Равновесие в системе жидкость — жидкость. Закон распределения

Равновесие гетерогенных процессов определяется константой равновесия химических реакций, законом распределения компонентов между фазами и правилом фаз. Равновесие между исходными реагентами и продуктами химической реакции, происходящей в одной из фаз, определяется константой равновесия Кр, Кс или Kw так же, как и для гомогенных процессов. При расчете и моделировании гетерогенных процессов степень приближения к равновесию характеризуется критерием равновесия Ра. Равновесные концентрации компонентов в соприкасающихся фазах определяются законом распределения вещества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями вещества в двух фазах системы при определенной температуре. Постоянство соотношения не нарушается при изменении начальной концентрации компонента или общего давления в системе. На законе распределения основаны такие промышленные процессы, как абсорбция газов жидкостями, десорбция газов, экстрагирование и т. п. При моделировании процессов массопередачи подобие характеризуется критерием равновесности в следующем виде [c.151]

Если в системе силы тяжести полностью уравновешены силами диффузии, наступает так называемое седиментационное равновесие, которое характеризуется равенством скоростей седиментации и диффузии. При этом через единицу поверхности сечения в единицу времени проходит вниз столько же оседающих частиц, сколько их проходит вверх с диффузионным потоком. Седиментационное равновесие наблюдается не только в коллоидных растворах, но и в молекулярно-дисперсных системах. Это равновесие характеризуется постепенным уменьшением концентрации частиц в направлении от нижних слоев к верхним. Распределение частиц в зависимости от высоты столба жидкости подчиняется гипсометрическому (или барометрическому) закону Лапласа в применении к золям при [c.307]

Законы распределения. Состояние равновесия в системе жидкость— жидкость определяется равенством химических потенциалов распределяемого вещества в обеих фазах. [c.522]

Равновесие в системе жидкость — жидкость. Закон распределения. ......... ...... [c.403]

Закон распределения Нернста. Система, состоящая из двух ограниченно смешивающихся жидких фаз I и II и компонента А , растворимою в обеих жидкостях, находится в состоянии дивариантного равновесия. Условием существования такого равновесия является равенство химических потенциалов (ср. разд. 3.1) компонента А в обеих фазах. Отсюда следует, что при постоянной температуре отношение активностей растворенного вещества в этих фазах является величиной постоянной [c.329]

Равновесие в системе Ж—Г характеризуется правилом фаз, указывающим необходимые условия существования данного количества фаз, т. е. число параметров, характеризующих равновесие, законом распределения компонента между фазами и константой равновесия химических реакций. Для перечисленных процессов характерны главным образом двухфазные системы, содержащие один, два и более компонентов. Фазовое равновесие для этих систем изображается в виде диаграмм состав — свойство, чаще всего состав — температура кипения. Так, например, диаграмма состав — температура кипения трехкомпонентной системы Н2О—НМОз—Н2504 (рис. 75) позволяет определить равновесные составы жидкости и паров кипящих смесей или температуры кипения смесей заданного состава при равновесии. На анализе этой диаграммы и расчетах при помощи ее основано производство концентрированной азотной кислоты ректификацией смесей разбавленной азотной и концентрированной серной кислот. Графическое изображение распределения компонентов между фазами при равновесии дается, например, в координатах С —где — равновесное содержание компонента в газовой фазе С ж—содержание компонента в жидкой фазе. Для процессов абсорбции и [c.156]

Частные случаи закона распределения - правила и законы, выражающие равновесное распределение в-ва в двухфазных системах. Напр., для расчета равновесия жидкости и пара пользуются законами Рауля и Генри, первым - для в-ва, находящегося в избытке, вторым - для в-ва, являющегося примесью (см. Генри закон, Рауля закон). Распределение растворенного в-ва между двумя несмешивающимися жидкостями при постоянной т-ре характеризуется тем, что отношение его концентраций в этих двух фазах сохраняется постоянным (закон Бертло - Нернста). Распределение примеси между жидкой и твердой кристаллич. фазой описы- [c.55]

Равновесие гетерогенных процессов, протекающих в диффузионной области, определяется качественно принципом Ле-Шателье, а количественно — законом распределения вешества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями какого-либо компонента в разных фазах системы при постоянных температуре и давлении. В системе газ — жидкость закон распределения называется законом Генри [c.7]

Сушка — процесс массопередачи, протекающий в системе с твердой фазой. Поскольку фактическая концентрация влаги в материале больше равновесной, то в соответствии с законами равновесия испаряющаяся жидкость, являющаяся распределенным веществом, перемещается из твердой фазы в газовую, и концентрация влаги в материале непрерывно понижается. Концентрацию влаги в материале обычно выражают отношением массы влаги, содержащейся во влажном материале, к массе абсолютно сухой его части (кг влаги/кг сухого материала). Это отношение называют влагосодержанием, или влажностью материала. [c.18]

Из элементарных курсов общей химии и физики известно, что вследствие сильно развитой межфазной поверхности гетерогенные дисперсные системы обладают большим избытком свободной поверхностной энергии и, следовательно, являются в принципе неустойчивыми. Позднее мы еще обсудим этот вопрос и покажем, что данное утверждение, которое во многих случаях не вызывает возражений, не настолько правильно, чтобы его абсолютизировать. Возникает вопрос, в какой мере законно применение термодинамических зависимостей к фазовым равновесиям в подобных системах. Гетерогенная дисперсная система может приобретать за счет замедляющих кинетику факторов известную устойчивость, позволяющую ей существовать в дисперсном состоянии достаточно долгое время. В течение этого времени вследствие молекулярного переноса (например, благодаря диффузии) устанавливается такое распределение ее компонентов в объеме и около межфазной поверхности, которое практически соответствует равновесию. Очевидно, что возникающее при этом состояние можно анализировать на основе соответствующих термодинамических представлений. В дальнейшем при рассмотрении вопроса об устойчивости лиофобных коллоидов мы увидим, что такая устойчивость действительно существует и именно этим объясняется широкое распространение подобных систем в природе и технике. Если какая-либо жидкость диспергирована в газе или п другой жидкости, то состояние относительного равновесия, о котором мы говорили выше, придает частицам термодинамически устойчивую форму — форму с наименьшей поверхностью, которая в простейшем случае является сферической. Не будем приводить других аргументов в пользу приложимости термодинамики равновесных систем к дисперсным гетерогенным системам и перейдем к рассмотрению самой термодинамики гетерогенных систем. [c.75]

При помощи уравнения (7.4) можно вывести закон Рауля. Равновесие идеальный раствор—пар. Вывод закона Рауля. Пусть система состоит из двух фаз жидкого раствора и пара. Примем, что каждый из компонентов, входящих в систему, распределен между раствором и паром, т. е. пар не содержит инертных веществ, не растворимых в жидкости. Пусть раствор и пар находятся в равновесии. Тогда химические потенциалы компонента I в растворе и в паре 11 будут равны (см. гл. И) [c.223]

Действительно, знание величин у1 позволяет определить характеристики равновесия жидкость — пар в данной системе при малых содержаниях компонента 1, позволяет оценить степень неидеальности системы и область выполнения закона Генри. Из данных о у просто определить коэффициент распределения компонента 1 между жидкой и паровой фазами (что важно для хроматографии), коэффициент распределения компонента / между двумя несмешивающимися растворителями. Значения для разных веществ в одном растворителе позволяют судить о селективности растворителя по отношению к этому ряду веществ и оценить экстракционные качества растворителя. Наконец, значения у просто связаны с параметрами корреляционных уравнений, широко применяемых в настоящее время для целей описания и расчета равновесий жидкость — пар в бинарных и многокомпонентных системах. Следовательно, если данные о 7 известны, или же если их просто определить экспериментально, то это открывает хорошие возможности для расчета равновесия жидкость — пар при всех концентрациях системы. На основании температурной зависимости предельных значений коэффициентов активности могут быть вычислены энтальпийные и энтропийные характеристики разбавленного раствора. [c.6]

Растворимость относится к тем разделам общей теории растворов, состояние и темпы развития которых оставляют желать лучшего. На протяжении многих десятилетий набор количественных обобщений по закономерностям растворимости исчерпьшался законом Генри для растворимости газов, правилом Алексеева для равновесия жидкость - жидкость, законом распределения для равновесия компонента между двумя жидкими фазами и уравнением Шредера для растворимости твердых тел. Теория регулярных растворов [363, 364], оформившаяся к середине нашего столетия, мало повлияла на изменение к лучшему ситуации в теории растворимости. Необходимость экспериментального определения многих входящих в эти уравнения величин и приложимость их только к идеальным системам делали количественную предсказательность этих обобщений весьма малой, а подчас и недостоверной. [c.149]

При проведении процесса жидкостной экстракции обычно температура не изменяется, а давление на равновесие в системе жидкость - жидкость практически не оказывает влияния. Поэтому для экстракции величина и = 0. Тогда для трехкомпонентной системы жидкость-распределяемое вещество-жидкость С = 1 (К = 3, Ф = 2, и = 0), и в ней можно изменять концентрацию одной из фаз без нарушения равновесия. При этом у = f x), т.е. данной концентрации распределяемого вещества х в одной фазе в состоянии равновесия соответствует определенная концентрация у вещества в другой фазе. Эта связь следует так называемому закону распределения отношение равновесных концентраций распределяемого между двумя жидкими фазами вещества при постоянной температуре есть величина постоянная [c.145]

Ректификация (англ. гек1111са11оп от позднелат. гесШ1са1о — выпрямление, исправление) — физический процесс разделения жидких смесей взаимно растворимых компонентов, различающихся температурами кипения. Процесс ректификации широко используется в нефтегазопереработке, химической, нефтехимической, пищевой, кислородной и других отраслях промышленности. Процесс основан на том, что в условиях равновесия системы пар — жидкость паровая фаза содержит больше низкокипящих компонентов, а жидкая — больше высококипящих компонентов. Соотношение между мольными концентрациями /-го компонента в паре (у,) и жидкости (х,) определяется законами Рауля и Дальтона у,/х, = Р,/т1 = где Р, — давление насыщенных паров компонента, зависящее от температуры п — давление в системе К, — константа фазового равновесия или коэффициент распределения компонента между паром и жидкостью. [c.152]

Расчет жидкофазно,го равновесия в процессе экстракции связан с общей теорией растворов. Современное состояние теории растворов позволяет предсказывать свойства только некоторых ТИЛОВ растворов. В основном же свойства растворов изучаются с помощью экспериментальных методов с целью получения эмпирических зависимостей. Определение свойств растворов, необходимых для расчета равновесия, в частности, составов растворов, выполняется в форме различных корреляций коэффициентов активностей от физических свойств системы. Коэффициенты активности вводятся для хдрактеристики отклонения свойств данного реального раствора от идеального, подчиняющегося закону Рауля. Только очень разбавленные растворы приближаются по свойствам к идеальным растворам. В более концентрированных растворах наблюдаются отклонения, которые тем больше, чем выше концентрация. Причины отклонений от законов идеальных растворов хорошо понятны только для одной группы соединений — сильных электролитов. Теория сильных электролитов позволяет вычислить активность из основных свойств ионов. Для остальных соединений активности определяются эмпирически путем измерения давления пара или осмотического давления растворов. Необходимо отметить, что изменение распределения извлекаемого вещества (веществ) при установлении общего равновесия в жидкофазной системе вызывается изменением коэффициентов активности экстрагирующего соединения или соединений в обеих фазах. Существенное изменение коэффициентов активности, однако, может быть вызвано и. химическим взаимодействием компонентов. Весьма часто системы, которые необходимо разделять, представляют собой либо соли, либо основания, а сам процесс разделения является процессом хемосорбции, протекающим в диффузионной области. Таким образом, при расчете равновесия в двухфазной системе жидкость — жидкость необходимо [c.149]

Распределение вещества между двумя жидкими фазами. Закон распределения. Система из двух практически несмешнваю-щихся жидкостей и третьего, растворимого в них компонента, будет бивариантной (С = 3—2-Ы=2) при равновесии между обеими конденсированными фазами. Концентрация третьего компонента в одной из фаз однозначно определяется концентрацией этого компонента в другой фазе при данной температуре. Согласно закону распределения Нернста, в идеальной равновесной системе отношение равновесных концентраций растворенного веп1ества в двух не-смешивающихся жидкостях есть величина постоянная при данной температуре и называется коэффициентом распределения Л" [c.79]

Закон распределения применим не только к системам из двух жидкостей, но и к системам жидкость — твердое тело или два соприкасающихся твердых тела. В последнем случае равновесие устанавливагтся лишь при высоких температурах. [c.75]

Закон распределения применяется в широких пределах для определения гетерогенных равновесий. Он устанавливает постоянное соотношение между коицептрациями какого-либо вещества в двух фазах системы при. определенной температуре для любых комбинаций твердых, жидких или газобразных фаз. На законе распределения основаны абсорбция газов жидкостями, десорбция, разделение жидкостей экстрагированием. Существует несколько формулировок закона распределения для разных фазовых равновесий так, например, выражения закона распределения для равновесий в системе жидкость — газ известны под названием законов Рауля и Генри. [c.125]

Распределение вещества между двумя растворителями подчиняется закону распределения Нернста. Если в системе находятся в равновесии две фазы 1 и 2, например две ограниченно смещивающиеся жидкости, то третье вещество, растворимое в обеих фазах, распределяется таким образом, что отнощение концентраций этого вещества в обеих фазах при постоянной температуре остается постоянным [c.56]

Из исследований Мори и Феннера системы кремнезем — метасиликат калия — вода (см. С. I, 170 и ниже) очевидно, что гидролиз не приводит к образованию устойчивого равновесия в растворе, так как щелочные силикаты, разлагаясь, образуют разбавленный раствор едкой щелочи и золь или гель кремневой кислоты. Мори рассмотрел вопрос об устойчивости стекол и керамики по отношению к воде здерь справедливы те же закономерности. Вообще не следует говорить о растворимости силикатных стекол (см. С. I, 247 и ниже). На устойчивость стекол сильно влияют такие второстепенные факторы, как, например, размер и форма зерна, подвергающегося действию жидкости. Поэтому только при очень тщательном выполнении условий опыта, можно с определенной степенью точности гарантировать надежные и воспроизводимые результаты. Произвести точные измерения сложно, так как почти никогда не бывает известной величина абсолютной поверхности, например поверхности образцов стекла. Однако в принципе эту проблему можно решить методом радиоактивных эманаций (О. Хан), как это впервые показал Хектер Своим весьма показательным исследованием он доказал, что при предельно тщательной методике выделения фракции зерен определенного размера можно легко получить воспроизводимые данные по величине поверхности образца . Имеющиеся в литературе данные результатов опытов по выщелачиванию характеризуются сильным разбросом. Бергер, Геффкен и Штёссер , основываясь на законах статистического распределения, рассмотрели вопрос о точном определении размера зерен материала. Чтобы устранить наиболее очевидные ошибки, нужны определенные технические условия для выработки способов производства зернистых порошков. Критике подвергаются как эманационный метод, так и изменения состояния поверхности в процессе реакций травления. [c.888]

Таким образом, при условии достижения истинного термодинамического равновесия распределение изоморфного или изоди-морфного микрокомпонента должно подчиняться соотношению (5-1), т. е. следовать закону, который применительно к системе типа жидкость — твердое тело называется законом Хлопина и может быть сформулирован в общей форме следующим образом при достижении термодинамического равновесия между кристаллами и раствором двух веществ, способных образовывать истинные твердые растворы, распределение компонентов между фазами следует линейному закону, согласно которому отношение концентраций компонентов в сосуществующих фазах Км ) является величиной, не зависящей от соотношения объемов фаз. [c.35]

Коэффициентом распределения называется отношение концентраций растворенного вещества в двух жидких фазах после достижения полного равновесия в трехкомпонентной системе при данных условиях. Эта величина приблизительно соответствует отношению растворимостей вещества в обоих растворителях. Различие между коэффициентом распределения и отношением растворимостей вещества в обоих растворителях определяется главным образом известной взаимной растворимостью обоих растворителей друг в друге. Коэффициент распределения (отношение концентраций третьего компонента в двух равновесных жидкостях) для каждой данной температуры есть величина постоянная и независящая от концентрации распределяемого вещества. Однако в некоторых системах наблюдаются ассоциация, сольватация или диссоциация, степень которых зависит от концентрации распределяемого вещества в результате этого изменяется число частиц в одном или обоих растворителях, а следовательно меняется соотношение их мольных концентраций в растворах. К таким системам неприменим закон распределения. [c.121]

Один из способов разделения и очистки веществ — процесс ректификации (дистиляции). Ректификация основана на диффузионном обмене вещества между неравновесными фазами (жидкостью и паром) и сопровождается межфазным обменом. Процесс ректификации управляется законами диффузии и равновесного распределения и основан на стремлении системы к равновесию. Температурный диапазон рабочих процессов ректификации весьма широк—от 1000 до 0°С и ниже. Рабочее давление колеблется от нескольких мегапаскалей до нескольких сотен паскалей. Ректификацию можно проводить в токе водяного пара она может быть азеотропной или экстрактивной. [c.173]

Изотопная геотермометрия в сочетании с термодинамическими законами, изложенными в гл. 7, дает могучий инструмент изучения природы распределения элементов в породах и рудах. По согласованию температур можно проверить существование-изотопного равновесия, а это в свою очередь служит важным признаком, позволяющим применить законы химических равновесий к исследованию изучаемой системы. Кроме того, поскольку изотопное фракционирование в твердых веществах и жидкостях нечувствительно к давлению, изотопная геотермометрия может дать независимую оценку температуры, что позволяет применять в качестве геобарометров ие только те реакции, которые полностью независимы от температуры, но и ряд других реакций (см. гл. 7), [c.243]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология