Heteroazeotrop

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Heteroazeotrop – trójfazowa mieszanina azeotropowa, czyli taki azeotrop, w którym z parą współistnieją różne niemieszające się roztwory, np. dwie fazy ciekłe (w przypadku układów dwuskładnikowych). Na wykresach fazowych odniesionych do stałego ciśnienia znajduje się odcinek izotermy, którego końce określają zawartości składników w obu współistniejących roztworach (roztwory wzajemnie nasycone). Punkt określający skład pary leży pomiędzy nimi. Skład pary nie zależy od udziałów obu faz ciekłych w układzie – nie ulega zmianom dopóki w układzie znajdują się oba roztwory, co jest konsekwencją reguły faz Gibbsa.

Mieszalność cieczy jest zjawiskiem, które dotyczy cieczy o zbliżonych właściwościach (znana reguła "podobne w podobnym"), np. ciecze polarne mieszają się z innymi cieczami polarnymi, ciecze niepolarne mieszają się dobrze z innymi cieczami niepolarnymi (zobacz np. napięcie powierzchniowe, heteroazeotrop, heterozeotrop).Mieszanina azeotropowa (azeotrop) – ciekła mieszanina (roztwór) dwóch lub więcej związków chemicznych, która jest w równowadze termodynamicznej z parą nasyconą powstającą z tej mieszaniny. Skład pary i cieczy jest taki sam. Gdy mówimy o azeotropie w kontekście wykresu fazowego, parametry takie określamy nazwą punktu azeotropowego.

Podstawy fizykochemiczne[ | edytuj kod]

Azeotropy powstają w sytuacji, gdy roztwór rzeczywisty wykazuje znaczne odstępstwa od prawa Raoulta. Duże odstępstwa dodatnie występują wówczas, gdy prężność pary nad mieszaniną A i B jest większa od prężności obliczonej przy założeniu addytywności (prawo Raoulta). Może być większa od prężności par nad czystymi składnikami A i B. Przyczyną jest dużo większe przyciąganie międzycząsteczkowe A–A i B–B od przyciągania A–B. W tej sytuacji temperatura wrzenia roztworu dwuskładnikowego jest niższa od temperatur wrzenia składników. Przy określonej proporcji A : B występuje minimum temperatury wrzenia (maksimum prężności par – azeotrop dodatni).

Wykres fazowy (diagram fazowy) – dla różnych faz pozostających w stanie równowagi – zależność składu danej fazy od składu innej fazy; wykres taki zawiera informację na temat obszarów lub punktów współistnienia, w których istnieją jednocześnie różne fazy.Faza termodynamiczna – jednolita część układu fizycznego, oddzielona od innych powierzchniami międzyfazowymi, zwanymi granicami faz, na których zachodzi skokowa zmiana własności fizycznych lub chemicznych. Najprostszym przykładem zawsze odrębnych faz są jednorodne ciała będące w różnych stanach skupienia (np. woda i lód, woda i para wodna). I tak:

Różnica między siłami oddziaływania między cząsteczkami jednakowymi i różnymi może się zwiększać w miarę ochładzania roztworu. W niektórych wypadkach prowadzi to do pojawienia się zmętnienia, a następnie rozwarstwienia cieczy. Powstają dwa współistniejące roztwory nasycone (A w B i B w A). Zakres ograniczonej mieszalności cieczy przeważnie rozszerza się w miarę dalszego obniżania temperatury.

Reguła faz lub reguła faz Gibbsa – zależność obowiązująca dla każdego układu będącego w równowadze termodynamicznej, łącząca liczbę faz w układzie, liczbę składników niezależnych oraz liczbę stopni swobody:Przemiana fazowa (przejście fazowe) – proces termodynamiczny, polegający na przejściu jednej fazy termodynamicznej w drugą, zachodzący w kierunku zapewniającym zmniejszenie energii swobodnej układu

Na wykresach fazowych ilustrujących heteroazeotropię obszary współistnienia cieczy z parą i obszar współistnienia dwóch cieczy są połączone. Granicą między nimi jest odcinek izotermy, na którym mieszczą się punkty odpowiadające wszystkim układom trójfazowym ciecz–ciecz–para. Zgodnie z regułą faz Gibbsa takie układy są inwariantne (niezmiennicze, zerozmienne) – nie dysponują żadnym stopniem swobody (s = 0). Pozostają w stałej temperaturze tak długo, dopóki nie zmniejszy się liczba współistniejących faz.

Reguła dźwigni – zasada interpretacji wykresów fazowych, umożliwiająca określanie udziałów dwóch faz znajdujących się w stanie równowagi w obszarach współistnienia. Użycie pojęcia "dźwignia" wskazuje analogię do klasycznej dźwigni – podstawowej maszyny prostej, która znajduje się w równowadze mechanicznej, gdy są sobie równe iloczyny siły (F) przez długość ramienia (r).Mieszanina azeotropowa (azeotrop) – ciekła mieszanina (roztwór) dwóch lub więcej związków chemicznych, która jest w równowadze termodynamicznej z parą nasyconą powstającą z tej mieszaniny. Skład pary i cieczy jest taki sam. Gdy mówimy o azeotropie w kontekście wykresu fazowego, parametry takie określamy nazwą punktu azeotropowego.
  • Azeotrop dodatni i obszar ograniczonej mieszalności cieczy
    1 – para, 2 − roztwór AB, 2' – nasycony roztwór B w A, 2" – nasycony roztwór A w B, 1+2, 2'+2" – obszary współistnienia dwóch faz, a, m, b – sposób określania ilości współistniejących faz a i b na podstawie reguły dźwigni

  • Heteroazeotropia w układzie dwuskładnikowym (AB)
    1 – para, 2 − − roztwór A w B, 3 – roztwór B w A, 1+2, 1+3, 2+3 – obszary współistnienia dwóch faz, a, m, b – sposób określania ilości współistniejących faz na podstawie reguły dźwigni

    Równowaga termodynamiczna – pojęcie stosowane w termodynamice. Oznacza stan, w którym makroskopowe parametry układu, takie jak ciśnienie, objętość i wszystkie funkcje stanu, są stałe w czasie. Na równowagę termodynamiczną składają się: równowaga chemiczna (brak makroskopowego przepływu cząstek i reakcji chemicznych), mechaniczna (nie występują niezrównoważone siły) i termiczna (nie występuje przepływ energii).Obszar współistnienia – zestaw współrzędnych (fazowych) na wykresie fazowym, dla których współistnieją jakieś konkretne fazy (2 lub więcej). Współrzędnymi na wykresie fazowym są tzw. wielkości intensywne, jak ciśnienie, temperatura, stężenie.
  • Przykład interpretacji wykresu fazowego. Proces chłodzenia pary AB1 i AB2
    linia pomarańczowa − para (1), linia granatowa – roztwór B w A (3), linia zielona – roztwór A w B (2); stosunek długości zielonej i granatowej linii przerywanej w obszarze "2 + 3" odpowiada stosunkowi ilości obu roztworów

  • Stopień swobody - w fizyce minimalna liczba niezależnych zmiennych opisujących jednoznacznie stan (modelu) układu fizycznego, w termodynamice liczba niezależnych zmiennych stanu, które można zmieniać nie powodując zmiany stanu (rodzaju i liczby faz).Prawo Raoulta określa skład pary nasyconej nad cieczą o znanym składzie. Dla idealnej mieszaniny wieloskładnikowej substancji ciekłych ciśnienie cząstkowe składnika "i" jest dane jako:


    Podstrony: 1 [2] [3]




    Warto wiedzieć że... beta

    Hydrofobowość (gr. hydro – woda, phobos – strach) – skłonność cząsteczek chemicznych do odpychania od siebie cząsteczek wody. Jest to szczególny przypadek solwofobowości, gdy rozpuszczalnikiem jest woda. W ujęciu makroskopowym hydrofobowość to właściwość powierzchni materiału polegająca na niezwilżalności przez wodę.

    Reklama