wymagania� bmp

RT AT_W    A T_k

^K=nT=-ł^RT=lł^RT

(3.14)

Metoda ta jest bardzo dokładna, gdyż pomiary temperatury wrzenia, a zwłaszcza krzepnięcia; są dokładne i łatwiejsze do przeprowadzenia niż pomiary ciśnienia osmotycznego.

W procesach utrwalania żywności stosuje się metodę osmotycznego odwadniania np. owoców za pomocą syropów z sacharozy czy skrobi.

Metoda osmozy tzw. odwróconej znalazła zastosowanie do oczyszczania ścieków. Zamiast usuwania odpadów z wody, wodę odciąga się ze ścieków. Ścieki wprowadza się pod ciśnieniem do urządzeń zawierających przegrody półprzepusz-czalne wykonane z polistyrenu, celofanu lub polichlorku winylu. Woda czysta przeciska się przez przegrodę i wypływa dołem.

3.4. Układy dwuskładnikowe, jednofazowe -prężność pary nad roztworem_

3.4.1. Prężność pary nad roztworem substancji nielotnej. Prawo Raoulta

Jeżeli mamy układ złożony z dwóch składników A i B, przy czym substancja A jest rozpuszczalnikiem ciekłym, a B - rozpuszczoną nielotną substancją, to możemy powiedzieć, że mamy do czynienia z roztworem substancji B w rozpuszczalniku A. Wówczas całkowita prężność pary nad roztworem równa jest prężności pary rozpuszczalnika A, określonej wzorem:

^XA

P°a

Rysunek 3.9

Krzywa prężności pary nad rozpuszczalnikiem (I) i nad roztworem (II). T_w, 7^-temperałury wrzenia roztworu i rozpuszczalnika (odpowiednio) pod ciśnieniem standardowym

Pa~^xaPa

15)

-ułamek molowy rozpuszczalnika,

- prężność pary nad czystym rozpuszczalnikiem.

Ostatnie wyrażenie stanowijnatematyczne sformułowanie prawa RaoulfóKtóre brzmi: prężność pary nad roztworemdrowna jest prężności pary nad czystym rozpuszczalnikiem pomnożonej przez ułamek molowy rozpuszczalnika.

W związku z tym, że ułamek molowy jest liczbą mniejszą od 1, prężność pary nasyconej nad roztworem jest zawsze niższa od prężności pary nad czystym rozpuszczalnikiem. Powyższe stwierdzenie obrazuje rysunek 3.9.

- Po- - Pfl° ;

7"- Łoibo*

X

Rozdział 3. Przemiany fazowe i...    137

Ponieważ x_A + x_B = 1 (x_B - ułamek molowy substancji rozpuszczonej), prawo Raoulta możemy przedstawić wzorem:

(3.16)

Pa = 0-xb)p°a

lub wzorem:

^XB = ~

Pa-Pą

P°A

(3.17)

Tak więc obniżenie prężności pary (j>°_A - p_A) nad roztworem spowodowane obecnością substancji nielotnej B zależy jedynie od ułamka molowego tej substancji. Prawo Raoulta spełniane jest przez roztwory zwane doskonałymi. W przypadku roztworów rzeczywistych zachodzą odstępstwa od tego prawa.

3.4.2. Podwyższenie temperatury wrzenia i obniżenie temperatury krzepnięcia cieczy

Wielkością fizyczną charakteryzującą każdą ciecz - rozpuszczalnik, jest temperatura wrzenia, która odpowiada zrównaniu się prężności pary cieczy z ciśnieniem zewnętrznym (zwykle atmosferycznym). W związku z tym, że wprowadzenie substancji nielotnej powoduje obniżenie prężności pary (z krzywych przedstawionych na rys. 3.9 wynika, że dla stałego ciśnienia roztwór wrze w wyższej temperaturze niż rozpuszczalnik), roztwór można doprowadzić do wrzenia podwyższając jego temperaturę, dopóki prężność pary nie wzrośnie o wartość kompensującą obniżenie wynikające z prawa Raoulta. Podwyższenie temperatury wrzenia roztworu AT, jest wprost proporcjonalne do stężenia molalnego substancji rozpuszczonej C zgodnie ze wzorem:

A T_w = iEC

(3.18)

E - współczynnik proporcjonalności zwany stałą ebulioskopową, i — współczynnik izotoniczny zdefiniowany w rozdz. 3.3.4. (i = 1 dla roztworów nieelektrolitów).

Jeżeli rozpuścimy n moli substancji o masie molowej M w m_a kilogramach rozpuszczalnika, to stężenie molalne wynosi:

(3.19)

n m

m„ Mm₀

Podstawiając ostatnie wyrażenie do wzoru (3.18) otrzymujemy:

A7j. = i ■ E

m

Mm„

(3.20)

Z ostatniego równania wynika, że E = AT_w, gdy mIM = n = 1, m_a = 1 kg oraz i = 1.

—    A ^ -f-fi ~ &('[£ ^<c,u-j^rn^    im