что такое летучесть в химии

Летучесть

При точных расчетах химического равновесия для реальных газов следует использовать летучесть, а не давление. Термодинамическое условие химического равновесия состоит в том, что общий химический потенциал реагентов равен таковому у продуктов. Если химический потенциал каждого газа выражается как функция летучести, условие равновесия может быть преобразовано в знакомую форму коэффициента реакции (или закона действия масс ), за исключением того, что давления заменяются летучестью.

Для конденсированной фазы (жидкой или твердой), находящейся в равновесии с ее паровой фазой, химический потенциал равен таковому у пара, и поэтому летучесть равна летучести пара. Эта летучесть приблизительно равна давлению пара, когда давление пара не слишком высокое.

СОДЕРЖАНИЕ

Чистая субстанция [ править ]

Газ [ править ]

V м я d е а л знак равно р Т п <\ displaystyle V _ <\ mathrm > ^ <\ mathrm > = <\ frac

>> ,

Для реальных газов уравнение состояния будет отличаться от более простого, и результат, полученный выше для идеального газа, будет только хорошим приближением при условии, что (а) типичный размер молекулы пренебрежимо мал по сравнению со средним расстоянием между отдельными молекулы, и (б) короткодействующим поведением межмолекулярного потенциала можно пренебречь, т. е. когда молекулы могут упруго отскакивать друг от друга во время столкновений молекул. Другими словами, настоящие газы ведут себя как идеальные газы при низких давлениях и высоких температурах. [3] При умеренно высоких давлениях притягивающие взаимодействия между молекулами снижают давление по сравнению с законом идеального газа; а при очень высоких давлениях размерами молекул уже нельзя пренебречь, а силы отталкивания между молекулами увеличивают давление. При низких температурах молекулы с большей вероятностью будут слипаться, а не упруго отскакивать. [4]

То есть при низких давлениях f совпадает с давлением, поэтому имеет те же единицы измерения, что и давление. Соотношение

Если эталонное состояние обозначено нулевым верхним индексом, то интегрирование уравнения для химического потенциала дает

Сжатая фаза [ править ]

Летучесть конденсированной фазы (жидкой или твердой) определяется так же, как и для газа:

d μ c знак равно р Т d пер ⁡ ж c <\ displaystyle d \ mu _ <\ mathrm > = RT \, d \ ln f _ <\ mathrm >>

Непосредственно измерить летучесть конденсированной фазы сложно; но если конденсированная фаза насыщена (находится в равновесии с паровой фазой), химические потенциалы двух фаз равны ( μ _c = μ _g ). В сочетании с приведенным выше определением это означает, что

При расчете летучести сжатой фазы обычно можно предположить, что объем постоянный. При постоянной температуре изменение летучести при переходе давления от давления насыщения P _sat к P составляет

Это уравнение позволяет рассчитать летучесть с использованием табличных значений давления насыщенного пара. Часто давление достаточно низкое, чтобы паровая фаза считалась идеальным газом, поэтому коэффициент летучести примерно равен 1. [6] : 345–346 [7]

Если давление не очень высокое, коэффициент Пойнтинга обычно невелик, а экспоненциальный член близок к 1. Часто летучесть чистой жидкости используется в качестве эталонного состояния при определении и использовании коэффициентов активности смеси.

Смесь [ править ]

Летучесть наиболее полезна в смесях. Он не добавляет никакой новой информации по сравнению с химическим потенциалом, но имеет вычислительные преимущества. Когда молярная доля компонента стремится к нулю, химический потенциал расходится, но летучесть стремится к нулю. Кроме того, существуют естественные эталонные состояния для летучести (например, идеальный газ является естественным эталонным состоянием для газовых смесей, поскольку летучесть и давление сходятся при низком давлении). [8] : 141

Газы [ править ]

В смеси газов летучесть каждого компонента i имеет аналогичное определение с парциальными молярными количествами вместо молярных количеств (например, G _i вместо G _m и V _i вместо V _m ): [2] : 262

d G i = R T d ln ⁡ f i <\displaystyle dG_=RT\,d\ln f_>

где f *
Я это летучесть, которую я имел бы, если бы весь газ имел такой состав при одинаковых температуре и давлении. Оба закона являются выражением предположения о том, что газы ведут себя независимо. [2] : 264–265

Жидкости [ править ]

В жидкой смеси летучесть каждого компонента равна летучести парового компонента, находящегося в равновесии с жидкостью. В идеальном решении фугасности подчиняются правилу Льюиса-Рэндалла :

Зависимость от температуры и давления [ править ]

Зависимость летучести от давления (при постоянной температуре) имеет вид [2] : 260

( ∂ ln ⁡ f ∂ P ) T = V m R T <\displaystyle \left(<\frac <\partial \ln f><\partial P>>\right)_= <\frac >>>>

и всегда положительный. [2] : 260

Температурная зависимость при постоянном давлении:

( ∂ ( T ln ⁡ f p 0 ) ∂ T ) P = − S m R 0. <\displaystyle \left(<\frac <\partial \left(T\ln <\frac >>\right)><\partial T>>\right)_

=- <\frac >>>

Измерение [ править ]

Летучесть может быть определена путем измерения объема как функции давления при постоянной температуре. В таком случае,

Этот интеграл также можно вычислить с помощью уравнения состояния. [2] : 251–252

Интеграл можно преобразовать в альтернативную форму, используя коэффициент сжимаемости

R T ln ⁡ φ = R T b V m − b − 2 a V m − R T ln ⁡ ( 1 − a ( V m − b ) R T V m 2 ) <\displaystyle RT\ln \varphi =<\frac >-b>>-<\frac <2a> >>>-RT\ln \left(1- <\frac >-b)> >^<2>>>\right)>

Эту формулу сложно использовать, так как давление зависит от молярного объема через уравнение состояния; поэтому нужно выбрать объем, рассчитать давление, а затем использовать эти два значения в правой части уравнения. [12]

История [ править ]

Источник

Что такое летучесть растворителя и на что она влияет?

В зависимости от температуры кипения, все растворители классифицируются таким образом:

Температура кипени любой жидкости – это температура, при которой давление насыщенного пара этой жидкости достигает 101,3 кПа. Определенное количество тепловой энергии расходуется на испарение жидкости, поэтому извлекается из окружающей среды, что приводит к охлаждению жидкости.

Знание диапазона температур кипения растворителя важно при перегонке и в процессах экстракции. В лакокрасочном производстве важным является знание такого показателя как летучесть растворителя, который меньше величины температуры кипения. Ниже температуры кипения жидкость находится в равновесии со своими парами, давление насыщенного пара Р меньше 101,3 кПа и рассчитывается по кривой давления насыщенного пара в соответствии с уравнением Клаузиуса-Клапейрона (интегральная форма).

где А — константа; Hv — молярная энтальпия испарения; R — газовая постоянная; T — абсолютная температура. Чем выше температура, тем больше давление насыщенного пара; Hv увеличивается с увеличением температуры кипения растворителя в соответствии с правилом Пиктета-Троутона:

Не существует прямой зависимости между летучестью и температурой кипения растворителя. Обычно летучесть уменьшается с увеличением температуры кипения растворителей, принадлежащих одному гомологическому ряду. Многокомпонентные растворители, которые склонны к образованию водородных связей (например, вода, спирты, амины) менее летучи, чем другие растворители с такой же температурой кипения. Это происходит потому, что энергия сначала тратится на разрушение водородных связей, и лишь потом на процесс парообразования.

Если вещество с относительно высокой молекулярной массой растворяется в растворителе, интенсивность его парообразования уменьшается. Растворители быстрее испаряются из растворов сложных и простых эфиров целлюлозы, чем из растворов полимеров или смол. Летучесть растворителя из полимерной пленки зависит от разницы между параметрами растворимости растворителя и полимера. Растворитель, чьи параметры лежат близко к центру области растворимости полимера, сильно взаимодействуют с полимером; поэтому растворители медленно испаряются из высушиваемой пленки полимера и даже могут удерживаться внутри нее. Растворители, которые слабо взаимодействуют с полимером, расположены на границе области растворимости полимера (т. е. в переходной области между растворителями и нерастворителями) и, следовательно, они более легко испаряются из полимерной пленки.

Растворители не только должны быстро испаряться после нанесения пленки краски, но они также должны способствовать образованию покрытия. А именно:

1. Предотвращать образование пузырей и абсорбцию конденсируемых паров воды из атмосферы, которые образуются в результате охлаждения при испарении растворителя. 2. Контролировать текучесть краски. 3. Предотвращать появление осадка и помутнения пленки краски. 4. Предотвращать усадку пленки.

Поэтому в состав краски всегда входят несколько растворителей: низкокипящие, среднекипящие и небольшое количество высококипящих растворителей.

Источник

ЛЕТУЧЕСТЬ

Найдено 6 изображений:

летучесть ж. Отвлеч. сущ. по знач. прил.: летучий.

летучесть
ж. хим.
volatility

(футитивностъ), термодинамич. величина, служащая для записи зависимости химического потенциала индивидуального в-ва или компонента смеси от параметров состояния (давления р, т-ры Т, состава). Для индивидуального (чистого) реального газа Л. f(T, р )определяется соотношением:

m(T, р) = m 0 (T) + RT lnf( T,р), (1)

При предельном разрежении газа (p:0) Л. компонента совпадает с его парциальным давлением

i) = 1. Л. индивидуального (чистого) в-ва при р:0 равна давлению. Л. идеального газа совпадает с давлением. Величину g_i=f_i/

i наз. коэффициентом летучести (для индивидуального газа g = f/p). По форме (1) и (2) аналогичны выражениям для хим. потенциала чистого идеального газа и компонента смеси идеальных газов соотв.:

причем стандартные хим.потенциалы m 0 (T) и m_i 0 (T) в выражениях (1) и (4), (2) и (5) совпадают. Поэтому ур-ния, являющиеся следствием зависимостей (4) и (5) для идеального газа, можно применить к реальному газу, заменив в них давление р(парциальное давление

Понятие Л. введено Г. Льюисом в 1901. Лит.: Карапетьянц М. Х., Химическая термодинамика, 3 изд., М., 1975; Рид Р. К., Праусниц Дж. М., Шервуд Т., Свойства газов и жидкосгей. пер. с англ., 3 изд;, Л., 1982. Н. А. Смирнова.

Источник

Что такое летучесть в химии

По признаку летучести растворители подразделяют на: а) легколетучие — летучесть до 7 (ацетон, бензол, бензин); б) среднелетучие от 7 до 35 (ксилол, хлорбензол); в) тяжелолетучие — свыше 35.

Как определяется летучесть?

О возможной степени летучести растворителей одного и того же гомологического ряда позволяет судить температура кипения. Чем ниже температура кипения, тем выше летучесть и наоборот.

От чего зависит летучесть?

На что влияет летучесть?

Главным образом от летучести растворителя зависит продолжительность высыхания лаков и красок. Летучесть растворителей должна быть достаточной, чтобы не задерживать пленкообразования, но в то же время не слишком высокой, чтобы лакокрасочный материал мог быть нанесен на поверхность и распределялся бы на ней ровным слоем.

От летучести растворителя зависит не только продолжительность высыхания лакокрасочного материала, но и возможность его нанесения тем или иным способом, а также эксплуатационные свойства покрытия. Например, при кистевом методе окраски, который используется для нанесения медленно высыхающих материалов на масляной, битумной и другой основе, следует применять труднолетучие растворители.

Летучесть растворителей также влияет на размеры частиц. Чем более легколетучи растворители, тем дисперсность распыления выше, и наоборот.

Летучесть растворителя влияет также на адгезию. При применении легколетучего растворителя за счет испарения происходит снижение температуры и конденсации влаги из воздуха, что в свою очередь снижает адгезию лакокрасочного покрытия.

Как летучесть влияет на безопасность работ?

Чем выше летучесть растворителей, тем быстрее загрязняется воздух помещений.

Источник