Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Podobné dokumenty
Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Rovnováha Tepelná - T všude stejná

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Fázové heterogenní rovnováhy Fáze = homogenní část soustavy, oddělná fyzickým rozhraním, na rozhraní se vlastnosti mění skokem

Fázové rovnováhy I. Phase change cooling vest $ with Free Shipping. PCM phase change materials

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Mol. fyz. a termodynamika

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe

PROCESY V TECHNICE BUDOV 8

12. Elektrochemie základní pojmy

IV. Fázové rovnováhy. 4. Fázové rovnováhy Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze

ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTEK

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

Opakování

Roztok. Homogenní směs molekul, které mohou být v pevném, kapalném nebo plynném stavu

bak-06=1/1

Třífázové trubkové reaktory se zkrápěným ložem katalyzátoru. Předmět: Vícefázové reaktory Jméno: Veronika Sedláková

Tepelná vodivost. střední rychlost. T 1 > T 2 z. teplo přenesené za čas dt: T 1 T 2. tepelný tok střední volná dráha. součinitel tepelné vodivosti

Chemická kinetika. Reakce 1. řádu rychlost přímo úměrná koncentraci složky

Jednosložkové soustavy

Roztoky - druhy roztoků

Roztok. Homogenní směs molekul, které mohou být v pevném, kapalném nebo plynném stavu. Pravé roztoky

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

LOGO. Změny skupenství

Počet atomů a molekul v monomolekulární vrstvě

Plazma. magnetosféra komety. zbytky po výbuchu supernovy. formování hvězdy. slunce

6. Stavy hmoty - Plyny

Třífázové trubkové reaktory se zkrápěným ložem katalyzátoru. Roman Snop

Spontánní procesy. Probíhají bez zásahu z vnějšku Spontánní proces může být rychlý nebo pomalý

Výzkum vlivu přenosových jevů na chování reaktoru se zkrápěným ložem katalyzátoru. Petr Svačina

Termodynamika. T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]= t [ 0 C] termodynamická teplota: Stavy hmoty. jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické

Přednáška 4. Tlak nasycených par, odpařování. Materiály pro vakuovou techniku Procesy ve stěnách vak. systémů. Martin Kormunda

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

Valenční elektrony a chemická vazba

TEPELNÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie

Roztok. Homogenní směs molekul, které mohou být v pevném, kapalném nebo plynném stavu. Pravé roztoky

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Základy molekulové fyziky a termodynamiky

Mezimolekulové interakce

SKUPENSKÉ PŘEMĚNY POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

d T FP = fázový přechod (tání, tuhnutí, vypařování, kapalnění, sublimace)

7. Elektrický proud v polovodičích

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

Chemická vazba. John Dalton Amadeo Avogadro


Přehled otázek z fyziky pro 2.ročník

5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly 42 6.

Entropie, S. Entropie = míra obsazení dostupných energetických stavů, míra tepelných efektů u reverzibilních dějů

5.7 Vlhkost vzduchu Absolutní vlhkost Poměrná vlhkost Rosný bod Složení vzduchu Měření vlhkosti vzduchu

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

Vazby v pevných látkách

(test version, not revised) 24. listopadu 2010

John Dalton Amadeo Avogadro

Nultá věta termodynamická

Spontánní procesy. Probíhají bez zásahu z vnějšku Spontánní proces může být rychlý nebo pomalý

Molekulová fyzika a termika:

F8 - Změny skupenství Číslo variace: 1

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

Teplota jedna ze základních jednotek soustavy SI, vyjadřována je v Kelvinech (značka K) další používané stupnice: Celsiova, Fahrenheitova

Látkové množství n poznámky 6.A GVN

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

Zadání příkladů řešených na výpočetních cvičeních z Fyzikální chemie I, obor CHTP. Termodynamika. Příklad 10

DUM č. 12 v sadě. 10. Fy-1 Učební materiály do fyziky pro 2. ročník gymnázia

Základní poznatky. Teplota Vnitřní energie soustavy Teplo

test zápočet průměr známka

CHEMICKÁ VAZBA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

rtuť při 0 o C = 470 mn m 1 15,45 17,90 19,80 21,28

2.3 CHEMICKÁ VAZBA. Molekula bílého fosforu P 4 a kyseliny sírové H 2 SO 4. Předpona piko p je dílčí jednotkou a udává velikost m.

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

Řešení: Fázový diagram vody

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

Adsorpce. molekulární adsorpce: (g) (s), (l) (s)/(l),... iontová adsorpce Paneth Fajans. výměnná iontová adsorpce, protionty v aluminosilikátech

Příloha pro metrologii teploty

1. Fázové rozhraní 1-1

F - Změny skupenství látek

Fyzikální chemie. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie denní. Platnost: od do

Tepelná technika. Teorie tepelného zpracování Doc. Ing. Karel Daďourek, CSc Technická univerzita v Liberci 2007

Přednáška 2. Martin Kormunda

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

Energie v chemických reakcích

Stanovení křivky rozpustnosti fenol-voda. 3. laboratorní cvičení

Chemická vazba. Molekula vodíku. Elektronová teorie. Oktetové pravidlo (Kossel, Lewis, 1916) Pevnost vazby vazebná energie.

3.3 Částicová stavba látky

Stavové chování plynů a kapalin

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

ÚPRAVA VODY V ENERGETICE. Ing. Jiří Tomčala

Vybrané technologie povrchových úprav. Základy vakuové techniky Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

III. Stacionární elektrické pole, vedení el. proudu v látkách

15,45 17,90 19,80 21,28. 24,38 28,18 27,92 28,48 dichlormethan trichlormethan tetrachlormethan kys. mravenčí kys. octová kys. propionová kys.

měření teploty Molekulová fyzika a termika Teplotní délková roztažnost V praxi úlohy

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. I. Základní pojmy FCH a kinetická teorie plynů

4. Stanovení teplotního součinitele odporu kovů

7. Elektrický proud v polovodičích

Transkript:

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky Metalické roztavené kovy, ionty + elektrony, elektrostatické síly Iontové roztavené soli, FLINAK (LiF + NaF + KF), volně pohyblivé anionty a kationty, iontová elektrická vodivost, EtNH 3 + NO 3 - t.t. 12 C N N N N N (CH 2 )n N N N HO N OH Cl -, AlCl 4-, Al 2 Cl 7-, Al 3 Cl 10-, PF 6-, SnCl 3-, BCl 3-, BF 4-, NO 3-, OSO 2 CF 3- (triflát), CH 3 C 6 H 4 SO 3-, N(SO 2 CF 3 ) 2-, PO 4 3-1

Děrová teorie kapalin Pevné látky (molekulové) těsně uspořádané mřížky, molekuly se vzájemně dotýkají, vdw poloměry Kapaliny stejné vzdálenosti nejbližších sousedů jako v (s), nižší hustota, koordinační číslo klesá s rostoucí teplotou. Ar (s) k.č. 12 Ar (l) k.č. 10 11 při teplotě tání, hustota menší o 12% Ar (l) k.č. 4 při kritické teplotě Kapaliny volný prostor (díry) v jinak skoro těsně uspořádané struktuře, molekuly s vysokou E kin se pohybují se strukturou, molekuly s nízkou E kin se účastní vdw interakcí 2

Děrová teorie kapalin Dva druhy molekul v kapalinách: 1. Molekuly sousedící s vakancí (dírou) podobné (g) 2. Molekuly obklopené jinými molekulami podobné (s) Struktura kapalin je mezi pravidelnou strukturou pevných látek a neuspořádaným pohybem plynů. E kin molekul kapalin je příliš vysoká, aby se udržely ve pevných mřížkových pozicích, ale příliš nízká na to, aby se uvolnily z vdw přitažlivých sil a opustily nádobu 3

Povrchové napětí Molekuly na povrchu kapaliny interagují jen s jinými molekulami uvnitř kapaliny - nerovnoměrné rozložení sil Síla v povrchu kapaliny, která se snaží udržet plochu povrchu co nejmenší - kulový tvar. Povrchové napětí = Energie na vytvoření 1 m 2 nového povrchu [N m 1 = J m 2 ] 4

Povrchové napětí Povrchové napětí = Energie spotřebovaná na tvorbu nového povrchu - vytrhnout molekuly z míst uvnitř kapaliny (pevně vázané) a přenést na povrch (hůře vázané) Volná povrchová energie E E = γ S γ = povrchové napětí [N m 1 = J m 2 ] S = plocha povrchu γ = de ds F = γ l [N m 1 = J m 2 ] 5

Povrchové napětí Vodoměrka Desinfekce Tenzidy - mýdla Rozhraní (T = 20 o C) γ, Povrchové napětí [mj m 2 ] Voda / Vzduch 72.75 Hg / Vzduch 472 Benzen / Vzduch 28.88 Voda / Vzduch (100 o C) 58.0 6

Povrchové napětí vody Povrchové napětí klesá s rostoucí teplotou. Mytí teplou vodou 7

Měření povrchového napětí Tensiometr Destička - Wilhelmy Tensiometr Kroužek DeNouy 2 π D γ = F γ = de ds Visící kapka 8

Papírová chromatografie 9

Viskozita Vnitřní tření, odpor kapaliny k toku Roste s rostoucími mezimolekulovými silami: OH OH OH OH OH OH Roste s délkou řetězce, proplétání Klesá s rostoucí teplotou η = A exp (E / RT) Stokesova rovnice F = 6 π η r v η = viskozita [kg m 1 s 1 ] r = poloměr kuličky v = rychlost pohybu 10

Vypařování kapalin a kondenzace par Molekuly u povrchu kapaliny, které mají dostatečnou E kin a správný směr pohybu, mohou překonat vdw síly, povrchové napětí a opustit kapalinu do plynné fáze (i pod t. v.) Odpařování kapaliny = Odcházejí energeticky bohaté molekuly kapalina se ochlazuje Kondenzace = srážka molekuly (g) s povrchem (l), ztráta části E kin, molekula zachycena vdw silami do (l) Výparné a kondenzační teplo ΔH výparné > 0 endo ΔH kondenzační < 0 exo 11

Tenze par = tlak nasycené páry Uzavřený prostor Tlak nasycené páry Dynamická rovnováha 12

Tenze par 13

Tenze par = tlak nasycené páry Tenze par roste s teplotou (760 torr = 101.325 kpa) Teplota 20 ºC 25 ºC 50 ºC Látka Voda Diethylether 17.5 377 23.8 470 92.5 1325 [torr] 14

Tenze par z hlediska kinetické teorie Jen molekuly s E kin > E mm mohou opustit kapalinu Počet molekul s rychlostí v slabší mezimolekulové síly Počet molekul s rychlostí v Rychlost molekul, v Za dané T mají látky se slabšími mezimolekulovými silami vyšší tlak par silné mezimolekulové síly Rychlost molekul, v 15

Tenze par roste s teplotou Počet molekul s rychlostí v nižší T vyšší T Jen molekuly s E kin > E mm mohou opustit kapalinu Minimální E kin potřebná k opuštění kapaliny Rychlost molekul, v 16

Normální tlak 101.325 kpa Tlak nasycených par Normální bod varu 17

Bod varu = teplota, při které se vyrovná tenze par s vnějším tlakem Normální bod varu = teplota, při které se vyrovná tenze par s vnějším tlakem 101.325 kpa Bod sublimační = teplota, při které se vyrovná tenze par pevné látky s vnějším tlakem Normální bod sublimační = teplota, při které se vyrovná tenze par pevné látky s vnějším tlakem 101.325 kpa Var a sublimaci lze vyvolat zahříváním nebo snížením tlaku 18

Normální body varu hydridů 14. 17. skupiny 16 17 Silné vodíkové vazby zadržují molekuly v kapalině = nižší tlak par = vysoká teplota varu 15 14 19

p-t fázový diagram Kapalina Kritický bod Tlak Pevná látka Trojný bod Plyn Teplota 20

p-t fázový diagram Trojný bod Teplota a tlak při nichž jsou všechny tři fáze v rovnováze Kritický bod nad k. b. jsou kapalná a plynná fáze nerozlišitelné, zmizí meniskus Kritická teplota - minimální teplota pro zkapalnění plynu zvýšeným tlakem Kritický tlak 21

Kritický bod benzenu Zmizí fázové rozhraní mezi l a g (meniskus) 300.7 ºC 307.4 ºC 309.2 ºC 22

Hustota vody (g, l, s) 23

p-t fázový diagram Zvýšení tlaku sníží teplotu tání vody = anomálie Zvýšení tlaku způsobí zmrznutí kapaliny 24

Clausius-Clapeyronova rovnice Clapeyronova rovnice pro fázovou přeměnu Pro l-g rovnováhu: 1) V m (g) >> V m (l), pak V m =V m (g) 2) V m (g) ze stavové rovnice id. plynu Diferenciální Clausius-Clapeyronova rovnice d ln p dt = Integrovaná Clausius-Clapeyronova rovnice ΔH RT m 2 dp dt = ΔH TΔV m m V m ( g) = RT p 25

Antoineova rovnice p = tezne par (bar) T = teplota (K) Voda Teplotní interval (K) A B C 379. - 573. 3.55959 643.748-198.043 273. - 303. 5.40221 1838.675-31.737 304. - 333. 5.20389 1733.926-39.485 334. - 363. 5.07680 1659.793-45.854 344. - 373. 5.08354 1663.125-45.622 26

Troutonovo pravidlo ΔS pára kapalina ΔG = 0 v rovnováze, při fázových přeměnách ΔG = ΔH - TΔS = 0 Pro různé kapaliny (nepolární) je za normálního bodu varu výparná molární entropie přibližně stejná ΔS 0 ΔH m, výp, = = 90JK T 0 m výp v 1 mol Neplatí pro vodu při 100 ºC velmi silné H můstky = velmi uspořádaná struktura = malá entropie kapalné vody ΔS 0 výp = 109 J K -1 mol -1 1 27

Difuze Probíhá v kapalinách a plynech v pevných látkách za zvýšené teploty Samovolné míšení látek, přenos hmoty Vyrovnání koncentrací Výsledek nahodilého pohybu molekul J 1. Fickův zákon pro difuzní tok J = dn Adt = D dc dx 28

1. Fickův zákon J = difuzní tok [mol s 1 m 2 ] n = látkové množství [mol] difuzní tok D = difuzní koeficient [m 2 s 1 ] dc/dx = gradient konc. x A = plocha [m 2 ] 29