5.3相平衡和非水溶液的化學反應
5.3.1 水溶液的氣-液平衡
在A(溶劑)/B(溶質)的溶液體系中,有着兩個最重要的定律:拉烏爾定律和亨利定律
拉烏爾定律和亨利定律
拉烏爾定律在前面第二章的2.3液體部分已經講過,這裡不再講述。
5.3.1.1亨利定律
在一定的溫度和平衡狀态下,氣體在液體中的溶解度和該氣體的平衡分壓成正比
KH代表物質的亨利常數,數值取決于溫度(溫度越大,亨利系數越大)、壓力(影響很小)和溶劑的性質
xB為溶質的物質的量分數,溶質為可揮發性物質,一般為氣體(氣體的溶解度極小,保證溶液極稀;保證溶質溶解後仍與溶解前分子分子狀态不變)
溶于水但不能适用亨利定律的氣體:氨氣/二氧化碳/氯化氫等(當以分子計時,也可使用亨利定律)
亨利定律的應用:
氣浮法去除水體中的油污和有害固體顆粒(液氣兩相系統)
及礦物浮選(氣-液-固三相體系)
拉烏爾定律和亨利定律的對比
在工科化學中,特别是非電解質的溶液中,溶質和溶劑并沒有特别嚴格的界限,亨利定律和拉烏爾定律是一回事。比如50%水 50%的酒精混合在一起,可以稱為50%的酒精水溶液(酒精是溶質,水為溶劑),也可以稱為50%的水的酒精溶液(水是溶質,酒精為溶劑)。
理想溶液:指的是可以忽略溶質分子和溶劑分子之間的相互作用的溶液
理想稀溶液:指的是可以忽略溶質分子之間的相互作用的溶液
理想溶液與理想稀溶液的定義可以參照中學物理中的理想氣體
5.3.1.2拉烏爾定律和亨利定律的應用
舉例說明1:
亨利定律的應用
這裡容易出錯的地方是裡面的含量為物質的量分數(也叫摩爾分數),在中學化學裡我們用的更多的是質量分數。
舉例說明2:
拉烏爾定律和亨利定律的綜合應用
亨利常數是有量綱的物理量,其單位是Pa或者kPa,并且在前後要保持一緻。
亨利定律的公式隻适用極稀溶液,要求XB要遠遠小于1(在工程化學裡一般要求XB不能大于10%)。
下一節講相圖和膠體
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