III) zawiera podstawową wiedzę z chemii nieorganicznej oraz odpowiedzi na najczęściej pojawiające się na egzaminie pytania, m.in.
- destylacja,
- ekstrakcja (+ prawo podziału Nernsta),
- azerotropy (dodatnie i ujemne; sposoby rozdziału; zastosowanie),
- wrzenie i krzepnięcie (+ prawo Raulta; ebuliometria i kriometria; mieszanina oziębiająca),
- kataliza (homogeniczna, heterogeniczna, autokataliza), katalizator, inhibitor,
- równowaga i kinetyka reakcji chemicznej (szybkość reakcji, energia aktywacji),
- termodynamika.
DESTYLACJA
DESTYLACJA - proces przeprowadzania cieczy w stan pary, a następnie skroplenie tej pary
wielokrotne powtórzenie procesu destylacji nazywane destylacją frakcyjną = rektyfikacją, może się odbywać w sposób ciągły z zastosowaniem kolumny destylacyjnej w laboratorium lub kolumn rektyfikacyjnych w skali przemysłowej, w których wielokrotnie skrapla się i odparowuje destylat
jeden cykl parowania - skraplania nazywa się półką teoretyczną
liczba półek teoretycznych jest proporcjonalna do długości kolumny - dla dobrego rozdziału wskazana jest większa liczba półek, czyli dłuższa kolumna
zastosowanie:
jest to najprostszy sposób oczyszczania i rozdziału cieczy; szczególnie dobre efekty osiąga się dla mieszanin cieczy znacznie różniących się temperaturami wrzenia (ponieważ para nad roztworem jest w stosunku do roztworu zawsze bogatsza w składnik bardziej lotny)
dlaczego lepsza jest destylacja prowadzona pod niskim ciśnieniem niż pod wysokim ???
Destylacja prowadzona pod zmniejszonym ciśnieniem umożliwia obniżenie temperatury wrzenia substancji, co zapobiega rozkładowi tej substancji w jej temperaturze wrzenia.
destylacja z parą wodną:
jest stosowana do rozdziału lub oczyszczania cieczy wysokowrzących słabo rozpuszczalnych w wodzie, jak np. nitrobenzen
proces ten prowadzi się tak, aby do naczynia z trudno lotną substancją organiczną dostarczyć ze źródła zewnętrznego strumień pary wodnej - para ta, wraz z substancją organiczną wydostaje się z naczynia, skrapla się, po czym w odbieralniku substancja oddziela się od warstwy wodnej
w ten sposób uzyskuje się nie tylko rozdział substancji, ale temperatura tego procesu jest znacznie niższa, niż gdyby stosować zwykłą destylację (np. dla nitrobenzenu obniżenie temperatury wynosi 100C), co często zapobiega rozkładowi związku
w procesie destylacji z parą wodną wykorzystywany jest fakt, że temperatura wrzenia układu przy danym ciśnieniu zewnętrznym jest stała i nie zależy od stosunku ilościowego składników - jest zawsze niższa niż temperatura wrzenia każdego czystego składnika z osobna
EKSTRAKCJA
EKSTRAKCJA - proces polegający na takim doborze układu dwóch niemieszających się cieczy, aby dzięki dużej różnicy rozpuszczalności oczyszczanej substancji w tych cieczach uzyskać efekt przeprowadzenia jej do jednej z cieczy, pozostawiając towarzyszące zanieczyszczenia w cieczy drugiej
lepszą wydajność procesu ekstrakcji osiąga się przez wielokrotnie powtórzone wytrząsanie roztworu z małymi porcjami rozpuszczalnika, w porównaniu z użyciem dużej jego objętości na jeden raz
w przypadku ekstrahowania substancji organicznej z roztworu wodnego, efektywność procesu można zwiększyć przez dodatek elektrolitu, który zmniejsza rozpuszczalność tej substancji w wodzie
(…)
… czy krzepnięcia roztworu w stosunku do czystego rozpuszczalnika zależy od stężenia roztworu
PRAWO RAOULTA
prężność pary (ciśnienie jakie w danej temperaturze wywiera para nasycona) danego składnika ciekłej mieszaniny nad roztworem jest proporcjonalna do ułamka molowego tego składnika w roztworze - przy czym pio jest prężnością pary nad czystym składnikiem i
pi = pio xi
wrzenie cieczy zależy od ciśnienia pary nasyconej nad roztworem - stąd można wnioskować, że ciśnienie pary nasyconej nad roztworem zależy od stężenia molowego
prawo Raoulta dla roztworów substancji nielotnych względne obniżenie ciśnienia pary nasyconej rozpuszczalnika nad roztworem jest wprost proporcjonalne do ułamka molowego substancji rozpuszczonej w roztworze
zastosowanie: prawo stosuje się ściśle tylko do roztworów doskonałych, w których nie ma oddziaływań pomiędzy składnikami; w roztworach rzeczywistych występują odchylenia od tego prawa, które mogą mieć różny charakter:
(+) fA-A ~ fB-B > fA-B ciśnienie pary nasyconej nad roztworem będzie wyższe niż przewiduje to prawo (cząsteczki łatwiej przechodzą do fazy gazowej)
(-) fA-A ~ fB-B < fA-B ciśnienie pary nasyconej nad roztworem będzie niższe niż przewiduje to prawo (cząsteczki chętniej przebywają w r-r i trudniej przechodzą do fazy gazowej)
Prawo Raoulta spełnia się tylko dla bardzo rozcieńczonych roztworów o stężeniu nie przekraczającym 0,01 mol/dm3 prawo Raoulta pozwala wytłumaczyć podwyższenie temperatury wrzenia dla cieczy zawierających substancje nielotne
różnica składu fazy ciekłej i gazowej umożliwia stosowanie procesu destylacji do rozdzielania mieszanin ciekłych
ułamek molowy…
… (S) łączy funkcja stanu zwana energią swobodną F
F jest równa pracy maksymalnej wykonanej przez układ w odwracalnej przemianie izohoryczno-izotermicznej - wartość ta jest miarą samorzutności procesów izochoryczno-izotermicznych
F0 0 proces jest samorzutny
F0 > 0 proces jest wymuszony F0 = 0 układ jest w stanie równowagi entalpię (H) i entropię (S) łączy funkcja stanu zwana entalpią swobodną…
… takiego roztworu wykazuje minimum (dla maksimum prężności pary) lub maksimum (dla minimum prężności pary) azeotropy dodatnie - temperatura wrzenia układu jest niższa od temperatury wrzenia poszczególnych składników mieszaniny (są to układy o niekorzystnych wiązaniach międzycząsteczkowych skutkujących zwiększaniem lotności roztworu; przykłady: etanol-woda, metanol-aceton, chloroform-etanol)
azeotropy…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)