Законы Коновалова - Второй закон Коновалова

Химия - Законы Коновалова - Второй закон Коновалова

01 марта 2011

Оглавление:
1. Законы Коновалова
2. Второй закон Коновалова

Второй закон Коновалова описывает растворы с отклонениями от свойств идеальных растворов и объясняет существование азеотропных растворов, состав которых при перегонке не изменяется:

Экстремумы на кривых полного давления пара отвечают такому равновесию раствора и насыщенного пара, при котором состав обеих фаз одинаков

Доказательство второго закона Коновалова

Согласно уравнению Дюгема-Маргулеса, которое описывает равновесие в идеальных бинарных растворах газов или давление насыщенного пара над идеальным бинарным жидким раствором

$~d \ln p_1=-xd \ln p_2$ или $~\frac {d p_1}{p_1}=-x\frac {d p_2}{p_2}$

, где $~x$ — мольная доля второго компонента в растворе, $~p_1$ и $~p_2$ — парциальные давления первого и второго компонента.

Отсюда следует, что

$dp_1=-\frac {x}{1-x} \cdot \frac {p_1} {p_2} dp_2$

По закону Дальтона

$~p_2=yp$

$~p_1=p$

где $~$ и $~y$ — мольные доли первого и второго компонента в насыщенном паре, $~p$ — общее давление в системе. Тогда $~dp_1=-\frac{x}{y}dp_2$

Поскольку общее давление есть сумма парциальных, то $~dp=dp_1+dp_2$ . Подставив в это выражение значение $~dp_1$ из предыдущего получим

$~dp=}{y})dp_2$

Разделив обе части на $~dx$ и раскрыв скобки получим, что

$~\frac{dp}{dx}=\frac{}{y}\cdot\frac{dp_2}{dx}$

В экстремуме $~dp/dx=0$ , следовательно

$~\frac{}{y}\cdot\frac{dp_2}{dx}=0$

Поскольку $~dp_2/dx > 0$ , так как с ростом концентрации второго компонента растёт и его парциальное давление, то равенство может соблюдаться только если $~x=y$ — когда состав пара и раствора одинаков, что и доказывает второй закон Коновалова. Растворы, состав которых отвечает точке экстремума, кипят при постоянной температуре, а их состав при перегонке не изменяется. Такие растворы называются «азеотропными растворами» или «азеотропами». Разделение азеотропов методом фракционной перегонки невозможно. Для разделения таких растворов используют химические методы, перегонку с третьим компонентом либо фракционную перегонку при другом давлении.

<<< Периодический закон

Химики
Бытовая химия
Химические вещества
Химические законы и уравнения
История химии
Лабораторная техника

Химическое машиностроение
Награды в области химических наук
Химическая номенклатура
Химическое образование
Химические общества
Химическая промышленность

Разделы химии
Химические реакции
Химические свойства
Химическая связь
Химические системы
Химические теории