Duhem denklemine göre T,P = const, Þ (çözeltinin bileşimini değiştirirken çözelti bileşenlerinin kimyasal potansiyellerinin ölçülmesi):

- 1'den 2'yi çıkarın:

Ortalama iyonik aktiviteyi tanıtalım , Nerede ;

Standart. a 2'nin durumu const=1 olacak şekilde seçilirse şunu elde ederiz:

A 2 deneysel olarak elde edilir ve a ± ur ile belirlenir;

Girmek ortalama ve o. katsayı aktiviteg ± Ve sren. ve o. molalitem±:

;

- ifade edilebilir pratik katsayı aktif

· Uçucu bir maddenin aktivitesinin kısmi buhar basıncı ile belirlenmesi.

Denklemlerden: р 1 =р* 1 а 1 , р 2 =р* 2 а 2 , ( Nerede s. 1 –Çözücü buharının çözelti üzerindeki kısmi basıncı, p* 1 – sıvı solvent üzerindeki buhar basıncı; s 2, s* 2 – sırasıyla çözünmüş madde için) elde ederiz

(indeks 1 seçilen standart durumun numarasını gösterir)

Belirlemek için γ katı çözünen, ikinci standart durumu seçin

(en– yardımcı hesaplanan değer, K 2 – Henry sabiti)

Şunu elde ederiz:

(Nerede y=y 0 en x 2 →0 grafiksel olarak bulundu).

· Çözücünün buhar basıncı ile bir çözünen maddenin aktivitesinin belirlenmesi.

Gibbs-Duhem denkleminden:

Entegrasyon şunları sağlar:
,

Nerede a' 1 ve a' 2 –Çözelti bileşimindeki çözücü ve çözünen maddenin aktivitesi x" 2 bunların bilinmesi gerekir.

Ayrıca şu şekilde ifade edilen Gibbs-Duhem denklemini de integre edebilirsiniz: γ :

Aktivite 1çözeltilerin üzerindeki buhar basıncıyla belirlenir farklı kompozisyon. İntegral grafiksel olarak hesaplanır.

· Bir çözünen maddenin aktivitesinin katsayı ile belirlenmesi. dağıtımlar.

(burada K dağılım katsayısıdır, γ 1 2 , γ 2 2 - birinci ve ikinci çözücülerdeki çözünen maddenin aktivite katsayıları, x 1 1, x 2 2- birinci ve ikinci çözücülerdeki çözünmüş maddenin konsantrasyonu).

A Ve γ donma noktasının azalması, kaynama noktasının artması, ozmotik basınç ve çözeltilerin diğer özellikleriyle de hesaplanabilir.


29. Ayrışma sabitinin kondüktometrik ölçümü, ayrışma derecesi, titrasyon sırasında eşdeğerlik noktası.

A
B
V
Rx
RM
G
İletkenlik ölçümü - ölçüm elektiriksel iletkenlik elektrolitler. Elektrolitlerin direncini ölçmek için kullanılır Wheatstone köprüsü devresi:

2 – alternatif akım jeneratörü (sabit çözeltinin elektrolizine neden olur)

Rx – ölçüm hücresi;

RM – direnç deposu (bilinen)

V- hareketli kontağın konumu (sıfır aracı 1 akımı göstermeyecek veya min değerini gösterecek şekilde seçilmiştir, ardından

R x = RM (R 1 / R 2) = RM ( av/vb)

Çözeltinin gerçek elektriksel iletkenliği, çözeltinin konsantrasyonu, bileşenlerin doğası ve sıcaklık ile belirlenir. Çözelti c'nin gerçek elektriksel iletkenliği, deneysel olarak ölçülen değer c' ile orantılıdır: c=kc'; burada k, kabın sabiti - hücrenin karakteristiği - elektrotların alanına, mesafeye bağlıdır aralarında kabın şekli, akımı ileten çözeltinin hacmi deneysel olarak standart çözeltilerden, çoğunlukla KCl'den bulunur.

Deneysel verilere dayanarak değerler hesaplanır özel :

Ve eşdeğer elektrik iletkenliği :

Hesaplama için zayıf bir elektrolitin ayrışma derecesi kullanılan denklem:

, Nerede λ ∞ =l ¥ ila +l A ¥- iyon hareketlilikleri tarafından belirlenir

İkili bir elektrolitin ayrışma sabiti

Şu tarihte: kondüktometrik titrasyon Titre edilmiş çözeltinin elektriksel iletkenliğine eklenen titre miktarına bağlı olarak bir eğri oluşturulur. ajan. Eşdeğerlik noktası bu bağımlılığın eğrisindeki kırılma ile belirlenir. Titrasyon işlemi sırasında zayıf ayrışan veya zayıf çözünen bileşikler oluştuğunda (veya ortadan kaybolduğunda) elektrik iletkenliğinde keskin bir değişiklik meydana gelir.

Asit-baz titrasyonu:

Eşdeğerlik noktasına kadar elektriksel iletkenlikteki değişiklik, birbirine zıt 2 eğilimin etkisiyle belirlenecektir: ¯ nedeniyle ¯ H+, 350 S cm2 /(mol-eşdeğer) hareketliliğe sahiptir; bu, H+'dan çok daha yüksektir. Na + iyonunun hareketliliği

Eşdeğerlik noktasından sonra keskin elektriksel iletkenlik başlar (BC dalı), çünkü çözeltide Na + ve OH - iyonlarının konsantrasyonu artacak, kedinin hareketliliği artacaktır. 199 cm×cm2 / (mol×eşd)



Örnek 1. 0,1 mol alkol, 300 ml su ile 500 ml CCl4 arasında dağıtılır. Denge çözeltilerindeki alkol konsantrasyonunu (mol/l) bulun. Dağıtım katsayısı etil alkol karbon tetraklorür ile su arasındaki oran 0,0244'tür.

Çözüm: Dağıtım kanununa göre:

burada C1, birinci solvent (CCl4) içindeki çözünmüş maddenin konsantrasyonudur;

C2 – çözünmüş maddenin ikinci çözücüdeki (H2O) konsantrasyonu.

K – dağıtım katsayısı

Karbon tetraklorüre dönüştürülen alkolün mol sayısını X ile gösteririz, o zaman:

(0,1 – X) mol kadar kalan alkol miktarı suya geçecektir, dolayısıyla:

Elde ettiğimiz denklemde C 1 ve C 2'yi yerine koyarsak

X = 0,0039 mol nerede

mol/l mol/l

Örnek 2. 1 litre suda çözünmüş 0,3 g kristal iyot. Karbon disülfürün 100 ml'lik kısımlar halinde alınması durumunda, bu çözeltinin karbon disülfürle ekstraksiyonunun etkili aşama sayısını hesaplayın. Sudaki son iyot konsantrasyonu 1×10-6 g/l mi? İyotun su ve karbon disülfür arasındaki dağılım katsayısı 0,0017'dir.

Çözüm:

Ekstraksiyon sürecini hesaplamak için formül:

burada g0 ekstrakte edilecek maddenin başlangıç ​​miktarıdır;

V 0 - ekstrakte edilen maddenin bulunduğu çözeltinin hacmi;

V e – bir ekstraksiyon için tüketilen solventin (ekstraktan) hacmi;

N - toplam sayısı ekstraksiyon aşamaları; K – dağıtım katsayısı.

log g n = log g 0 + n log KV 0, dolayısıyla

91 - 100. 1 mol alkol, hacim V'si 1 ml karbon tetraklorür ve hacim V'si 2 ml su ile karıştırıldı. Karbon tetraklorür ve sudaki etil alkol çözeltilerinin konsantrasyonlarını belirleyin. Etil alkolün karbon tetraklorür ile su arasındaki dağılım katsayısı 0,0244'tür.

101 - 110. Eter içindeki V 1 ml asit çözeltisinden belirli bir miktarda % (ağırlık) asit çıkarmak gerekir. Bunun için, asidin su ve eter arasındaki dağılım katsayısı K'ya eşitse, ekstraksiyon aşamalarının sayısı n'ye eşit olacak şekilde ekstraktan olarak ne kadar su alınması gerekir?

111 - 120. 2 ml benzen hacmi V kullanılarak n kat ekstraksiyonla hacim V'si 1 ml C m mol/1 olan sulu bir çözeltiden ne kadar HgBr 2 ekstrakte edilebileceğini hesaplayın. HgBr2'nin su ve benzen arasındaki dağılım katsayısı 0,893'tür.



Konu 2.

Çözümler fiziksel ve kimyasal sistemlerdir.

Çözümlerin koligatif özellikleri.

çözünürlük

Örnek 1. Bir çözeltideki gazın kütlesinin çözünürlüğüne göre belirlenmesi.

HCl'nin bu sıcaklık ve 1.0133 x 10 5 Pa basınçtaki çözünürlüğü 1 m3 su başına 386 m3 ise, 40°C'de ve 98625 Pa basınçta 100 litre suda ne kadar hidrojen klorür HCI çözülür?

Çözüm.

Çözünürlük (veya çözünürlük katsayısı), belirli bir sıcaklıkta 100 g çözücü içinde çözülebilen bir maddenin (g) kütlesi ile ifade edilir.

100 litre suda bulunan HCI'nin hacmini 40°C'de ve 1,0133 × 10 5 Pa basınçta belirliyoruz:

1000 l H2O - 386 m3

100 l H2O - X m3 X= m3

HCI'nin kütlesi Mendeleev – Clayperon denklemi kullanılarak hesaplanır;

M(HCI) = 36,46 g/mol. Daha sonra:

m == 53,4 kg.

Örnek 2. Bir gaz karışımının bileşiminin gaz çözünürlüğü ile belirlenmesi.

%21 O2 ve %79 N2 içeren bir gaz karışımı, 0°C sıcaklıkta ve 1,0133×10 5 Pa basınçta sudan geçiriliyor. Bu sıcaklık ve basınçta oksijen ve nitrojenin sudaki çözünürlüğü sırasıyla 1 m3 su başına 0,048 ve 0,0236 m3 ise, suda çözünmüş bir gaz karışımının hacim fraksiyonlarını φ hesaplayın.

Çözüm.

Henry yasasına göre çözünürlük ( R Sudaki bir gazın ) değeri, karışımdaki kısmi basıncıyla orantılıdır. Karışımdaki gazların kısmi basıncını belirleyelim:

pÖ2 = 1,0133 × 105 × 0,21 = 0,2128 × 105 Pa;

P= 1,0133 × 105 × 0,79 = 0,8005 × 105 Pa.

Kısmi basınçları hesaba katarak gazların çözünürlüğünü belirleriz:

R= = 0,0104 m3;

R= = 0,0189 m3.

Toplam nitrojen ve oksijen hacmi; 0,0104 + 0,0189 = 0,0293 m3. Daha sonra gazların ve karışımların hacim oranı (%):



φ = 0,0104×100/0,0293 = 35,49; φ = 100,00 – 35,49 = 64,51.

Bağımsız olarak çözülmesi gereken sorunlar

121 - 130. 20ºС sıcaklıkta suda ve genel basınç 2,5×10 5 Pa'da O 2, N 2 ve Cl 2'den oluşan bir gaz karışımı çözünüyor. Karışımdaki bu gazların hacim oranları sırasıyla ω (O 2), ω (N 2) ve ω (Cl 2)%'ye eşittir. Gazların 1 m3 sudaki çözünürlüğü (m3): PO 2 = 0,031; РN 2 = 0,016; РCl 2 = 2,299. Suda çözünmüş bir gaz karışımındaki gazların hacim kesirlerini belirleyin.

seçenekler Görev No.
ω (О 2) %
ω (N 2) %
ω (Cl 2) %

131 - 140. Belirli bir hacimde V 1 litre suda, bir hacim V 2 litre A maddesi t ºС sıcaklığında ve P Pa basıncında çözülür. Tanımlamak kütle kesri Ortaya çıkan çözeltideki A maddesi.

Fizikokimyasal özellikler

Birbiriyle karışmayan iki sıvı alıp üçüncü bir bileşen eklerseniz, her iki çözücüde de değişen derecelerde çözünecektir. Denge kurulduğunda, elde edilen çözeltilerin konsantrasyon oranı belirli bir sıcaklıkta sabit olacaktır.

= K, bu Nernst dağıtım yasasının bir ifadesidir, burada

Aşama I ve II'deki üçüncü bileşenin konsantrasyonları;

K - dağıtım katsayısı.

Bir çözünen çözücülerden birinde ayrışır veya birleşirse Nernst denklemi şu şekilde olur:

Bulmak Kip Denklemin logaritmasını alıp düz çizginin denklemini elde edin

Koordinatlarda düz bir çizgi oluşturarak , bulalım " P» Düz bir çizginin eğim açısının tanjantı olarak (düz bir çizgi üzerinde yer alan herhangi iki nokta tarafından) tga =

InK, çizgi üzerinde bulunan herhangi bir noktanın değerlerinin yerine konularak denklemden bulunabilir.

Bu yasa çıkarma işleminin temelini oluşturur. Ekstraksiyon, bir bileşenin bir fazdan diğerine çıkarılmasıdır. Ekstraksiyon gerçekleşir Katı Faz- maddelerin katı fazdan sıvıya ekstraksiyonu (örneğin çay, kahve demleme, tentür hazırlama, bitki özleri vb.) ve sıvı faz- çözünen maddenin ekstraksiyonu sıvı çözelti özütleyici. Ekstrakte edilen maddenin ekstraktanttaki çözeltisine denir. çıkarmak ve maddeyi ondan çıkardıktan sonraki orijinal çözeltiye denir rafine etmek.

Sıvı faz ekstraksiyonunun verimliliğini hesaplamak için denklemi kullanın

(3.31)

Nerede X- rafinattaki ekstrakte edilmemiş maddenin oranı;

V- ilk çözümün hacmi;

Çıkarıcı hacmi;

İLE- dağıtım katsayısı

P- çıkarma sayısı.

Denklemden de görülebileceği gibi ekstraksiyon ne kadar fazla olursa, rafinatta o kadar az madde kalır, yani ekstrakte edilmemişse ekstraktan tarafından o kadar fazla madde ekstrakte edilir. Ekstraksiyon verimliliği büyük ölçüde dağıtım katsayısının değeriyle belirlenir: ekstraktantın lehine olan katsayı ne kadar büyükse, ekstraksiyon o kadar etkili olur.

Ders 10. Maddenin dağılımı
iki aşama arasında. Çıkarma.
.
2. Ekstraksiyon, çeşitleri. Ekstraksiyon denklemi.
Tentür ve kaynatma elde etme ilkeleri.
Konuşmacı: Ph.D. ped. Bilimler, Doçent Marina Grigorieva
Viktorovna

1. Nernst'in dağıtım yasası

Bir madde iki maddede çözünüyorsa
karışmayan sıvılar, o zaman
bu tür iki sıvının bir karışım içinde çözülmesi
aralarında şu şekilde dağıtılır:
Nernst dağıtım yasası:
Üçüncünün konsantrasyonlarının oranı
ikisi arasındaki bileşen
karışmayan sıvılar
sabit sıcaklık
K sabitinin değeri = C1/C2, burada C1, çözelti 1'deki bileşenin konsantrasyonudur
sıvı, C2 bileşenin konsantrasyonudur
çözelti 2 sıvılar, K – katsayısı
dağıtımlar.

1. Nernst'in dağıtım yasası

Örneğin iyotu suyla çalkalarsanız
ve bir kısmı karbon tetraklorür
suda çözülecek ve bir kısmı da
tetraklorometan CCl4. Sonunda
sistemde yüklü
dinamik denge.

1. Nernst'in dağıtım yasası

Önemi yok,
ne miktarda
iyot kullanılır
deney,
son
davranış
konsantrasyonlar
çıkıyor
kalıcı.

1. Nernst'in dağıtım yasası

Dağıtım kanunu ancak şu durumlarda karşılanır:
belirli koşullar, yani:
1) sabit sıcaklıkta;
2) her ikisinin de yeterli seyreltilmesiyle
çözümler;
3) çözünmüş maddenin olmaması şartıyla
tepki verir, ilişki kurmaz ve etkileşime girmez
her iki çözücüde de ayrışır.
Dağıtım kanunu önemli olanın temelini oluşturur.
ve çok yaygın
laboratuvar ve endüstriyel uygulama
ekstraksiyon adı verilen bir işlem.

2. Ekstraksiyon

Ekstraksiyon ekstraksiyondur
bir veya daha fazlasının çözümünden
başka bir madde kullanarak çözünmüş maddeler
solvent (ekstrakt), değil
ilkiyle karıştırılıyor.
Ekstraksiyonu gerçekleştirmek için gereklidir
böylece ekstrakte edilen madde daha iyi olur
ikinci çözücüde çözündüğünden daha fazla
Birinci. Ekstraksiyonun amacı
herhangi bir konsantrasyonun artması
istenilen madde veya salınım
İçinde bulunan safsızlıklardan çözücü,
veya solventin değiştirilmesi.

2. Ekstraksiyon

Ekstraksiyon şu şekilde olabilir:
ekstraktant tek geçişte
tek seferde eklendi
fraksiyonel - özütleyici ekleme
birkaç parça halinde gerçekleştirilen
teknikler.
Ekstraksiyon yaygın olarak kullanılmaktadır.
ekstraksiyon için eczane
bitkisel hammaddeler uçucu yağlar,
alkaloidler ve diğer fizyolojik
aktif maddeler.

2. Ekstraksiyon

Ekstraksiyon laboratuvarlarında yaygın olarak
ayırma hunileri kullanın
örneğin eterle ekstraksiyon sırasında. İçin
Bu su çözümü bileşenli
bölme bölümünde eter ile birleştirin
huni. Çözelti çalkalanır ve ardından
Yerleştikten sonra katmanlar ayrılır. Eter
Saf ürün elde etmek için buharlaştırın.

2. Ekstraksiyon

Bölme
huniler

2. Ekstraksiyon

Kimyasal altında ve
ilaç üretimi
cihazlar yaygın olarak kullanılmaktadır
eylemi olan çıkarıcılar
çeşitli prensiplere dayalı
sıvıların karıştırılması ve bunların
parçalanma. Kullanılmış
disk, titreşimli,
santrifüj ve diğer tipler
çıkarıcılar.

2. Ekstraksiyon

Ekstraksiyon denkleminin türetilmesi:
Hacmi V0 ml olan bir çözeltiyi içine alın,
çıkarılanın t0'ı
maddeler. Bu çözüme ekle
V ml başka bir çözücünün
onunla karışmaz. Öyleymiş gibi yapalım
ilk ekstraksiyondan sonra ilk
1 g solvent kaldı
ekstrakte edilebilir madde, o zaman
içindeki konsantrasyon C1 = m1/ V0 olacaktır ve
ikinci çözücüdeki konsantrasyon
C2 = (t0 - t1)/V.

2. Ekstraksiyon

Dağıtım yasasını kullanarak şunları yapabilirsiniz:
yazmak:
m1
V0
C1
m1V
İLE
2 m0 m1 V0 (m0 m1) ile
V
KV0
m1 m0
VKV0

2. Ekstraksiyon

Geriye kalan ilk çözücü ise
aynı maddeyi ikinci kez uygulayın
ikinci çözücünün hacmi V, daha sonra
Önceki hesaplamayı tekrarladığımızda şunu elde ederiz:
KV0
m2 m1
VKV0

2. Ekstraksiyon

Sondaki t1'in değiştirilmesi
denklemde şunu buluruz:
eğer tekrarlarsan
aynı şekilde çıkarma
ikincinin hacmi
çözücü n kez, o zaman
kalan miktar
ilk çözücüde
maddeler olacak
KV0
m2 m0
VKV0
2
KV0
milyon m0
VKV0
N

2. Ekstraksiyon

Sonuçları kullanarak hesaplamalar
denklemler şunu gösteriyor: çıkarma
bölünürse daha eksiksiz olur
porsiyon başına çözücünün tüm hacmi,
her şeyi bir kerede çıkarmaktansa
çözücü hacmi.

2. Ekstraksiyon

Ekstraksiyon yöntemleri özellikle yaygındır
bitki analizinde kullanılır
tıbbi hammaddelerin yanı sıra elde etmek için
infüzyonlar, kaynatma, tentürler, ekstraktlar
tıbbi maddeler. İÇİNDE bu durumda altında
ekstrakt bir dozaj formu anlamına gelir,
uyarınca ekstraksiyon yöntemiyle elde edilen
belirli gereksinimlerle.
Devlet Farmakopesi XI baskısına göre
infüzyonlar ve kaynatma sıvı tıbbidır
sulu ekstraktlar olan formlar
şifalı bitki materyallerinden ve
kuru veya sıvı ekstraktların sulu çözeltileri
(konsantre olur).

2. Ekstraksiyon

Ekstraktlar - konsantre ekstraktlar
şifalı bitki materyallerinden.
Tentürler - renkli alkollü veya
hidroalkolik ekstraktlar
şifalı bitki hammaddeleri,
ısıtılmadan ekstraksiyonla elde edilir.
İnfüzyon ve kaynatma alırken şunları yapın:
tıbbi maddelerin çıkarılması
tıbbi hammaddelerin su ile ezilmesi,
ekstraktlar elde edilirken - su, etanol ve
diğer ekstraktanlar.

2. Ekstraksiyon

İnfüzyonların ve kaynatmaların hazırlanması için ekstraksiyon
aşağıdaki gibi gerçekleştirildi. Parçalanmış
şifalı bitki hammaddeleri eklenir
gerekli su hacmi oda sıcaklığı,
karışım kaynar su banyosunda tutulur.
karıştırma (infüzyon - 15 dakika, kaynatma - 30 dakika),
oda sıcaklığında soğutun (infüzyonlar - 45
dk, kaynatma - 10 dk), filtreleyin ve elde edin
gerekirse seyreltilen süzüntü
su.
Farmakolojik olarak aktif maddelerin içeriği
elde edilen infüzyonlar ve kaynatmaların belirlenmesi
çeşitli Analitik Yöntemler, tekrar
İlgili farmakopede tavsiye edilen
nesne.

İki sıvıyı karıştırırken şunlar olabilir:

Sınırsız derecede çözünür, yani. herhangi bir oranda birbiri içinde çözünür;

Pratik olarak çözünmez;

Sınırlı çözünür.

Karşılıklı çözünürlük şunlara bağlıdır: kimyasal yapı sıvılar da polar ve polar olmayan olarak ikiye ayrılır.

Simyacılar tarafından "benzerin benzer içinde çözündüğü" zaten belirtilmişti, yani. Polar sıvılar polar sıvıları iyi çözer, apolar sıvılar ise apolar sıvıları iyi çözer.

Bu nedenle polar bir çözücü olan su, polar sıvıları iyi çözer ( asetik asit, etanol) ve polar olmayan maddeleri (benzen, heksan, kerosen, benzin, sebze yağı ve benzeri.).

Sıvıların polaritesi biraz farklıysa, o zaman birbirleri içinde sınırlı bir ölçüde çözünürler ve örneğin su - anilin gibi iki katmanlı sistemler oluştururlar.

Her birinde çözünebilen üçüncü bir madde, pratik olarak çözünmeyen iki sıvıdan oluşan bir sisteme dahil edilirse, o zaman çözünen madde, her iki sıvı arasında, her birindeki çözünürlüğüyle orantılı olarak dağıtılacaktır.

Bundan şu sonuç çıkıyor dağıtım kanunu, Vasıtasıyla Sabit bir sıcaklıkta birbiriyle karışmayan iki sıvı arasında dağıtılan bir maddenin konsantrasyonlarının oranı, ne olursa olsun sabit kalır. toplam sayısıçözünmüş madde.

İLE 1 /İLE 2 = k,

Nerede İLE 1 ve İLE 2 – çözünmüş maddenin 1. ve 2. çözücülerdeki konsantrasyonu;

k– dağıtım katsayısı.

Dağıtım kanunu süreçlerde yaygın olarak kullanılmaktadır çıkarmaBir maddenin, birinci çözücüyle karışmayan başka bir çözücüyle bir çözeltiden çıkarılması. Dağılım yasası, belirli bir hacmin belirli bir sıcaklıkta bir solvent ile tek veya çoklu ekstraksiyonundan sonra ekstrakte edilen ve çözeltide kalan madde miktarını hesaplamanıza olanak tanır:

Nerede M 1 – solvent 2 ile tek ekstraksiyondan sonra solvent 1'de kalan maddenin kütlesi;

M o – solvent 1’deki maddenin başlangıç ​​miktarı.

V 1 ve V 2 – solvent 1 ve 2'nin hacmi;

Birden çok kez çıkarıldığında Denklem 1 şu şekilde olur:

Nerede N– çıkarma sayısı.

Ekstraksiyon yapılırken maddenin tamamen ekstrakte edilmesi asla mümkün değildir. Ancak, eğer çözelti, çözücünün küçük kısımları ile tekrar tekrar muamele edilirse, her defasında elde edilen ekstrakt ayrılırsa, ekstraksiyonun tamlığı, çözeltinin, çözücünün büyük bir kısmı ile bir kez muamele edilmesine göre daha fazla olacaktır.

Ekstraksiyon teknolojinin birçok alanında kullanılmaktadır ve laboratuvar araştırması. Ekstraksiyon, işleme sırasında pancardan şekerin, tohumlardan yağın ve birçok maddenin ekstraksiyonuna dayanmaktadır. Gıda Ürünleri(sebzelerin pasifleştirilmesi), alma eczacılık. Bu nedenle penisilin ve diğer bazı antibiyotikler, ısıtıldıklarında yok edildikleri için buharlaşma yoluyla konsantre edilemezler. Konsantre antibiyotik çözeltileri elde etmek için ekstraksiyon bütil veya etil asetat ile gerçekleştirilir.

Yükleniyor...Yükleniyor...