Электронное информационное обеспечение и интернет-ресурсы.

8. Электронная библиотека медицинского вуза «Консультант студента»: Физическая химия : учебник / Ю.Я. Харитонов - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 608 с. ил.: http://www.studmedlib.ru/books/ISBN9785970409589.html?SSr=37013304321365f24239507pharm-ksmu

9. Электронная библиотека медицинского вуза «Консультант студента»: Физическая и коллоидная химия : учебник / Под ред. проф. А.П. Беляева. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 704 с. : ил.: http://www.studmedlib.ru/books/ISBN9785970414415.html?SSr=37013304321365f24239507pharm-ksmu

V. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ (см. занятия 2-4)

VI. ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ, НАВЫКОВ И УМЕНИЙ, КОТОРЫМИ СТУДЕНТЫ ДОЛЖНЫ ОВЛАДЕТЬ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ТЕМЫ (СМ. ЗАНЯТИЯ 2-4)

З А Н Я Т И Е №6

Т Е М А: ПРАВИЛО ФАЗ ГИББСА. ОСНОВЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ.

I. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

II. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

III. ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Основные понятия: "фаза", "составляющий компонент", "число независимых компонентов", "число степеней свободы", "фазовый переход", "фазовое равновесие", "фигуративная точка".

2. Классификация систем по числу:

а) фаз, гомогенные и гетерогенные;

б) независимых компонентов;

в) степеней свободы.

3. Фазовый переход и фазовое равновесие. Условия фазового равновесия.

4. Правило фаз Гиббса: содержание, словесная формулировка и математическое выражение.

5. Расчет максимального числа степеней свободы для системы и максимального числа фаз, которые могут находиться в равновесии в системе с заданным числом компонентов.

6. Понятие о физико-химическом анализе. Принципы физико-химического анализа Н.С.Курнакова: непрерывности и соответствия.

7. Диаграмма состояния - инструмент физико-химического анализа.

8. Диаграмма состояния воды: общий вид; максимальное число степеней свободы для воды и максимальное число равновесно сосуществующих фаз; число и качественный состав однофазных, двухфазных и трехфазных систем для воды.

9. Графическое изображение на диаграмме состояния воды однофазных состояний и характеристика полей. Графическое изображение двухфазных состояний и характеристика линий. Тройная точка.

10. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона. Особенность хода кривых испарения, возгонки, плавления с позиций выполнения этого уравнения.

11. Диаграмма состояния серы: общий вид; число фаз, образуемых серой и число равновесных состояний из трех фаз; характеристика линий, полей и тройных точек диаграммы состояния серы.

12. Число степеней свободы для однокомпонентных систем (воды и серы), которым соответствуют фигуративные точки, лежащие на полях, линиях, в тройной (тройных) точке.

IV. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. К.И.Евстратова, Н.А.Купина, Е.Е.Малахова. Физическая и коллоидная химия. М., 1990 с.61-68.

2. В.А.Киреев. Краткий курс физической химии. М., 1978, с.238-251.

3. Лекционный материал.

V. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Приведите определение понятий: "фаза", "составляющий компонент", "число независимых компонентов", "число степеней свободы", "фазовый переход", "фазовое равновесие", "фигуративная точка".

2. Правило фаз Гиббса - словесная формулировка. Запишите уравнение правила фаз Гиббса для системы, на которую:

- из внешних условий влияют температура и давление;

- из внешних условий влияет только температура;

- влияет "n" внешних условий.

3. Система состоит из раствора сульфатов калия и натрия в воде, кристаллов сульфата калия и кристаллов сульфата натрия.

- Чему равно число независимых компонентов в системе?

- Сколько и какие фазы образуют систему?

- Приведите вид уравнения правила фаз Гиббса, выполняемого в данной системе. Рассчитайте число степей свободы.

4. Система представляет собой жидкий расплав солей хлорида натрия и нитрата калия, находящихся в равновесии с кристаллами нитрата калия. Между солями в расплаве возможна реакция: NaCl + KNO₃ KCl + NaNO₃

- Чему равно число независимых компонентов в системе?

- Сколько и какие фазы образуют систему?

- Приведите вид уравнения правила фаз Гиббса, выполняемого в данной системе. Рассчитайте число степей свободы.

5. Вычислите наибольшее число степеней свободы для однокомпонентной системы (вода) при n=2.

6. Приведите уравнение для расчета максимального числа фаз в однокомпонентной системе (вода) при n=2.

7. Сформулируйте принципы физико-химического анализа Н.С.Курнакова: принцип непрерывности и принцип соответствия.

8. Дайте определение "диаграмме состояния".

9. Диаграмма состояния воды имеет вид:

- Как называются линии ОА, ОВ и ОС? Зависимость между какими свойствами отражает каждая линия?

- Как называются поля I, II, III? Что представляет собой система, характеризуемая любой фигуративной точкой каждого поля?

- Каков геометрический образ комплекса из трех равновесных фаз? Перечислите эти фазы.

- Как называется фигуративная точка "О"? Почему?

- Определите число степеней свободы для систем, которым соответствуют фигуративные точки "d", "e" и "О".

10. Запишите уравнение Клаузиуса-Клапейрона, обозначив входящие в него величины.

11. Приведите вид уравнений Клаузиуса-Клапейрона применительно к процессам:

- испарения,

- плавления,

- возгонки, обозначив входящие в них величины.

12. Приведите общий вид диаграммы состояния серы. Охарактеризуйте линии, поля, тройные точки на данной диаграмме.

VI. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ НА САМОПОДГОТОВКУ:

VII. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЙ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ ИЛИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:

Т Е М А П Р А К Т И Ч Е С К О Й Р А Б О Т Ы:

"ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ФАЗ И ЧИСЛА КОМПОНЕНТОВ В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ".

1. В три цилиндра с пробками внести:

в первый - дистиллированную воду,

во второй - дистиллированную воду и бензол,

в третий - водный раствор иода и бензол.

Содержимое второго и третьего цилиндров перемешать. Цилиндры закрыть пробками.

2. Определить число жидких фаз в каждом из трех цилиндров. Назвать фазы.

3. Определить число компонентов, образующих жидкие фазы в каждом из трех цилиндров. Назвать компоненты.

4. Определить общее число фаз в первом цилиндре. Назвать фазы.

VIII. ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ, НАВЫКОВ И УМЕНИЙ, КОТОРЫМИ СТУДЕНТЫ ДОЛЖНЫ ОВЛАДЕТЬ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ТЕМЫ:

З А Н Я Т И Е №7

ТЕМА: ОГРАНИЧЕННАЯ ВЗАИМНАЯ РАСТВОРИМОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ.

I. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

II. ЦЕЛЬИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

III. ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Классификация бинарных жидких смесей по способности компонентов растворяться друг в друге.

2. Классификация бинарных жидких смесей, компоненты которых ограниченно растворимы друг в друге, по характеру зависимости взаимной растворимости от температуры:

а. Системы с верхней критической температурой растворения;

б. Системы с нижней критической температурой растворения;

в. Системы с верхней и нижней критическими температурами растворения.

3. Определение понятиям: "верхняя критическая температура растворения", "нижняя критическая температура растворения".

4. Диаграмма состояния для систем с "верхней", "нижней", "верхней и нижней" критическими температурами растворения в координатах t - состав при p = const (диаграмма взаимной растворимости):

а) общий вид диаграммы;

б) кривая расслоения (растворимости);

в) области (поля) гомогенного и гетерогенного (двухфазного) состояния системы;

г) верхняя (нижняя) критическая температура растворения.

5. Определение понятиям: "фигуративная точка", "коннода", "сопряженные точки".

6. Принцип построения диаграммы взаимной растворимости.

7. Анализ диаграмм взаимной растворимости с позиций правила фаз Гиббса.

8. Правило рычага, его использование при анализе диаграмм взаимной растворимости.

9. Правило прямолинейного диаметра В.Ф.Алексеева.

IV. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. К.И.Евстатова, Н.А.Купина, Е.Е.Малахова. Физическая и коллоидная химия. М., 1990, с.104-106.

2. В.А.Киреев. Краткий курс физической химии. М., 1978, с.316, 324-327.

V. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Назовите три типа бинарных жидких систем, выделенных по способности жидкостей растворяться друг в друге.

2. К какому типу систем по способности компонентов растворяться друг в друге относятся жидкие системы:

а) вода - бензол;

б) вода - анилин;

в) вода - этиловый спирт?

3. Назовите три типа бинарных жидких систем, выделенных по характеру зависимости взаимной растворимости жидкостей от температуры.

4. К какому типу систем по характеру зависимости взаимной растворимости от температуры относятся системы:

а) диэтиламин - вода;

б) фенол - вода;

в) никотин - вода?

5. Как с повышением температуры изменяется растворимость в системах:

а) фенол - вода;

б) диэтиламин - вода?

6. Приведите диаграмму взаимной растворимости для системы:

а) фенол - вода;

б) диэтиламин - вода.

7. Дайте определение понятиям:

а) верхняя критическая температура растворения;

б) нижняя критическая температура растворения.

8. Диаграмма состояния ограниченно растворимых жидкостей А и В имеет вид:

а. К какому типу систем относится система, образованная компонентами А и В, ограниченно растворимыми дуг в друге?

б. Зависимость между какими свойствами устанавливает линия диаграммы (кривая расслоения)?

в. Укажите на диаграмме поле гомогенного и гетерогенного состояния системы.

9. Жидкость, состоящая из компонентов А и В, имеет валовый состав "х" (рис. пункта 8). Сделав построения, ответьте на вопросы:

а. Гомогенна или гетерогенна эта система при температурах t₁ и t₂?

б. Каков состав фаз для гетерогенного состояния системы?

в. Какова температура взаимной растворимости системы, с валовым составом "х"?

10. Дайте определение понятиям "коннода", "сопряженные точки".

11. Охарактеризуйте системы, которым на диаграмме взаимной растворимости (рис. пункта 8) соответствуют фигуративные точки "c" и "d", по следующим свойствам:

а. Каков валовый состав системы? Какого компонента (А или В) в системе содержится больше?

б. Гомогенна или гетерогенна система?

в. Какова температура взаимной растворимости компонентов системы?

г. Как следует изменить температуру, чтобы гомогенная (гетерогенная) система перешла в гетерогенное (гомогенное) состояния?

д. Чему равно число степеней свободы системы?

е. Какой компонент (А или В) следует внести в гомогенную систему, чтобы в ней при заданной температуре началось расслоение (помутнение)?

12. Приведите формулировку правила Алексеева. Проиллюстрируйте его на диаграмме взаимной растворимости для систем с верхней или нижней критической температурой растворения.

3. Приведите формулировку правила рычага. Проиллюстрируйте выполнение этого правила на диаграмме взаимной растворимости.

14. Каково практическое использование правила рычага?

VI. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ НА САМОПОДГОТОВКУ

VII. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЙ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ ИЛИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:

Т Е М А П Р А К Т И Ч Е С К О Й Р А Б О Т Ы:

"ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ ВЗАИМНОЙ РАСТВОРИМОСТИ СИСТЕМЫ ФЕНОЛ - ВОДА".

1. Определить температуру взаимной растворимости для шести смесей фенол - вода состава:

а. Перемешав встряхиванием содержимое ампул со смесями, поместить их в водяную баню и при нагревании отметить температуру просветления (t₁).

б. Не вынимая ампул из водяной бани, охладить их содержимое и отметить температуру (t₂), при которой происходит расслоение системы (начинается помутнение).

в. Если разница в температурах t₁ и t₂ не превышает 2 ^О (4 ^О), найти среднее арифметическое этих температур и полученную величину принять за температуру взаимной растворимости. Если разница в температурах t₁ и t₂ больше 2 ^О (4 ^О), опыт повторить, уменьшив скорость нагревания и охлаждения.

2. Построить диаграмму взаимной растворимости.

В координатах t ^ОС - состав на поле графика нанести точки, отвечающие температуре взаимной растворимости для смесей каждого состава, и соединить их плавной кривой.

3. Установить критическую температуру взаимной растворимости (t_кр) и охарактеризовать, к какому типу систем по влиянию температуры на растворимость относится система фенол - вода.

а. По правилу Алексеева найти точку (К) пересечения прямой, соединив середины двух произвольно выбранных коннод с кривой расслоения. Установить критическую температуру взаимной растворимости, найдя проекцию точки К на ось температур.

б. По наличию на диаграмме верхней или нижней критической температуры сделать вывод о типе системы фенол - вода и указать, как меняется растворимость воды и фенола друг в друге с повышением температуры.

Полученные в работе данные представить в таблице.

VIII. ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ, НАВЫКОВ И УМЕНИЙ, КОТОРЫМИ СТУДЕНТЫ ДОЛЖНЫ ОВЛАДЕТЬ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ТЕМЫ

З А Н Я Т И Е №8

ТЕМА: БИНАРНЫЕ ЖИДКИЕ СМЕСИ С ПОЛНОЙ ВЗАИМНОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ.

I. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

II. ЦЕЛЬИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

III. ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Общее и парциальные давления насыщенного пара бинарных жидких смесей. Закон Дальтона.

2. Идеальные растворы, их свойства. Закон Рауля для идеальных растворов.

3. Диаграмма зависимости общего и парциальных давлений насыщенного пара от состава для идеальных растворов.

4. Растворы с положительным и отрицательным отклонениями от закона Рауля: причины отклонения, свойства растворов.

5. Диаграмма зависимости общего и парциальных давлений насыщенного пара от состава для растворов с положительным и отрицательным отклонениями от закона Рауля.

6. Температура кипения жидкости - определение понятию. Зависимость между температурой кипения жидкости и давлением насыщенного пара над жидкостью.

7. Диаграммы кипения в координатах: температура - состав, давление - состав для идеальных смесей и систем с небольшими положительными и отрицательными отклонениями от закона Рауля:

а) общий вид диаграмм;

б) кривая жидкости и пара;

в) поле пара, жидкости и гетерогенного состояния системы.

8. Определение по диаграмме кипения в координатах температура - состав для смеси произвольного состава x:

а) температуры кипения (начала кипения) смеси;

б) состава первого пузырька пара, образующегося при кипении;

в) состава пара и жидкости при нагревании смеси состава x до температуры выше температуры кипения, но ниже температуры полного перехода жидкости в пар;

г) температуры конца кипения;

д) состава последнего пузырька пара, обазующегося при завершении кипения жидкости.

9. I закон Д.П.Коновалова: формулировка закона, его иллюстрация на диаграммах кипения.

10. Анализ диаграмм кипения с позиций правила фаз Гиббса.

11. Использование правила рычага при определении по диаграммам кипения масс пара и жидкости в равновесной гетерогенной системе.

IV. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. К.И.Евстратова, Н.А.Купина, Е.Е.Малахова. Физическая и коллоидная химия. М., 1990, с.74, 76-77, 82-84, 93-98.

2. В.А.Киреев. Краткий курс физической химии. М., 1978, с.302-307, 310-312.

3. Лекционный материал.

4. Методические рекомендации к формированию практических навыков по физической и коллоидной химии. Курск, 1999.

V. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Приведите словесную и математическую формулировки закона Дальтона.

2. Приведите словесную и математическую формулировки закона Рауля.

3. Какие растворы относятся к идеальным (определение)? Примеры идеальных растворов.

4. Перечислите свойства:

а. Идеальных растворов.

б. Растворов с положительным отклонением от закона Рауля.

в. Растворов с отрицательным отклонением от закона Рауля.

5. Приведите диаграмму зависимости общего и парциальных давлений насыщенного пара бинарных растворов от состава для:

а. Идеальных растворов.

б. Растворов с положительным отклонением от закона Рауля.

в. Растворов с отрицательным отклонением от закона Рауля.

6. Приведите общий вид диаграммы кипения в координатах температура - состав для идеальных смесей, и систем с небольшим положительным и отрицательным отклонением от закона Рауля.

7. Как расположены по отношению друг к другу линии жидкости и пара на диаграммах кипения в координатах t ^ОС - состав?

8. Какие свойства бинарного жидкого раствора можно определить, используя диаграмму кипения в координатах t ^ОС - состав:

а. По линии жидкости;

б. По линии пара?

9. Приведите формулировку I закона Коновалова.

10. Диаграмма кипения бинарного жидкого раствора имеет вид:

а. Какое отклонение от закона Рауля наблюдается в растворах из компонентов А и В? Ответ обосновать.

б. Выделите на диаграмме линии и укажите зависимость между какими свойствами устанавливает каждая их них.

в. Выделите на диаграмме поля и охарактеризуйте каждое.

11. Жидкость, состоящая из компонентов А и В, имеет валовый состав "х" (рис. пункта 10). Сделав построения, ответьте на вопросы:

а. При какой температуре смесь состава "х" закипит?

б. Каков состав первого пузырька пара?

в. Какого компонента - А или В в образовавшемся паре будет содержаться больше по сравнению с жидкостью состава "х"?

г. Сколько и каких фаз будет находиться в системе, если жидкость состава "х" нагреть до температуры t₁?

д. При какой температуре жидкий раствор состава "х" полностью перейдет в пар?

е. Каков состав последней капли жидкости, перешедшей в пар?

12. Для систем, которым на диаграмме кипения (рис. пункта 10) соответствуют фигуративные точки K и N установите:

а. Гомогенна или гетерогенна система.

б. Каков валовый состав системы?

в. Каков состав фаз (фазы)?

г. Чему равно число степеней свободы?

13. Проиллюстрируйте правило рычага на диаграмме кипения (рис. пункта 10).

14. Диаграмма кипения для бинарной жидкой системы из компонентов А и В имеет вид - рис. пункта 10. Приведите диаграмму кипения для этой системы в координатах давление – состав и укажите на ней линию жидкости и пара.

VI. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ НА САМОПОДГОТОВКУ:

VII. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЙ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ ИЛИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Т Е М А П Р А К Т И Ч Е С К О Й Р А Б О Т Ы:

"ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СПИРТА В НАСТОЙКАХ
ПО ТЕМПЕРАТУРЕ КИПЕНИЯ."

1. Измерить капиллярным методом температуру кипения растворов этилового спирта в воде с массовой долей спирта 25%, 50%, 75% и 96%.

Смотри описание работы по теме "Определение температуры кипения жидкостей капиллярным методом" в Методических рекомендациях к формированию практических навыков по физической и коллоидной химии".

2. Построить калибровочный график.

В координатах t ^ОС - состав на поле графика нанести точки, отвечающие температурам кипения растворов этилового спирта в воде заданных составов. Соединить полученные точки плавной кривой.

3. Измерить температуру кипения спиртовой настойки не известного состава.

Смотри описание работы по теме "Определение температуры кипения жидкостей капиллярным методом".

4. Определить концентрацию спирта в настойке, используя калибровочный график.

На оси "температура" отложить значение температуры кипения настойки и, используя прием интерполяции, по калибровочному графику определить массовую долю этилового спирта в настойке.

5. По зависимости температуры кипения водного раствора этилового спирта от состава определить тип отклонения от закона Рауля.

а. Соотнести вид калибровочного графика, отражающего зависимость температуры кипения растворов этилового спирта от состава и представляющего собой линию жидкости (диаграммы кипения), к линейной зависимости.

б. Представить (мысленно) и описать вид зависимости давления насыщенного пара от состава в этой системе, также соотнеся ее к линейной зависимости.

в. Сделать вывод о том, какое отклонение от закона Рауля наблюдается в растворах этилового спирта.

VIII. ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ, НАВЫКОВ И УМЕНИЙ, КОТОРЫМИ СТУДЕНТЫ ДОЛЖНЫ ОВЛАДЕТЬ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ТЕМЫ

З А Н Я Т И Е №9

ТЕМА: II ЗАКОН КОНОВАЛОВА. РЕКТИФИКАЦИЯ.

I. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

II. ЦЕЛЬИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

III. ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Диаграммы кипения в координатах температура-состав, давление-состав с точками минимума или максимума на линиях жидкости.

2. II закон Коновалова: формулировка закона.

3. Азеотропные смеси, их свойства.

4. Дистилляция (перегонка) - определение методу. Назначение метода дистилляции, его использование в фармации.

5. Виды дистилляции:

а) простая (однократная);

б) дробная (фракционная);

в) ректификация.

6. Закономерность, лежащая в основе метода.

7. Принцип разделения дистилляцией жидких бинарных смесей различного типа на компоненты дистилляцией. Состав остатка и дистиллята (конденсата).

8. Оптимальные условия разделения смесей на составляющие компоненты путем ректификации.

IV. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. К.И.Евстратова, Н.А.Купина, Е.Е.Малахова. Физическая и коллоидная химия. М., 1990, с.98-104.

2. В.А.Киреев. Краткий курс физической химии. М., 1978, с.311-318.

3. Лекционный материал.

V. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Приведите формулировку II закона Коновалова.

2. Приведите общий вид диаграммы кипения в координатах температура-состав для растворов:

а. С точкой минимум на линии жидкости.

б. С точкой максимум на линии жидкости.

3. Перечислите свойства азеотропных смесей.

4. Почему азеотропные смеси кипят при постоянной температуре?

5. На поле диаграмм представлены линии жидкости для трех систем

а. Дорисуйте диаграммы, проведя пунктиром линию пара.

б. Какое отклонение от закона Рауля наблюдается в системах 1, 2, 3, приготовленных из компонентов А и В? Ответ обосновать.

в. При какой температуре жидкости с валовым составом x и y (рис.2) закипят?

г. Каков состав первого пузырька пара, образовавшегося при кипении растворов x и y?

д. Какого компонента в парах над растворами состава x и y по сравнению с жидкостью будет больше?

е. Выполняется ли для этих растворов I закон Коновалова?

Ответ обосновать.

6. Дайте определение методу дистилляции (перегонки).

7. Перечислите назначение метода.

8. Какая закономерность лежит в основе разделения бинарной смеси на компоненты дистилляцией?

9. Почему азеотропные смеси нельзя дистилляцией разделить на компоненты?

10. Перечислите виды дистилляции.

11. Перечислите оптимальные условия разделения смеси веществ на компоненты ректификацией.

12. Диаграммы кипения бинарных жидких растворов имеют вид:

Каков конечный результат ректификации смесей состава x₁, x₂ и x₃ при соблюдении оптимальных условий разделения?

VI. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ НА САМОПОДГОТОВКУ:

VII. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЙ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ ИЛИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:

Т Е М А П Р А К Т И Ч Е С К О Й Р А Б О Т Ы:

"ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ КИПЕНИЯ."

1. Установить данные для построения линии жидкости.

а. Приготовить в сухих колбах с плотно притертыми пробками приготовить 5 смесей этанола (С₂Н₆О) и гептана (С₇Н₁₆) с массовой долей гептана 10%, 30%, 46%, 70%, 90%.

б. Измерить температуру кипения каждого из растворов, а также температуры кипения этанола и гептана.

2. Установить данные для построения линии пара.

а. Из каждого раствора, когда жидкость начнет кипеть, отделить порцию пара (используя холодильник), его сконденсировать, конденсат (15-20 капель) собрать в сухую пробирку с притертой пробкой.

б. В конденсате, состав которого равен составу пара, образовавшегося над жидкостью при кипении, определить массовую долю гептана.

3. Полученные данные внести в таблицу

4. Построить линию жидкости.

В координатах t-состав на поле графика нанести точки, отвечающие температурам кипения чистых компонентов и растворов этанола и гептана заданных составов. Соединить полученные точки плавной линией.

5. Построить линию пара.

В координатах t-состав на поле графика нанести точки, отвечающие составу пара при температурах кипения растворов заданных составов. Соединить полученные точки плавной линией.

6. Определить, какой тип отклонения от закона Рауля наблюдается в растворах этанола в гептане.

а. Соотнести вид линии жидкости к линейной зависимости.

б. Представить (мысленно) и описать вид зависимости давления насыщенного пара от состава раствора в этой системе, также соотнеся ее к линейной зависимости.

в. Сделать вывод о типе отклонения от закона Рауля.

VIII. ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ, НАВЫКОВ И УМЕНИЙ, КОТОРЫМИ СТУДЕНТЫ ДОЛЖНЫ ОВЛАДЕТЬ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ТЕМЫ:

З А Н Я Т И Е №10

ТЕМА: ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ

I. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

II. ЦЕЛЬИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

III. ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Типы двухкомпонентных систем по способности компонентов растворяться друг в друге в жидком (расплаве) и твердом (сплаве) состояния; характер сплава.

2. Диаграмма плавкости для систем с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и взаимной нерастворимостью в твердом состоянии (для неизоморфных смесей или систем с одной эвтектикой)-I тип:

а) общий вид диаграммы;

б) кривые ликвидуса и солидуса, их характеристика;

в) поля диаграммы, характеристика полей;

г) эвтектическая точка.

3. Эвтектические смеси: свойства и особенности кристаллизации.

4. Диаграмма плавкости для неизоморфных смесей, компоненты которых образуют одно устойчивое химическое соединение (для систем с двумя эвтектиками) - II тип - см. вопросы а, б, в, г (эвтектические точки) пункта 2.

5. Состав и температура плавления химического соединения.

6. Диаграмма плавкости для систем с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твердом состоянии (для изоморфных смесей) - III тип - см. вопросы а, б, в пункта 2.

7. Описание по диаграмме плавкости поведения и свойств системы любого состава при охлаждении или нагревании, сопровождаемых фазовым превращением кристаллизация плавление.

8. Термический анализ. Кривая охлаждения. Вид кривых охлаждения для чистых компонентов и смесей любого состава систем I, II и III типов.

9. Описание по кривой охлаждения поведения и свойств системы любого состава при охлаждении, сопровождаемом кристаллизацией.

10. Анализ диаграмм плавкости с позиций правила фаз Гиббса.

11. Использование правила рычага при определении по диаграммам плавкости масс жидкого расплава и выделившихся из него кристаллов.

12. Определение по диаграмме плавкости любого вида для смеси произвольного состава:

1. Температур начала и конца кристаллизации.

2. Состава первого и последнего кристаллов при кристаллизации.

3. Состава расплава и выделившихся кристаллов при охлаждении исходного расплава до температуры ниже температуры начала кристаллизации, но выше температуры полного перехода системы в сплав.

13. Принципы построения диаграмм плавкости.

14. Значение свойств эвтектических смесей и фазовых диаграмм для фармации.

IV. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. К.И.Евстратова, Н.А.Купина, Е.Е.Малахова. Физическая и коллоидная химия. М., 1990, с.87-93.

2. В.А.Киреев. Краткий курс физической химии. М., 1978, с.331-342, 344-347.

3. Лекционный материал.

V. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Приведите общий вид диаграммы плавкости для неизоморфных смесей.

а. Назовите линии диаграммы. Зависимость между какими свойствами устанавливает каждая?

б. Перечислите поля диаграммы. Сколько и каких фаз содержится в системах, соответствующих фигуративным точкам, расположенным на каждом поле?

2. Какая фигуративная точка на диаграмме плавкости для неизоморфных смесей называется эвтектической. Сколько и каких фаз содержится в системе, соответствующей этой фигуративной точке?

3. Диаграмма плавкости для системы из компонентов А и В имеет вид:

Для смесей состава x и y, сделав построения, установите:

а. Гомогенна или гетерогенна система при температурах t₁, t₂, t₃, t₄. Каков качественный и количественный состав фазы (фаз).

б. Температуру начала кристаллизации.

в. Температуру конца кристаллизации.

4. Почему неизоморфные смеси различного состава начинают кристаллизоваться при разных температурах, а заканчивают кристаллизацию при одной температуре?

5. Почему неизоморфные смеси произвольного состава кристаллизуются в интервале температур, а эвтектическая смесь кристаллизуется при постоянной температуре?

6. Чем отличается начало кристаллизации неизоморфных смесей произвольного и эвтектического составов?

7. Можно ли и как по виду кривой охлаждения для смеси двух компонентов определить изоморфными или неизоморфными являются компоненты?

8. Перечислите свойства эвтектических смесей?

9. Какое из свойств эвтектических смесей следует учитывать при приготовлении порошков, чтобы в них не наблюдалось отсыревание или плавление при хранении?

10. С какой целью в фармации может быть использовано свойство твердых эвтектик иметь мелкую кристаллическую структуру?

11. Диаграмма плавкости для системы NaCl - NaBr имеет вид:

Определите для смеси состава х, сделав построения:

а. Температуру начала кристаллизации.

б. Температуру конца кристаллизации.

в. Состав первого кристалла, образующегося при кристаллизации этой смеси. Какого компонента в кристалле будет содержаться больше, по сравнению с составом исходного расплава?

г. Состав последнего кристалла.

д. Каков состав твердой и жидкой фаз, если смесь состава х находится при температуре t₁.

12. Для системы, которой на диаграмме плавкости соответствует фигуративная точка Р (см. пункт 11):

а. Определить число, характер и состав фаз.

б. Определить число степеней свободы.

в. Привести уравнение для расчета массы кристаллов, если общая масса системы равна m.

13. Диаграмма плавкости для системы из двух компонентов A и B имеет вид

а. Сколько и каких фаз содержится в системах, соответствующих фигуративным точкам, расположенным в полях I, II, III, IV?

б. Сколько и каких фаз соответствует точкам Е₁ и Е₂?

14. Для смеси состава х (см. пункт 13), сделав построения, определите:

а. При какой температуре появится при охлаждении из расплава первый кристалл?

б. Каков состав этого кристалла?

в. При какой температуре закончится кристаллизация?

г. Какой вид будет иметь кривая охлаждения для этой смеси?

15. По диаграмме плавкости (см. пункт 13) определите температуру плавления химического соединения и приведите для него вид кривой охлаждения.

VI. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ НА САМОПОДГОТОВКУ:

VII. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЙ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ ИЛИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:

Т Е М А П Р А К Т И Ч Е С К О Й Р А Б О Т Ы:

"ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ ПЛАВКОСТИ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМЫ КАМФОРА-БЕНЗОЙНАЯ КИСЛОТА."

1. Установить данные для построения линии ликвидуса, измерив температуру начала кристаллизации смесей камфора-бензойная кислота состава

а. Расплавить содержимое каждой из пробирок в парафиновой бане.

б. Погрузить в расплав термометр. Убедиться в отсутствие кристаллов в системе.

в. Перенести пробирку с термометром, предварительно протерев ее сухой салфеткой, в воздушную "рубашку".

г. Отметить температуру появления первого кристалла (температуру начала кристаллизации).

2. Установить данные для построения линии солидуса, сняв кривую охлаждения для одной из смесей, указанной преподавателем.

а. Расплавить указанную смесь и погрузить в нее термометр. Смесь перенести в воздушную "рубашку".

б. Отмечать температуру смеси с момента внесения термометра (смесь находится в расплавленном состоянии) через каждые 30 с.

в. Опыт закончить, когда смесь полностью затвердеет, а температура образовавшегося сплава понизится на 3-4 ^ОС. О конце кристаллизации смеси можно судить по постоянству температуры системы в течение 2-4 или более последовательных отсчетов времени.

г. Построить кривую охлаждения исследуемой смеси в координатах
t-время ( ).

д. По кривой установить температуру кристаллизации эвтектики t_Э (температуру конца кристаллизации смеси).

3. Построить диаграмму плавкости.

На поле графика в координатах t-состав.

а. Отложить по оси температур значение температуры конца кристаллизации смесей различного состава t_Э, определенной на втором этапе работы, и провести линию солидуса.

б. Нанести на поле диаграммы точки, отвечающие температурам начала кристаллизации (определены на первом этапе работы) смесей заданных составов.

в. Соединить точки плавной линией - линией ликвидуса, чтобы ветви линии пересеклись и в точке пересечения коснулись линии солидуса (точка Е).

4. Охарактеризовать способность камфоры и бензойной кислоты растворяться друг в друге в жидком и твердом состояниях, определив тип диаграммы, и установить состав эвтектической смеси.

а. О способности камфоры и бензойной кислоты растворяться друг в друге в жидком и твердом состояниях и типе диаграммы плавкости судить по диаграммы виду.

б. Состав эвтектики определить, опустив перпендикуляр из точки эвтектики (Е) на диаграмме плавкости на ось состава.

Данные для построения кривой охлаждения предложенной смеси записать в виде последовательного ряда значений температур, определенных с интервалом 30 с, указав номер смеси и ее состав.

Данные для построения диаграммы плавкости представить в таблице:

Кривую охлаждения и диаграмму плавкости построить на миллиметровой бумаге в развернутый тетрадный лист, выбрав одинаковый масштаб для температуры по оси ординат.

VIII. ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ, <