wymagania� bmp

3. Roztwory rzeczywiste

zatem gdy P\ = x | P,*, wówczas Pi = kui odwrotnie - gdy P-2 = *2^2 > wówczas P, = kn\Xi.

Rys. 3.3. Zależni iść prężności cząstkowych składników />, i /’_a oraz .sumarycznej prężności pary P nad roztworami dwuskładnikowymi od ułamka molowego: a) odchylenia dodatnie, b) odchylenia ujemne. Liniowość w obszarze Xj > 0, 9 - doskonałość w sensie prawa Raoulta, liniowość w obszarze ary < 0,1 — doskonałość w sensie prawa Ilenry’ego

Przykład 3.1. Rozpuszczalność powietrza w wodzie. i

Jaki jest stosunek molowy tlenu do azotu w wodzie nasyconej powietrzem?

Dane: W 1,000 din³ wody w temperaturze t = 20,0°C pod ciśnieniem P = 1,000 bar, gdy nasyca się ją oddzielnie tlenem lub azotem rozpuszcza się Vi = 31,02 cm³ tlenu i V₃ = 15,42 cm³ azotu; gęstość wody pi = 1,00 g/cm³, masa cząsteczkowa M\ = 18,02 g/mol. Przyjmuje się, że powietrze jest mieszaniną tlenu (2) i azotu (3) zawierającą 20,96 % mol O2.

Rozwiązanie: Zgodnie z prawem Henry’ego (3.17) ułamek molowy gazu rozpuszczonego w cieczy

xj = Pj/k_fij

zależy od prężności cząstkowej gazu nad roztworem i od stałej Henry'ego. Prężności cząstkowe tlenu i azotu w powietrzu pod ciśnie-

3.2. Potencjały chemiczne w roztworach rozcieńczonych

niem 1 bar wynoszą

P₂ = Px₂ = (1,000 bar)(0,2096) = 0,2096 bar P-i = P-P₂ - 0,7904 bar

Do obliczenia ułamków molowyc.il tlenu i azotu w nasyconym roztworze powietrza w wodzie potrzebne są wartości stałych Henry’ego, które obliczymy z podanych rozpuszczalności. Objętości wody, tlenu i azotu przeliczamy na mole

«i = V, • p/Mi

= (1000 cm³)(l,00 g-cm^_3)/(18,02 g-mol^-1)

= 55,494 mol

Ilości tlenu i azotu znajdujemy z równania stanu gazu doskonałego: Uj = PVj/RT. W temperaturze 20°C

PT = (83,14cm³barK-¹mol-¹)(293,20K)

= 24,373 • 10³ cm³ bar mol-¹

Pod ciśnieniem 1 bar

r»2 — (1 bar)(31,02 cm³)/(24, 373 • 10³ cm³-bar-mol^-1)

= 1,273-10^-3 mol

n₃ = 15,42/24,373 ■ 10³ = 0,6325 ■ 10~³ mol

Ponieważ ni i 113, ułamki molowe tlenu i azotu w nasyconych

roztworach tych gazów w wodzie w temp. 20°C i pod ciśnieniem 1 bar wynoszą

x₂ = rij/m = 1,273- 10-755,949 = 2,293- 10"⁵*3 = 113/in = 0,6325-10-³/5.5, 949 = 1,140-10"⁵

Wobec znikomo malej prężności pary wodnej w temp. 20°C Pj = P i stale Ilenry’ego wynoszą

kn2 = P/n₂ = 1/2, 293 • 10~⁵ = 4, 36 ■ 10⁴ bar km = P/n₃ = 1/1,140- 10-⁵ = 8,77-10⁴ bar

Prężności cząstkowe tlenu i azotu w powietrzu i stale Henry’ego podstawia się do wzoru (3.17) i oblicza ułamki molowe tych gazów