理想和非理想解决方案
理想的解决方案是可以区分不同种类的分子的混合物;然而,与理想气体中的分子不同,理想溶液中的分子相互施加力。当所有分子的力相同时,无论物种如何,解决方案被认为是完美的。
理想的解决方案
理想溶液的最简单定义是均匀溶液,其中组分(溶质和溶剂)分子之间的相互作用与每个组分本身分子之间的相互作用完全相同。在几乎所有浓度和温度下,这些溶液都遵循拉乌尔定律。
理想溶液的特点
通过将具有匹配分子结构和大小的溶质和溶剂结合起来,可以创建完美的解决方案。当我们混合两种物质 X 和 Y 时,我们可以看到它们之间存在各种分子间作用力。举个例子
- X 和 X 之间存在分子间吸引力。
- Y 和 Y 之间存在分子间吸引力。
- X 和 Y 之间存在分子内吸引力。
在这种情况下,当分子间的吸引力相同或相等时,我们得到了一个理想的解决方案。
拉乌尔定律
1986 年,法国化学家 Francois Marte Raoult 提出了分压与挥发性液体摩尔分数之间的关系。 “溶质成分的摩尔分数与其分压成正比,”该定律说。根据拉乌尔定律,液-液溶液可分为两类。有理想的和非最优的解决方案。
Thus,
ΔP/PAo = No. of moles of solute/ Total moles of solute and solvent
理想解决方案的性质
理想溶液的物理性质通常与纯组分的性质非常相似。以下是它的一些特点:
- 溶液的焓为零。当溶液的焓接近零时,它更有可能表现出完美的行为。
- 混合体积也为零。这意味着溶液的总体积等于溶质和溶液体积的总和。此外,它表示当两种成分混合时体积会收缩或膨胀。
- 溶质-溶质和溶剂-溶剂相互作用几乎与溶质-溶剂相互作用相同。
理想解决方案的例子
获得一个平衡良好的理想解决方案可能很困难,但是,一些解决方案有时可以表现出理想的行为。这里有几个例子:
- 甲苯和苯。
- 碘乙烷和溴乙烷。
- 溴苯和氯苯。
- 正庚烷和正己烷。
值得注意的是,当涉及到溶液浓度时,大多数稀溶液都具有或表现出理想溶液的特性。
非理想解决方案
Non-Ideal Solutions are solutions that do not obey Raoult’s law at all concentrations and temperatures. Non-ideal solutions are those that stray from ideal solutions and are also referred to as Non-Ideal Solutions.
Margules 函数或活动系数可用于描述与理想状态的偏差。如果与理想的偏差很小,则单个 Margules 参数可能足以定义解的特征;这种解决方案被称为常规解决方案。与理想溶液的体积严格相加且混合始终完全不同,非理想溶液的体积并不总是纯液体组分体积的简单总和,并且不能保证在整个组成范围内的溶解度。组分的热力学活性可以通过测量它们的密度来评估。
非理想解的特征
非理想解具有以下特点:
- 溶质-溶质和溶剂-溶剂相互作用不同于溶质-溶剂相互作用。
- 混合焓,即Δ mix H≠0,表明如果混合焓为负(Δ mix H < 0),则可能已经放热,或者如果混合焓为正,则可能已经看到热量( Δ混合H>0)。
- 混合体积,即Δ mix V≠0,说明液体溶解会有一定的膨胀或收缩。
示例问题
问题 1:您所说的理想解决方案是什么意思?
回答:
A solution in which the interactions of component molecules do not differ from the interactions of the molecules of each component. The optimal solutions are those that obey Raoult’s law at all concentrations and temperatures.
问题2:什么是拉乌尔定律公式?
回答:
Raoult’s law is a chemical law that refers to the vapour pressure of a solution dependent on the mole fraction of a solution applied.
问题 3:什么是理想气体?
回答:
An ideal gas is one in which all collisions between atoms or molecules are entirely elastic and no attractive intermolecular forces exist. One can visualise it as a succession of perfectly hard spheres colliding but not communicating with one another.
问题 4:拉乌尔定律说明了什么?
回答:
Raoult’s law states that the solution’s vapour pressure is equal to the sum of the vapour pressures of each volatile component multiplied by the mole fraction of that component in the solution.
问题5:理想解决方案的特点是什么?
回答:
An ideal solution has the following characteristics: no change in mixing volume and no change in mixing heat.