Spørgsmål:
Er der identificeret "molekylære klynger" for azeotroper?
MaxW
2016-05-28 00:09:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Et andet spørgsmål om azeotropes fik mig til at tænke på dette punkt igen. Azeotropes har en meget specifik sammensætning, så det ser ud til, at azeotropen burde have en slags fysisk struktur. Det ser ud til at være en "molekylær klynge" af en eller anden slags.

Azetropen for vand og ethanol er ca. 95,5% ethanol efter vægt. Lidt fiddling, og det ser ud til, at forholdet er 8 ethanolmolekyler til 1 vandmolekyle. Er der en bestemt fysisk konfiguration af molekyler, som dette svarer til?

For klyngen på 8 ville min opfattelse være noget som en terning, hvor vandet er i centrum, og de 8 ethanolmolekyler er på hjørnerne med OH-grupperne pegende ind. En sådan struktur ville være en terning, men noget imellem som en bold. Jeg kan dog ikke visualisere, hvordan OH-grupperne ville pakke.
Nej, det fungerer ikke sådan.
Tre svar:
Curt F.
2016-06-28 06:02:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nej, i mangel af ekstra data er der ingen grund til at antage, at der er nogen damp-fase klyngedannelse.

Klyngedannelse i gasfasen vil kræve meget, meget stærke afvigelser fra idealgasadfærd. Tværtimod er den ideelle gaslov en fremragende beskrivelse af gasfaseblandinger af ethanol og vand.

Tjek en Wolfram-demonstration for ethanolvandssystemet. Der står:

Du kan variere trykket $ P $ til en hvilken som helst værdi mellem 50 kPa og 200 kPa (dvs. lavt til moderat tryk, så den ideelle gasfase-antagelse holder).

Hvis antagelsen om idealgas holder, er der ingen signifikant strukturdannelse i dampfasen. Den "ideelle" gaslov beskriver ubetydelige små partikler, der ikke har nogen tiltrækning eller frastødning til hinanden. Strukturdannelse betyder, at molekyler skal tiltrækkes stærkt af hinanden for at arrangere en vedvarende struktur for at forekomme.

En "udvidet" form for Raoults lov, der er gyldig for ikke -ideal damp såvel som ikke-ideelle væsker, og er således anvendelig til azeotroper, er

$ y_i \ phi_iP = x_i \ gamma_i p_ {i, \ mathrm {sat} ^ {\ star}} $

Her er $ \ phi_i $ fugacity-koefficienten og tager højde for dampfase ikke-idealiteter (dvs. afvigelser fra den ideelle gaslov) , og $ \ gamma_i $ er en aktivitetskoefficient og tager højde for væskefase ikke-idealiteter.

For mange, mange interessante systemer er $ \ gamma_i $ drivkraften for ikke-idealitet, inklusive azeotropisk adfærd. Fugacity-koefficienter $ \ phi_i $ er ubetydelige (undtagen ved enorme tryk) en meget højere procentdel af tiden end aktivitetskoefficienter $ \ gamma_i $. Dette skyldes, at flydende faser ofte er langt tættere end dampfaser, hvilket betyder, at intermolekylære kræfter styrer adfærd i meget stærkere grad end i dampe.

Ivan Neretin
2016-05-29 03:37:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Azeotroper handler slet ikke om molekylære klynger. I de relativt sjældne tilfælde, hvor visse intermolekylære forbindelser med specifikke sammensætninger faktisk findes (eksempler inkluderer $ \ ce {H2O + N2H4} $ og $ \ ce {H2O + HClO4} $), manifesterer de sig på fasediagrammet på en helt anden måde. Først og fremmest bør de forventes at blive vist som peritectics på smeltediagrammet, hvilket ikke er tilfældet med vand + alkoholsystemet.

aventurin
2016-05-29 03:41:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

I positive azeotroper, hvor kogepunktet er mindre end kogepunkterne for nogen af ​​bestanddelene, er intermolekylær interaktion mellem de forskellige molekyler mindre end i den rene flydende fase. Derfor er det ikke meget sandsynligt, at der dannes klynger, der involverer de forskellige molekyler.

I negative azeotrope, der har et højere kogepunkt end bestanddelene, er klyngestrukturer i væskefasen mere sandsynligvis. F.eks. for koncentreret saltsyre er eksistensen af ​​klynger blevet foreslået 1 .

Agmon, N., Structure of Concentrated HCl Solutions

1 Agmon, N., Structure of Concentrated HCl Solutions, J. Phys. Chem. A 1998, 102, 192-199



Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...