wymaganiah bmp

.64

3. Roztwory rzeczywiste

[j 1?>Uc,Vvokj^tu' R, U-jWl;ćct' kj,

w nasyconym roztworze powietrza w wodzie

ar₂ = P?Jk„₂ = 0,2096/4,36 • 10⁴ = 4.81 ■ 10“® *3 = P₃/k_H3 = 0,7904/8,77 • I0⁴ = 9,01 • 10"®

Odpowiedź: Stosunek molowy tlenu do azotu w wodzie nasyconej powietrzem wynosi

ji-i / u_:j = £■>/= 4,81/9,01 = 0,534.

Uwagi: Tlen jest lepiej rozpuszczalny w wodzie niż azot, dzięki temu stosunek molowy tlenu do azotu w wodzie nasyconej powietrzem (0,534) jest dwukrotnie większy niż w powietrzu /0,21/0,79 = 0,265/. Przepuszczając powietrze przez wodę usuwa się z niego głównie tlen. Jeżeli składniki mieszaniny gazowej mają, w danym rozpuszczalniku, różne uiartości stałych Henry’ego, to ten składnik, którego stała jest najmniejsza (to znaczy składnik najlepiej rozpuszczalny) może być usuwany przez rozpuszczenie (mówimy ”wymywanie rozpuszczalnikiem”). Metodę tę stosuje się na skalę przemysłową na przykład do usuwania CO-i z mieszaniny zawierającej dodatkowo CO oraz H2 (gazu syntezowego).

Przykład 3.2. Rozpuszczalność chlorowodoru w benzenie.

W podanej temperaturze obliczyć: a) stalą llenry’ego chlorowodoru w benzenie, b) rozpuszczalność chlorowodoru w benzenie, jeżeli łączne ciśnienie par nad roztworem wynosi P.

Dane: W temperaturze 293,2 K roztwór chlorowodoru (2) w benzenie (1) pozostający w równowadze z fazą gazową, tv której ciśnienie cząstkowe chlorowodoru P₃ — 1,01325 bar, zawiera 2,035 % wag. składnika (2). Prężność pary nasyconej czystego benzenu wynosi P( = 0,1001 bar. Wykonać obliczenia dla P = 1,01325 oraz P = 0,1333 bar.

Rozwiązanie:

a) Ułamek molowy x₂ w roztworze nasyconym pod ciśnieniem P₂ = 1,01325 bar obliczamy z mas molowych: M₂ = 36,461 i A/1 =78,114 g/mol

0,04261

2,035/36,461

2.035 , 100-2,035

36,401 f 78,11

a następnie podstawiamy do wzoru (3.17) i obliczamy wartość stałej Henry’ego:

MHCl/CoHe) = 1,01325/0,04261 = 23,780 bar;

3.3. Aktywność i współczynnik aktywności

b) Faz<u gazowa nad roztworem zawiera oba składniki. Wobec £ 1 zakładamy, że benzen (1) stosuje sic? do prawa Raoulta. Jego ciśnienie cząstkowe w fazie gazowej obliczamy ze wzoru (2.45):

P, = Pf*, =: Pf(l-x₂) (3.18)

Łącząc (3.17)i (3.18) otrzymamy zależność:

P — P\ + Po = fcjjil'2 + Pf(l “ ^*2)

którą przekształcamy do postaci:

(3.19)

p-p;

ku - PJ

Odpowiedź: Po podstawieniu wartości liczbowych i obliczeniu dla P = 1,01325 bar *₂ = = 38, 56 • 10-;

dla P = 0, 1333 bar „ = I ^ = MO ■ 10-

Uwagi: Faza gazowa nad roztworem zawiera zarówno rozpuszczalnik (1), jak i gaz rozpuszczany (2). Jeżeli ciśnienie ogólne P jest porównywalne z prężnością pary nasyconej rozpuszczalnika Pf, to rozpuszczalność (2) należy obliczyć ze wzoru (3.19). Jeżeli P P(, można pominąć obecność par rozpuszczalnika w fazie gazowej, tak jak to zrobiono w rozwiązaniu przykładu 3.1.

3.3. Aktywność i współczynnik aktywności

Lewis i Han dali (1923) zaproponowali wyrażenie potencjału chemicznego składnika roztworu niedoskonałego następującym wzorem:

m(T, P, x) = p](T, P) + RT ln a₃ (3.20)

Wzór ten zachowuje prostą formę matematyczną wzoru (2.3.5) wyra-żającego potencjał chemiczny składnika roztworu doskonałego, jednakże ułamek molowy (x₃) został w nitn zastąpiony wielkosxią a₃