ПОЛНОСТЬЮ СМЕШИВАЮЩИЕСЯ ЖИДКОСТИ
Такие жидкости полностью растворяются одна в другой в любых отношениях, образуя гомогенную смесь, или раствор. Мы начнем ознакомление со свойствами таких систем с рассмотрения модели идеального раствора, а затем покажем, как свойства реальных, или неидеальных, растворов отклоняются от предсказываемых в рамках данной модели. Хотя ни один из известных растворов не является полностью идеальным, некоторые растворы обладают свойствами, близкими к идеальным. В качестве примера подобных растворов укажем раствор бензола и метилбензола (толуола); жидкую смесь азота и кислорода, а также смесь алканов, например, в сырой нефти.
Идеальным считается раствор, который обладает следующими свойствами:
1) между молекулами одного компонента раствора и молекулами разных компонентов действуют одинаковые силы межмолекулярного притяжения. Молекулы одного компонента практически не облегчают и не затрудняют переход в паровую фазу молекул другого компонента;
2) смешивание двух компонентов раствора не сопровождается изменением энтальпии;
3) объем смеси двух компонентов (раствора) в точности равен сумме их объемов до смешивания.
Идеальные растворы подчиняются закону Рауля. Согласно закону Рауля, парциальное давление пара компонента А, находящегося в растворе, равно произведению давления пара чистого компонента и мольной доли этого компонента в растворе.
Для идеального раствора, состоящего из двух компонентов А и В, закон Рауля выражается следующими двумя формулами:
Пар идеального раствора может рассматриваться как идеальный газ, а в таком случае к нему должен быть применим закон Дальтона (см. разд. 3.1). Следовательно, полное давление пара рассматриваемого двухкомпонентного раствора равно сумме
парциальных давлений пара каждого компонента:
Отсюда следует, что
Суммарное давление пара двухкомпонентного раствора и парциальное давление пара более летучего компонента увеличиваются с возрастанием мольной доли более летучего компонента в растворе. Одновременно с этим парциальное давление пара менее летучего компонента раствора уменьшается. Это показано на рис. 6.10.
Более летучим компонентом раствора является тот, молекулы которого обладают большей способностью переходить в паровую фазу. Поэтому более летучий компонент имеет более высокое давление пара. Отметим, что состав двухкомпонентного раствора можно выразить через мольную долю одного из его компонентов, А либо В, поскольку
Отметим также, что