hóa lý:he cau tu rắn-lỏng

Chương 7: Cân bằng giữa dung dịch lỏng và pha rắn sự hòa tan và kết tinh bay hơi Độ tăng điểm sôi và độ hạ điểm kết tinh của các dung dịch chất tan không bay hơi tỷ lệ thuận với nồng độ

Chương 7: Cân bằng giữa dung dịch lỏng và pha rắn (sự

hòa tan và kết tinh)

bay hơi

Độ tăng điểm sôi và độ hạ điểm kết tinh của các dung dịch chất tan không bay hơi tỷ lệ thuận với nồng độ của dung dịch.

7.1.3 Áp suất thẩm thấu

7.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan của chất rắn trong pha lỏng

 Độ hòa tan của rắn trong lỏng phụ thuộc các yếu tố

7.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ hòa tan của chất rắn trong pha lỏng

Tương tự như sự hòa tan của các chất khí trong pha lỏng,

Xét cân bằng: i(rắn) = i (dung dịch) + Hht

) (

ran x

d d x K

i

i

X 

i nc ply

x

d i i



Ảnh hưởng của P không đáng kể

 Quá trình nóng chảy là quá trình thu nhiệt nên i>0, suy ra dlnxi/dT>0,

do đó độ hòa tan của chất rắn trong pha lỏng tăng theo nhiệt độ

 Khi xem i là hằng số, tích phân được PT:

cong

 Tích phân 2 vế của PT Sreder, với tiệm cận T0 là nhiệt độ nóng chảy

của chất i, (khi đó i là nguyên chất, xi=1); T là nhiệt độ hòa tan ứng với nồng độ tương ứng:

7.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ hòa tan của chất rắn trong pha lỏng (tt)

const RT

x d

T

T i x

x

i i

T T R

i    

7.3 Sự kết tinh của dung dịch hai cấu tử

7.3.1 Hệ không tạo dung dịch rắn,

không tạo hợp chất hóa học

a Giản đồ T-x:

Hệ khi kết tinh sẽ cho các pha rắn

nguyên chất và các chất này không tạo

thành hợp chất hóa học với nhau như

các hệ: muối ăn-nước, KCl-NaCl,

b Khảo sát quá trình đa nhiệt ( Quá trình trong đó có sự thay đổi nhiệt độ, còn thành phần của hệ không đổi)

Hệ Biểu Diễn T L R c=k-f+1(P=const) Hiện tượng

 Hệ Q2 = lỏng l2 + rắn r2

 Điểm etecti: c = 0; Suốt quá trình kết tinh 2 pha rắn từ dung dịch e, nhiệt độ của

hệ và thành phần pha lỏng của e khôn thay đổi; nghĩa là pha lỏng e kết tinh theo đúng thành phần của nó

Hệ H = Pha lỏng e + hệ rắn chung RC

Hệ Rắn chung RC = Rắn A + Rắn B

 Quá trình kết thúc khi rắn chung chạy đến điểm e

2 2

2 2

2 Q r

Q l g

C B R

R

R R

R R g

g

B A



7.3.2 Hệ 2 cấu tử không tạo thành dung dịch rắn, khi kết tinh tạo thành hợp chất hóa học bền

 Nếu trong 1 khoảng nồng độ nào đó, dung dịch 2 cấu tử A-B khi kết tinh có tạo thành

hợp chất hóa học D, hợp chất này chỉ bền ở nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của nó, thì giản đổ T-x của hệ có thể xem là giản đồ của các hệ A-D, D-B ghép lại Ví dụ như các

hệ CuSO 4 -H 2 O, hợp chất D là muối đồng ngậm nước CuSO 4 5H 2 O

a Quá trình kết tinh đa nhiệt

• Hê từ A đến E1 hay B đến E2 tương tự như trước Xét hệ Q1 có thành phần đúng khi tạo thành D

• Tại điểm d, c = k – f + 1 = 1 – 2 + 1 = 0, k là số hợp phần tối thiểu tạo ra hệ, k=r-q, suy ra q = 1, suy ra số phương trình liên hệ là 1, và ta có xB = const

Vậy, khi kết tinh ra rắn D, nhiệt độ và thành phần của pha lỏng không thay đổi,

tương tự như sự kết tinh của một chất nguyên chất

• Khi quá trình kết tinh kết thúc, hệ chỉ còn 1 pha rắn D, độ tự do của hệ là 1, nhiệt

độ của hệ lại tiếp tục thay đổi

b Quá trình kết tinh đẳng nhiệt, đẳng áp

 Cho A bay hơi đẳng nhiệt đẳng áp ra khỏi hệ Q, điểm biểu diễn hệ chạy về phía rB

7.3.4 Hệ 2 cấu tử không tạo thành dung dịch rắn, khi kết tinh tạo thành hợp chất hóa học không bền

Dung dịch 2 cấu tử A-B cũng tạo thành 1 hợp chất hóa học D, song hợp chất này chỉ bền ở nhiệt độ nhỏ hơn 1 nhiệt độ nào đó, mà nhiệt độ này còn thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của nó Ví dụ như hệ Na2SO4-H2O, hợp chất D là Na2SO.4.10H2O

a Quá trình đa nhiệt hệ Q1

• Khi điểm rC về H, hệ chỉ còn rB và rD

• Tiếp tục T đươc thay đổi

dr g

b Quá trình đa nhiệt hệ Q2

Ir

pd g

g p

B C

C R

R

r r

dr g

g

D

B 

c Quá trình đa nhiệt của hệ Q3

r

Ir

pd g

g p

B C

C R

R

r r

dr g

g

D

B 

7.3.4 Hệ 2 cấu tử tạo thành dung dịch rắn tan lẫn vô hạn

 Hệ khi kết tinh không tách ra các tinh thể nguyên chất mà là các

tinh thể hỗn hợp, đồng thể gọi là dung dịch rắn, trong đó các phân

tử khác nhau của các chất có thể nằm trên cùng một mạng tinh thể.

 Các hệ như: Ag-Au, Ag-Pd, Cu-Ni,…NaCl-NaBr, H2O-D2O

7.3.6 Hệ 2 cấu tử tạo thành dung dịch rắn tan có giới hạn

( hệ Pb-Sn; Pt-Ag, )

a Loại giản đồ T-x có điểm etecti

1

23

Hệ CB pha T L R c=k-f+1 Hiện tượng

123

2 Le=R A =RB T2 Lp Dd c=2-3+1=0 T và x của lỏng p không đổiđến khi kết tinh hết thành R

Hệ CB pha T L R c=k-f+1 Hiện tượng

7.4 Sự kết tinh của dung dịch 3 cấu tử