Равновесные составы фаз идеальной системы

Рассмотрим идеальную бинарную равновесную систему, состоящую из двух фаз. Для нее согласно закону Дальтона парциальное давление низкокипящего компонента в паровой фазе составит:

, (110)

где y_н - молярная доля низкокипящего компонента в паре; р - давление пара.

Согласно закону Рауля парциальное давление пара равновесного жидкости составит:

, (111)

где х_н - молярная доля низкокипящего компонента в жидкой фазе; р_он -давление насыщенного пара чистого низкокипящего компонента при температуре систем.

Аналогичные зависимости можно записать для высококипящего компонента:

; , (112)

где y_в и x_в - молярные доли высококипящего компонента соответственно в паре и жидкости; p_0в - давление пара чистого высококипящего компонента при температуре системы.

Приравняем правые части уравнений (110), (111) и (112) и получим следующие уравнения:

. (113)

Поделив уравнения (113) одно на другое, получим следующее:

,

поскольку у_н +у_В =1; х_н +х_В =1; тогда

(114)

Комплекс называют относительной летучестью, или коэффициентом разделения и обозначают a_л.

Выразим через у_н концентрацию низкокипящего компонента, получим следующее уравнение:

. (115)

Давление р равновесного пара над идеальным раствором зависит от состава раствора.

р = = х_н р_он + (1 - х_н) р_ов. (116)

Так как р_он>р, то согласноуравнению (113) молярная доля низкокипящего компонента в паре больше молярной доли в равновесной жидкости у_н>х_н. Этот факт известен как первый закон Коновалова: пар относительно жидкости обогащен тем компонентом, прибавление которого к смеси повышает давление пара. Этот закон справедлив и для неидеальных растворов.

Реальные системы отклоняются от закона Рауля и законов для идеальных газов, для них характерны изменения объемов раствора при смешении и теплота смешения.

Вид зависимости между равновесными составами пара и жидкости находят с учетом экспериментальных значений.

Дата добавления: 2015-07-24