Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» icon

Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія»




НазваМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія»
Сторінка1/8
Дата конвертації26.02.2013
Розмір1.54 Mb.
ТипПротокол
  1   2   3   4   5   6   7   8

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІКУМ ЕКОНОМІКИ І ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ


ЛЕКЦІЇ

з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія»

(для студентів заочного відділення спеціальності 5.04010101 «Аналітичний контроль якості хімічних сполук»)


2012


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ


ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІКУМ ЕКОНОМІКИ І ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ


“Затверджую”

Заступник директора

з навчально-виховної роботи


__________ Н.Ю. Бойків

“______”_______2012 р.


^ ЛЕКЦІЇ

з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія»

(для студентів заочного відділення спеціальності 5.04010101 «Аналітичний контроль якості хімічних сполук»)


Розглянуто та схвалено на засіданні циклової комісії спеціальних хімічних дисциплін.


Протокол № ______від”_____”_____2012 року.

Голова комісії ______________________ Шарахматова О. С.


Укладач – Бойків Н. Ю., викладач Донецького державного технікуму економіки і хімічних технологій, кандидат біологічних наук


Рецензент - Дуленко Л. В., доцент Донецького національного університету економіки і торгівлі ім. М. В. Туган – Барановського, кандидат хімічних наук


4 КУРС

Лекція №1

Тема: ВСТУП. ПРЕДМЕТ ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ. М.В.ЛОМОНОСОВ – ЗАСНОВНИК ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ.ВИКОРИСТАННЯ ОСНОВНИХ ДОСЯГНЕНЬ ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ В ІНШИХ ГАЛУЗЯХ ХІМІЇ, В МЕДИЦИНІ, БІОЛОГІЇ, ГЕОЛОГІЇ, МЕТАЛУРГІЇ ТА ІНШИХ НАУКАХ. ДОСЯГНЕННЯ СУЧАСНОЇ ХІМІЇ І НОВІ НАПРЯМКИ ЇЇ ПОДАЛЬШОГО РОЗВИТКУ. МКТ АГРЕГАТНИХ СТАНІВ РЕЧОВИНИ. ГАЗОПОДІБНИЙ СТАН. ПОНЯТТЯ ПРО ІДЕАЛЬНИЙ ГАЗ. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ.РІВНЯННЯ СТАНУ ІДЕАЛЬНОГО ГАЗУ. ІДЕАЛЬНІ ГАЗОВІ СУМІШІ. РЕАЛЬНІ ГАЗИ І РЕАЛЬНІ ГАЗОВІ СУМІШІ. РІВНЯННЯ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА. СКРАПЛЕННЯ ГАЗІВ. ЕФЕКТ ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА

План

  1. Фізична хімія, як наука

  2. Предмет фізичної хімії

  3. Поняття про агрегатні стани речовини, умови їх взаємного переходу

  4. Газоподібний стан речовини

  5. Поняття про ідеальний газ. Закони ідеальних газів

  6. Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Ваальса

  7. Критичні параметри речовини

  8. Параметри газових сумішей

В житті нас оточує і постійно діє на наші органи почуття безмежна кількість предметів, тіл, речовин і явищ. Все, що ми бачимо, відчуваємо, весь зовнішній світ об’єднується одним великим поняттям – матерія. Матерія безпреревно змінюється, їй властивий рух. Рух матерії – це всі зміни та процеси, що проходять у світі: рух часток в тілі та просторі, розповсюдження хвиль, електромагнітні та теплові явища, хімічні та ядерні процеси, органічне життя, мислення, розвиток суспільствіа. Рух – це зміна взагалі. Рух невід’ємний від матерії і є її внутрішньою властивістю. В природі існує механічна, фізична, хімічна, біологічна та суспільна форми руху. Відрізняючись одна від одної, ці форми взаємопов’язані між собою. Різні науки досліджують конкретні форми руху матерії. Хімія широко використовує досягненення сучасної фізики, і в свою чергу успіхи в області хімії сприяють розвитку фізики (відкриття періодичного закону хімічних елементів Д. І. Меделєєва, вивчення ланцюгових реакцій, тощо). Сумісною наукою між фізикою та хімією є фізична хімія.

Фізична хімія вивчає будову молекул хімічних сполук, їх хімічні властивості і процеси хімічного перетворення у нерозривному зв’язку і взаємній обумовленості з фізичними властивостями речовин, фізичними умовами протікання хімічних перетворень, фізичними явищами, що проходять при цих перетвореннях. Отже, фізичну хімію можна визначити як науку, що вивчає зв’язки і взаємні переходи між хімічною формою руху матерії і формами руху, що є предметом дослідження фізики (теплота, електрика, випромінювання, тощо).

Характерною рисою сучасної фізичної хімії є гармонійне поєднання хімічних і фізичних методів дослідження, широке використання нею даних математики і квантової механіки.

Фізична хімія є теоретичним фундаментом усіх хімічних і багатьох сумісних з хімією наук. Невипадково раніше фізична хімія називалась теоретичною хімією. Висновками і методами цієї науки користуються вчені, що працюють у різних галузях хімії, медицини, біології, геології, металургії, інших наук. Тобто, фізична хімія має загальнонаукове значення.

Особливо велике прикладне значення даної науки. Вивчення фізико-хімічних закономірностей, що лежать в основі тих чи інших виробничих процесів, спочатку в лабораторних умовах, а потім на півзаводських установках, дозволяє розробляти наукові основи майбутніх виробництв, знаходити оптимальні умови ведення процесів, обізнано управляти цими процесами у виробничих умовах.

Розвиток техніки і інтенсифікація виробничих процесів потребує втілення в практику прискорених і точних методів контролю. На сьогодні в заводських та науково-дослідницьких лабораторіях поряд з хімічними методами все частіше починають використовуватись в роботі різні фізико-хімічні методи аналізу (полярографічний, колориметричний, потенціометричний, хроматографічний, тощо). Теоретичною основою цих методів є фізична хімія. Колоїдна хімія, виникнувши як один із розділів фізичної хімії, сьогодні відокремлена в самостійну науку.

Основними розділами, що характеризують напрямки фізичної хімії та визначають її предмет, є:

  1. Будова речовини та учення про найважливіши властивості речовин, що знаходяться в газоподібному, рідкому та кристалічному стані.

  2. Хімічна термодинаміка (вивчає зв’язок між хімічною та іншими видами енеергії).

  3. Хімічна кінетика (розглядає швидкість і механізм хімічних реакцій, а також явища каталізу).

  4. Вчення про хімічну рівновагу реакцій і фактори, що впливають на зсув рівноваги.

  5. Розчини (в даному розділі розглядаються природа розчинів та їх важливі властивості).

  6. Електрохімія (вивчає деякі властивості розчинів електролітів, електроліз, електропровідність розчинів, роботу гальванічних елементів, сутність електрохімічної корозії).

Засновником фізичної хімії як науки є М. В. Ломоносов. Він у 1752 – 1754 роках першим із вчених прочитав студентам курс фізичної хімії. Читання курсу супроводжувалось демонстрацією дослідів та проведенням лабораторних робіт. Ломоносов першим запропонував термін «фізична хімія» та дав цій науці наступне визначення: «Фізична хімія є наука, що пояснює на підставі положень та дослідів фізики те, що відбувається в змішаних тілах при хімічних операціях». Таким чином, Ломоносов розглядав фізичну хімію як науку, покликану дати фізичне пояснення сутності хімічних процесів.

У 1752 – 1753 роках Ломоносовим був написаний перший в світі підручник фізичної хімії «Введение в истинную физическую химию». В своїх працях вчений неодноразово вказував на необхідність для хіміков знання фізики та широкого використання математики. Він писав: «Хімік без знання фізики подібний до людини, яка всього повинна шукати ощупом, і ці дві науки так поєднані одна з одною, що одна без іншої у досконалості бути не можуть». Лише у 1864 році при Харківському університеті М. М. Бекетовим було організовано фізико-хімічне відділення, на якому у 1865 р. вчений почав викладати курс фізичної хімії. Бекетов знов обґрунтував положення про те, що фізична хімія – самостійна наука, основною задачею якої є вивчення зв’язку хімічних та фізичних властивостей речовин, хімічних та фізичних явищ та процесів.

Через 22 роки після Бекетові курс фізичної хімії почали викладати за кордоном (В. Освальд, Лейпцігський університет).

В цей період завершується становлення фізичної хімії, як самостійної наукової та учбової дисципліни, вона отримує загальне визнання. Однак батьківщиною фізичної хімії слід визнати Росію, а засновником її – великого російського вченого Михайла Васильовича Ломоносова.

Чималий внесок в розвиток фізичної хімії внесли й інші вчені. Так, наприкінці ХУІІІ-у першій половині ХІХ сторіччя В. В. Петровим, Г. Деві, Т. Гротгусом, М. Фарадеєм були проведені видатні роботи в галузі вивчення електролізу та явищ в гальванічних елементах. Російський академік Б. С. Якобі у 1836 році здійснив практичне застосування електролізу, розробив метод гальванопластики. Роботи з подальшого вивчення електродних процесів було продовжено німецьким фізико-хіміком В. Нерстом, а пізніше – радянським вченим О. М. Фрумкіним. Разом зі своїми учениками Фрумкін займався вивченням електрокапілярних та електрокінетичних явищ. Його роботи сприяли розвитку теоретичної та прикладної електрохімії. Виявленню причин електрохімічної корозії, її механізму та розробці способів захисту металів від руйнування присвячені роботи радянських вчених В. О. Кистяковського, Г. І. Акімова, Н. Д.Томашова, Н. О. Ізгаришева.

Кількісне вивчення теплових ефектів, пов’язаних з хімічними перетвореннями, яке почато у Франції А. Лавуаз’є та П. Лапласом, завершується у 1840 році відкриттям основного закону термохімії російським вченим Г. І. Гессом (закон Гесса), значними роботами в галузі термохімії закордонних вчених Г. Кірхгоффа, М. Бартло, Ю. Томсена та російських вчених І. А. Каблукова, В. Ф. Лугініна та М. М. Бекетова.

Виключно велика роль в розвитку хімії взагалі та фізичної хімії зокрема належить Д. І. Менделеєву. Його дослідження відносяться майже до усіх розділів фізичної хімії. Менделєєв відкрил найвеличніший закон природи, який пов’язує фізичні та хімічні властивості елементів – періодичний закон, який є фундаментальним законом хімії. Ним запропоновано рівняння стану ідеального газу, розвинуто учення про критичну температуру, сформульована сольватна теорія розчинів, розроблялась теорія гетерогенного каталізу.

Під впливом ідей Д. І. Менделеєва та М. М. Бекетова Д. П. Коновалов виконав класичну роботу з дослідження пружності парів над розчинами. Відкриті ним закони лежать в основі розділення рідких сумішей методом перегонки.

Засновник нового напрямку в хімії – фізико – хімічного аналізу – російський вчений М. С. Курнаков. Важливими в теоретичному та практичному відношенні стали роботи в галузі хімічної термодинаміки та учення про рівновагу хімічних реакцій Дж. Гіббса, К. Гульдберга, П. Вааге, М. М. Бекетова, з хімічної кінетики М. О. Меншуткіна, Я. Г. Вант – Гоффа, С. Арреніуса, М. О. Шилова, А. М. Баха, О. О.О. Баландіна, та інших.

Теорія цікавих для практики ланцюгових реакцій розроблена в працях М. М. Семенова, С. Хінзельвуда, інших. Початок адсорбційному аналізу – хроматографії – був покладений російським вченим М. С. Цветом у 1905 році.

Значні дослідження в галузі електрохімії, гетерогенного каталізу та з вивчення газової адсорбції деревинним вугіллям виконав М. Д. Зелинський.

На сьогодні в світі існує низка науково - дослідницьких інститутів фізичної хімії. Найбільш відомі з них – Науково-дослідницький фізико-хімічний інститут імені Л. Я. Карпова (заснований у 1922 році в Москві), Інститут фізичної хімії НАН Росії, Інститут фізичної хімії НАН України в м. Києві. В Дніпропетровську працює Iнститут фізичної хімії ім. Л. В. Писаржевського НАН України, який був створений у 1927 р. на базі кафедри електронної хімії Дніпропетровського гірничого інституту і став першим науково-дослідним інститутом хімічного профілю в Україні. Його засновником та першим директором був академік Лев Володимирович Писаржевський (1874-1938) - один з найвидатніших учених-хіміків ХХ століття. Впродовж 30 років (з 1939 по 1969 рр.) Інститут очолював академік О. І. Бродський (1895-1969), з 1969 по 1982 рр. — академік НАН України К. Б. Яцимирський, з 1982 р. — академік НАН України В. Д. Походенко.

Основні наукові напрями Інституту: теорія хімічної будови, кінетика і реакційна здатність; каталіз; адсорбція і адсорбенти; хімія високих енергій; фізико-неорганічна хімія. Останніми роками широкого розвитку набули дослідження в галузі фотокаталізу, каталітичної хімії одновуглецевих молекул, електрохімічної активації «малих молекул», молекулярного матеріалознавства, нанотехнологій, мезопористих систем, хімічних сенсорів тощо.

В Донецьку працює Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії НАН України ім. Л. М. Літвиненка.

Разом з тим, розвивається й хімія як наука взагалі. Широке застосування в усьому світі штучних та синтетичних матеріалів викликало утворення та розвиток нового розділу науки – фізичної хімії високомолекулярних сполук.

Вивчення космічного простору викликало появу ще одного нового розділу фізичної хімії – космохімії. Ця наука ставить своєю метою прослідити хімічними методами історію метеоритів як свідків космічних явищ протягом міліардів років. Зміна речовини пов’язана з ядерними процесами, викликаними космічним випромінюванням. Космохімія багато в чому перекликається з радіаційною хімією – розділом фізичної хімії, який займається вивченням взаємодії іонізуючого випромінювання на речовину та процеси. Радіаційна хімія відкриває великі можливості в галузі хімічної технології. Під впливом іонізуючого випромінювання легше розриваються зв’язки між атомами в молекулах, багато процесів (наприклад, процеси полімеризації) ідуть швидше, не потребують високих температур, тиску, каталізаторів, громіздкої апаратури.

Вчені вирішують важливі проблеми сучасності: вивчення властивостей білкових молекул, здійснення керованих термоядерних реакцій, опанування космосу та надр Землі.

Майже всі відомі речовини в залежності від умов можуть знаходитись в газоподібному, рідкому або твердому стані. Це агрегатні стани речовини. Агрегатні стани не впливають на хімічні властивості та склад однієї й тієї ж речовини, однак фізичні властивості її не однакові. Наприклад, вода – лід, рідка вода та пара – мають однаковий склад та хімічні властивості, однак фізичні властивості її (щільність, тощо) не однакові. Різниця у фізичних властивостях обумовлена тим, що частки в газоподібних, рідких та твердих речовинах розташовані на неоднакових відстанях одна від одної, завдяки чому сили притяжіння між молекулами проявляються в неоднаковому ступеню. В газах молекули знаходяться на відносно великій відстані одна від одної, сили притяжіння між ними невеликі. Гази володіють малою щільністю, не мають ні власної форми, ні власного об’єму та займають будь-який наданий ним об’єм. При підвищенні тиску гази легко змінюють свій об’єм.

В рідинах молекули більш наближені, сили міжмолекулярного притяжіння при цьому сильно збільшуються. Щільність рідин у багато разів перевищує щільність газів. Рідини володіють власним об’ємом, бо збільшені сили притяжіння не дозволяють молекулам віддалятися одна від одної на великі відстані. Однак молекули в рідинах ще не закріплені в певних точках простору і знаходяться, як і в газах, в хаотично-поступовому русі. Тому рідини не мають власної форми та приймають форму тієї судини, в яку вони налиті. При підвищенні тиску рідини незначно змінюють свій об’єм. Цьому заважають виникаючі при зближенні молекул сили електростатичного відштовхування.

В твердих тілах частки вже настільки наближені, що їх збільшені сили притяжіння врівноважуються силами відштовхування. Внаслідок цього частки геометрично правильно розташовуються в певних точках простору, утворюючи просторову кристалічну решітку. Частки твердого тіла позбавляються властивості поступового руху та випробовують лише коливальні рухи, знаходячись в вузлах кристалічної решітки. Тверді тіла володіють як власним об’ємом, так і власною формою.

Дослід показує, що поступово змінюючи зовнішні умови, можна здійснити перехід із одного агрегатного стану до іншого. На агрегатних станах речовини можна наочно дослідити прояв одного з найважливіших законів природи – закону переходу кількісних змін у якісні.

Із зміною температури та тиску поступово змінюються відстані між частками у речовині (кількісний бік) і на певному етапі стрибком з’являється нова якість, тобто новий агрегатний стан.

Порівняно нещодавно вчені стали ретельно вивчати четвертий стан речовини - плазмовий, або плазму.

Гази розповсюджені в природі та знаходять широке застосування в техніці. Їх використовують в якості палива, теплоносіїв, сировини для хімічної промисловості, робочого тіла для виконання механічної роботи (газові турбіни); гази є фізичним середовищем для здійснення газового розряду в трубках, їх використовують при зварюванні та різкі металів, при газовій хіміко-термічній обробці металевих поверхнею, в деяких біохімічних процесах, тощо.

В техніці знаходять застосування понад 30 різних газів. Особливо часто використовується природний газ, який є майже чистим метаном, а також повітря, що представляє суміш газів (здебільше азоту та кисню). В останні роки з метою інтенсифікації багатьох окислювальних процесів в металургійній та хімічні промисловості з успіхом застосовується газоподібний кисень.

В фізиці, фізичній хімії та термодинаміці часто застосовують терміни «ідеальний» та «реальний» гази. Ідеальним називається газ, що знаходиться в таких умовах, при яких можна нехтувати силами взаємодії між молекулами та власним об’ємом молекул, який надзвичайно малий порівняно із загальним об’ємом газу.

В газах, які реально існують в природі (в реальних газах), порівняно невеликі за величиною сили міжмолекулярного притяжіння (сили зчеплення) та відштовхування виявляються більшою чи меншою мірою в залежності від температури та тиску. Молекули реальних газів володіють (хоча і дуже малим) власним об’ємом, який поряд з міжмолекулярними силами зчеплення та відштовхування, що проявляються, необхідно враховувати при різного роду розрахунках.

З підвищенням температури гази розширюються, відстань між молекулами збільшується, а міжмолекулярні сили взаємодії слабшають. В умовах високих температур та низького тиску можна не брати до уваги нікчемно малі величини сил притяжіння та відштовхування і не враховувати вельми малий (порівняно із загальним об’ємом газу) власний об’єм молекул. Подібний стан реального газу наближається до ідеального газу. Таким чином, ідеальний газ є граничним станом будь-якої речовини (твердої, рідкої та газоподібної) при достатньо високій температурі та низькому тиску.

Фізичний стан газу визначається трьома параметрами: тиском P, об’ємом V та температурою T. Ці величини пов’язані рівнянням стану ідеального газу. Приватна форма цього рівняння була надана французьким вченим Б.Клапейроном (1834):

pv=rT,

де p – тиск, v – об’єм 1 кг газу, Т – температура за абсолютною шкалою, r – індивідуальна для кожного газу постійна (постійна Клапейрона).Більш зручну форму рівняння стану ідеального газу запропонував Д. І. Менделєєв (1874):

pv=nRT,

де v – об’єм n молей газу при тиску p та абсолютній температурі T, R – молярна газова постійна (постійна Менделєєва), відноситься до 1 кіломолю (молю) газу та однакова у всіх газів. R = 8,314 Дж/ (моль*К).

Абсолютною називається температура, яка виражена в градусах термодинамічної температурної шкали. Нуль цієї шкали знаходиться на 273,15о нижче нуля Міжнародної практичної шкали та називається абсолютним нулем. Температури з обома шкалами можуть бути виражені відповідно в градусах Кельвіна (Т, К) та в градусах Цельсія (t, оС). В розрахунках користуються простим співвідношенням:

Т = t + 273,15.

Число кіломолей газу можна вирахувати, знаючи його масу m та молярну масу M: n =

Отже, розгорнута формула рівняння стану ідеального газу має вигляд:

pv =

Рівняння стану ідеального газу широко застосовується для вирахування параметрів стану газів (p, v, або T), а також при дослідному визначення молярних мас газоподібних (пароподібних) речовин на основі виміряння m, p; v та T газу (або пари):

M =

Закони ідеальних газів надзвичайно прості. Спочатку вони були встановлені дослідним шляхом. Теоретичне тлумачення і обґрунтування цих законів було надано пізніше на підставі молекулярно-кінетичної теорії.

В основі молекулярно-кінетичної теорії газів є наступні припущення:

  • молекули газу представляють собою маленькі пружні кульки, які постійно знаходяться в стані хаотичного поступового руху (тепловий рух);

  • об’єм самих молекул надзвичайно малий порівняно із загальним об’ємом газу, тому молекули розглядають як матеріальні точки, які мають масу m;

  • від зіткнення до зіткнення молекулі газу один на одного не діють і рухаються прямолінійно;

  • при даній температурі все молекули рухаються з деякою постійною (середньою) швидкістю. При підвищенні температури середня швидкість молекул зростає;

  • зіткнення молекул одна з одною підкоряється закону зіткнення пружних куль, а саме після зіткнення (при постійній температурі) змінюється напрям руху молекул, а величина їх швидкості залишається колишньою. Отже, при пружних зіткненнях молекул обмін енергією між ними не відбувається.

В дійсності рух та зіткнення молекул газу одна з одною і зі стінками судини протікає набагато складніше. Внаслідок того, що зіткнення часток не цілком пружні, окремі молекули в різні моменти часу мають найрізноманітніші швидкості як за напрямом, так і за величиною. З цієї причини неможливо описати рух окремої молекули. Однак при великій кількості молекул в даному об’ємі газу та безладному їх русі стає можливим застосування законів теорії імовірності.

В молекулярно-кінетичній теорії газів в розрахунках часто використовуються величини середньої арифметичної та середньої квадратичної швидкостей. Середня арифметична швидкість виражається співвідношенням



Середня квадратична швидкість

,

де - u1, u2, u3, …, un - швидкості руху окремих молекул; n - загальна кількість молекул .

Ідеальні гази точно підпорядковуються законам Бойня - Маріотта(1662), Шарля (1787), Гей-Люссака (1802) та Авогадро (1811).

Закон Бойля – Маріотта. Об’єм даної маси газу при постійній температурі змінюється зворотно-пропорційно тиску, під яким газ знаходиться

, або p1v1 = p2v2

Звідси витікає, що таке рівняння можна написати і для інших значень p та v:

pv = const,

тобто добуток тиску на об’єм даної маси газу є величина постійна при постійній температурі. Константа в цьому рівнянні залежить від природи газу, його кількості і температури, але не залежить ані від тиску, ані від об’єму.

Закон Бойля – Маріотта витікає з основного рівняння молекулярно-кінетичної теорії :

,

оскільки m - маса молекули газу – величина постійна; N - число молекул в даному об’ємі, також постійно; - середня квадратична швидкість молекул – постійна величина при постійній температурі.

Графічно закон Бойля – Маріотта в системі координат p – v відображується у вигляді гіперболи – ізотерми.

Із закону Бойля-Маріотта витікає наслідок: концентрація та щільність газу зворотно пропорційні тиску: ; .

Закон Гей-Люссака: при нагріванні даної маси газу на 1 градус при постійному тиску об’єм його збільшується на 1/273,15 частину того об’єму, який мав би газ при 00С. Величина 1/273,15 називається коефіцієнтом термічного розширення і позначається . Аналітичним вираженням цього закону Гей-Люссака є: ;

Закон Шарля: при підвищенні температури на 1 градус при постійному об’ємі тиск даної маси газу зросте на 1/273,15 тиску при 00С. Цю величину називають термічним коефіцієнтом пружності газу. Аналітичним вираженням цього закону є: ; або , тобто для даної маси газу тиск пр. постійному об’ємі або об’єм при постійному тиску прямо пропорційні абсолютній температурі.

Наслідок з цих законів: концентрація і щільність газу зворотно пропорційні абсолютній температурі: ; .

Закон Авогадро: в рівних об’ємах різних газів при однакових температур та тиску міститься однакова кількість молекул. В 1 кіломолі це число становить NА=6,025*1026(число Авогадро).

Наслідок з цього закону: один кіломоль (моль) будь-якого газу при нормальних умовах замає об’єм 22,4 м3 (22,4 л).

При виведенні законів ідеальних газів не враховувались сили міжмолекулярного при тяжіння та об’єм самих молекул. Реальні гази не можуть точно відповідати законам ідеальних. Чим вища щільність газу та маса його часток, тим більшим стає відхилення. Поведінку реальних газів при середніх тисках характеризує рівняння стану, запропоновано голландським вченим Ван-дер-Ваальсом. В рівняння стану він вві 2 поправки: P(величина, що характеризує силу міжмолекулярного при тяжіння), та b (поправка на власний об’єм молекул). Pце внутрішній тиск газу, він в рівнянні має знак плюс, P=a/V, а b величина об’єму самих молекул, її необхідно відрахувати. В цілому рівняння Ван-дер-Ваальса має вигляд:

()(V – b) = RT

затрачується При певних умовах газ може перейти в рідину. Температура, вища за яку газ не може перейти в рідину ні при яких умовах, називається критичною. Отримані низьких температур і скраплення ґрунтується на ефекті Джоуля – Томсона – при розширенні газу енергія. У випадку ідеальних газів цей ефект дорівнює 0.

В цих випадках використовується коефіцієнт стискальності: - коефіцієнт стискальності, для вирахування якого використовують такі величини:

- приведений тиск, - приведена температура.

В техніці часто використовують газові суміші. В газових сумішах при невеликих тисках кожен газ веде себе незалежно від інших. Для них велике значення має поняття парціальних тисків. Парціальним тиском називається той тиск, який окаже даний газ, що входить до складу суміші, коли він один буде займати об’єм всієї суміші. Коли газова суміш підпорядковується законам ідеальних газів, вона називається ідеальною газовою сумішшю. Реальні гази відхиляються від реальних тим сильніше, чим вища їх щільність

Основний закон газових сумішей – закон Дальтона: загальний тиск газової суміші, яка складається із газів, які хімічно не взаємодіють один з одним, дорівнює сумі парціальних тисків всіх газів, що входять в неї.

Рзаг12+…+Рn

В суміші газів до кожного газу може бути застосовано рівняння стану:

В смеси газов к каждому газу может быть применено уравнение состояния:



де Vзаг – загальний об’єм суміші, ni- кількість молекул окремих газів в суміші. Підставивши це рівняння в рівняння стану, отримаємо: РзагVзаг = nRT.

Є поняття і парціального об’єму. Парціальний об’єм – це об’єм, який займав би кожний окремо взятий газ, що входить до складу ідеальної суміші, при заданих умовах. Сума парціальних об’ємів дорівнює загальному об’єму суміші:

Vзаг = V1+V2+…+Vn

Газову суміш характеризує також поняття об’ємного відсотку, який виражається числом кубічних метрів даного газу, взятих при температурі та тиску суміші, що містяться в 100 кг газової суміші: .

Відношення V1/Vзаг, V2/Vзаг називають об’ємною долею газу.


Ваговий відсоток даного газу – число кілограмів газу, що містяться в 100 кг газової суміші:

Співвідношення m1/m, m2/mназивається ваговою долею даного газу.

Кіломольною (мольною) долею називається відношення числа кіло молей (молей) даного газу до загального числа кіло молей газів, що складають газову суміш:

Киломольной (мольной) долей называется отношение числа киломолей (молей) данного газа к общему числу киломолей газов, составляющих газовую смесь:

де Niкіломольна (мольна) доля, n1, n2… - число кіло молей (молей) окремих газів, nзагальна сума кіло молей усіх газів в суміші. Сума мольних долів дорівнює одиниці. Кіломольна доля,збільшена в 100 разів, називається кіломольним (мольним) відсотком.

Парціальні тиски окремих газів в суміші виміряти не можна. Їх величину вираховують за законом Дальтона:

Парциальные давления отдельных газов в смеси измерить нельзя. Их величину вычисляют по закону Дальтона: Рі = Ni * Рзаг. Тобто парціальний тиск будь-якого газу газової суміші дорівнює мольній долі його в суміші, помноженої на загальний тиск суміші.


Лекція №2

  1   2   3   4   5   6   7   8



Схожі:

Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» iconМіністерство освіти І науки україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій опорні конспекти з фізичної та колоїдної хімії
Укладач – Бойків Н. Ю., викладач Донецького державного технікуму економіки і хімічних технологій, кандидат біологічних наук
Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» iconМіністерство освіти І науки україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій інструкції для виконання лабораторних робот з фізичної та колоїдної хімії Донецьк, 2009
Укладач – Бойків Н. Ю., викладач Донецького державного технікуму економіки і хімічних технологій, кандидат біологічних наук
Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни інститут інноваційних технологій І змісту освіти
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління освіти і науки обласних, Київської та Севастопольської...
Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни інститут інноваційних технологій І змісту освіти 03035, м. Київ, вул. Урицького, 36, тел.(044) 248-91-13
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління освіти і науки обласних, Київської та Севастопольської...
Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» iconМіністерство освіти І науки україни державна наукова установа «інститут інноваційних технологій І змісту освіти»
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» iconМіністерство освіти І науки україни державна наукова установа «інститут інноваційних технологій І змісту освіти»
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» iconМіністерство освіти І науки, ЦК профспілки працівників молоді та спорту України освіти І науки України
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління освіти і науки обласних, Київської та Севастопольської...
Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни 01135, м. Київ, проспект Перемоги
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління освіти і науки обласних, Київської та Севастопольської...
Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни №1/9-66 від 30. 01. 2012
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління освіти і науки обласних, Київської та Севастопольської...
Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни донецький державний технікум економіки І хімічних технологій лекції з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» iconПро проведення дитячого конкурсу «Україна в мініатюрі» Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України інформує, що з
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління освіти і науки обласних, Київської та Севастопольської...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©te.zavantag.com 2000-2017
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи