“Non Electrolyte Solution”

งานนำเสนอเรื่อง: "“Non Electrolyte Solution”"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 “Non Electrolyte Solution”
The Thermodynamics of Solutions “Non Electrolyte Solution” “Raoult’ s Law” กฎของราอูลท์ Ideal solution

2 สารละลายสมบูรณ์แบบ คือ สารละลายที่ประกอบด้วยสารตั้งแต่
2 ชนิดขึ้นไป ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน สารที่มาผสมกัน จะมีลักษณะทางเคมี และกายภาพใกล้เคียงกัน เช่นมีขนาด พอ ๆ กัน มีโครงสร้างคล้าย ๆ กัน

3 CH3 Benzene Toluene

4 Pi = xi Pi* “Raoult’ s Law” “ความดันไอขององค์ประกอบของ
สารละลายสมบูรณ์แบบ จะแปรผันตรง กับเศษส่วนโมลขององค์ประกอบนั้น Pi = xi Pi* Pi* คือ ความดันไอ ของสารบริสุทธิ์ i

5 P xbenzene ฎ P*benzene Dalton ‘ law Ptotal = Ptol + Pben P*toluene
xbenzene ฎ

6 DS = nR ln (V2 / V1) DSA = nAR ln (VA+VB) VA DSB = nBR ln (VA+VB) VB
จากสมการ หลังผสม VA VB Gas A Gas B DSA = nAR ln (VA+VB) VA ideal DSB = nBR ln (VA+VB) VB VA + VB

7 DSmix = DSA + DSB = R [nA ln (VA+VB) + nB ln(VA+VB)]
จากสมการ PV = nRT : เมื่อ P และ T คงที่ จะได้ (VA+VB)/VA = (nA+nB) / nA = 1/ xA และ (VA+VB)/VB = (nA+nB) / nB = 1/ xB

8 DSmix = -N’RS xi ln(xi) xi = ni/N’ : ni = N’ xi
DSmix = - R[nAlnxA +nBlnxB] DSmix = - R S ni ln(xi) DSmix = -N’RS xi ln(xi) xi = ni/N’ : ni = N’ xi

9 แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ก่อนและหลังผสมสารมีค่าเท่า ๆ กัน
สารละลายสมบูรณ์แบบ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ก่อนและหลังผสมสารมีค่าเท่า ๆ กัน DHmix = 0

10 DGmix = DHmix - TDSmix DGmix = RTS ni ln(xi) DGmix = N’RTS xi ln(xi)
xi = N’/ni DGmix = N’RTS xi ln(xi)

11 จะอธิบายเกี่ยวกับ ความสัมพันธ์ระหว่าง DG กับเศษส่วนโมล (x) ของสารได้อย่างไร

12 ? Energy ฎ xi ฎ

13 ในระบบประกอบด้วยสาร 2 ชนิด
สมมติให้ ในระบบประกอบด้วยสาร 2 ชนิด จาก DGmix = N’RTS xi ln(xi) x1 + x2 = 1 จะได้ DGmix=N’RT(x1 lnx1+(1- x1 )ln(1-x1))

14 xi ฎ ทำไม DG จึงมีค่าติดลบเสมอ max max DG ฎ min 0 0.5 1
min xi ฎ DGmix=N’RT(x1 lnx1+(1- x1 )ln(1-x1))

15 DGmix = maximum เมื่อ x1 หรือ x2 = 1
DGmix=N’RT(1 ln1 + (0) ln(0)) DGmix=N’RT(0.5 ln(0.5)+(0.5)ln(0.5)) DGmix = minimum เมื่อ x1 = x2 = 0.5 DGmix=N’RT(x1 lnx1+(1- x1 )ln(1-x1))

16 max max DG ฎ min xi ฎ

17 ทำไม TDS จึงมีค่า เป็นบวก เสมอ TDS energy ฎ DG xi ฎ

18 DSmix = - N’RS xi ln(xi) TDSmix = - N’RTS xi ln(xi) DGmix = N’RTS xi ln(xi)

19 xi ฎ Ideal solution : ทำไม TDS DH จึงมีค่า DH เป็นศูนย์ energy ฎ เสมอ
DG xi ฎ

20 DGmix = N’RTS xi ln(xi) TDSmix = - N’RTS xi ln(xi) DGmix = DHmix- TDSmix DHmix = 0 DHmix = DGmix+ TDSmix

21 Positive deviation Negative deviation เบี่ยงเบนไปจาก Raoult’s Law
Non Ideal solution : เบี่ยงเบนไปจาก Raoult’s Law Positive deviation Negative deviation

22 Liquid (solution) vapor Pressure A-A ความดันไอ (vapor pressure) A-B

23 DHmix > 0 Positive deviation CS2 Carbon disultfide - Acetone O
CH3-C-CH3 O P CH3-C-CH3 O CS2 DHmix > 0 1 xCS2 ฎ

24 DHmix < 0 Negative deviation CHCl3 Chloroform - Acetone P O
CH3-C-CH3 O DHmix < 0 1 xCHCl3 ฎ

25 + - ข้อสังเกต : TDS 1. DH < 0 2. TDS << TDS (ideal) energy ฎ
3. DG < 0 เสมอ + - TDS energy ฎ DH DG

26 Liq A DG < 0 A-B solution Liq B ละลาย เป็นเนื้อเดียวกัน

27 + - ข้อสังเกต : 1. DH > 0 TDS 2. TDS < TDS (ideal)
3. DG < 0 หรือ DG > 0 ขึ้นอยู่ กับอุณหภูมิ + - TDS DH energy ฎ DG

28 Liq A DG < 0 A-B solution Liq B ละลาย เป็นเนื้อเดียวกัน

29 Liq A DG > 0 A-B solution Liq B ไม่สามารถละลาย เป็นเนื้อเดียวกัน

30 ก็ต่อเมื่อ T มีค่าสูงมาก จนกระทั่ง TDSmix > DHmix
DGmix = DHmix- TDSmix เมื่อ DHmix > 0 , TDSmix ก็เป็นบวก DGmix จะเป็นลบ ก็ต่อเมื่อ T มีค่าสูงมาก จนกระทั่ง TDSmix > DHmix

31 A-B solution A-B solution T ไม่สามารถละลาย เป็นเนื้อเดียวกัน ละลาย เป็นเนื้อเดียวกัน

32 UCST = upper critical solution temp.
Phenol - water T one phase UCST DG = 0 UCST = upper critical solution temp. two phase room temp x CSC x ฎ

33 ? x ฎ T x ฎ T LCST water-triethyl amine hexane-nitrobenzene 0 1 0 1
two phase one phase CSC CST T x ฎ one phase two phase CSC T ? LCST water-triethyl amine hexane-nitrobenzene

34 Water - Nicotine T two phase one phase x ฎ

35 สารละลายจริง จะมีพฤติกรรมเป็น สารละลายสมบูรณ์แบบ เมื่อใด

36 lim P1 = x1P1* Infinite Dilution : P1 คือ ความดันไอของตัวทำละลาย
ในสารละลาย P1* คือ ความดันไอของตัวทำละลาย บริสุทธิ์

37 lim P1 = x1P1* lim P1 = x1P1* เป็นไปตามกฏของราอูลล์
Infinite Dilution : lim P1 = x1P1* x1 ฎ 1 lim P1 = x1P1* x2 ฎ 0 เป็นไปตามกฏของราอูลล์ อธิบายพฤติกรรมของตัวทำละลาย

38 ถ้าตัวถูกละลายเป็นสารที่ระเหยได้
(volatile solute) ...Henry’s Law... lim P2 = k x2 x2 ฎ 0 k คือ ค่าคงที่ ของเฮนรี lim P = k’ m m ฎ 0 มีหน่วยเป็น atm

39 lim P = k’ m k’ คือ ค่าคงที่ ของเฮนรี m คือ molality ????
มีหน่วยเป็น atm kg mol-1

40 Infinite Dilution : ...Henry’s Law... อธิบายพฤติกรรมของตัวถูกละลาย

41 Carbon disulfide-Acetone System:

42 PCS2 = k xCS2 PCS2 = xCS2 P*CS2 เมื่อ CS2 เป็น solute
เมื่อ CS2 เป็น solvent Henry’s law PCS2 = xCS2 P*CS2 PCS2 = k xCS2 P Raoult’s law 1 xCS2 ฎ Positive deviation

43 kCS2 ใน acetone P*CS2 ข้อมูลนี้ หาได้จาก P หนังสือ อ้างอิง xCS2 ฎ
1 xCS2 ฎ Positive deviation