ea04fazisatalakulas

FZISTALAKULSOK

szilrd folyadk olvads

folyadk szilrd fagys

folyadk gz prolgs (forrs)

gz folyadk lecsapds (cseppfolysods)

szilrd gz szublimls

gz szilrd lecsapds

Gznyoms

vz zrt ednyben, semmi ms

48 C

vz

12 kPa

gz

folyadk

gznyoms: a folyadkkal egyenslyban lv gzfzis nyomsa adott hmrskleten

Gznyoms

forrs: a gznyoms elri a kls nyomst

a gznyoms hmrskletfgg

a forrspont (forrshmrsklet) nyomsfgg

forrspont (htkznapi rtelemben): forrshmrsklet 1 atm = 101325 Pa kls nyomson

ClausiusClapeyron-egyenlet

a gznyoms s a hmrsklet kztti kvantitatv sszefggs

pvap: gznyoms T hmrskleten

Hvap: prolgsh

C: lland

CTR

Hp

vap

vap

1

ln

Rudolf Julius Emanuel

Clausius (Born Rudolf

Gottlieb, 18221888)

Benot Paul mile Clapeyron (17991864)

ClausiusClapeyron-egyenlet A gznyoms hmrskletfggse

0

50

100

150

200

0 25 50 75 100

hmrsklet (C)

g

zn

yo

m

s (

kP

a)

lgkri nyoms

A gznyoms hmrskletfggse

0

50

100

150

200

0 25 50 75 100

hmrsklet (C)

g

zn

yo

m

s (

kP

a)

lgkri nyoms

ter

etil-alkohol

vz

A vz forrspontja a Fldn

forrs: a gznyoms elri a kls nyoms

a lgnyoms fgg a tengerszint feletti magassgtl

a forrspont is fgg a tengerszint feletti magassgtl

hely orszg Magassg Forrspont Nyoms

Holt-tenger Jordnia-Izrael 416 m 101 C 106 kPa

tengerszint 0 m 100 C 101 kPa

Kkes Magyarorszg 1014 m 97 C 91 kPa

Mexikvros Mexik 2300 m 93 C 78 kPa

Mauna Kea Hawaii, USA 4205 m 87 C 63 kPa

Chimborazo Ecuador 6267 m 81 C 50 kPa

Mt. Everest Kna-Nepl 8850 m 74 C 38 kPa

Kuktk hasznlata

a lgkrinl nagyobb nyoms alakulhat ki

a vz forrspontja nagyobb

nagyobb hmrskleten megy a fzs

nagyobb hmrskleten a kmiai reakcik gyorsabbak

gyorsabb a fzs

A leveg nedvessgtartalma

Pratartalom (%-ban): a vzgz levegben mrt parcilis nyomsnak s az adott hmrskleten rvnyes egyenslyi rtknek (= a vz gznyomsnak) a hnyadosa

Plda: 1012 hPa, 23 C, 45 %-os prataralom

teljes nyoms: 101200 Pa, a vz gznyomsa 23 C-on: 2800 Pa

A vzgz parcilis nyomsa: 0,45 2800 Pa = 1300 Pa

Minden ms ssznyomsa: 101200 1300 = 99900 Pa

N2: 99900 0,781 = 78000 Pa (77,1 %)

O2: 99900 0,209 = 20900 Pa (20,7 %)

H2O: 1300 Pa (1,3 %)

Ar: 99900 0,0093 = 930 Pa (0,92 %)

FZISTALAKULSOK





szilrd gz szublimls

gz szilrd lecsapds

Szublimls

szilrd anyag kzvetlen prolgsa' gzkpzdssel

nhny szilrd anyag szoksos krlmnyek kztt is gy viselkedik:

szrazjg = szilrd CO2 (szn-dioxid)

jd (?)

kmfor

Kis nyoms: sok anyag szubliml

Szilrd anyagok gznyomsa

teljes analgia a folyadkok gznyomsval

szublimlsi hmrsklet: a gznyoms elri a kls nyomst

a gznyoms hmrskletfgg a szubilmlsi hmrsklet nyomsfgg

vkuumszublimci: anyagok tiszttsnak fontos mdszere

FZISTALAKULSOK





szilrd gz szublimls

gz szilrd lecsapds

Olvads s fagys

olvadspont: fgg a kls nyomstl (csekly mrtkben)

olvadspont (kznapi rtelemben) : az olvadsi hmrsklet 1 atm nyomson

nagyobb nyoms magasabb olvadspont

Kivtel: vz - jg

Vz jg anomlia

A jg olvadspontja cskken a nyoms nvelsvel

ok: a jg srsge 0 C-on kisebb, mint a vz

termszetes vizek fellrl fagynak be, a jg alatt folykony vz marad (vzi elvilg)

korcsolyzs: a korcsolyal vkony nagy nyoms alacsonyabb olvadspont ELHANYAGOLHAT

JGBOMBA

Kulcsfogalmak

olvads = melting prolgs = evaporation

lecsapds (folyadk) = condensation forrs = boiling

lecsapds (szilrd) = deposition fagys = freezing

szublimls = sublimation forrspont = boiling point

gz = vapor gznyoms = vapor presure

olvadspont = melting point

ClausisusClapeyron egyenlet = Clausius-Clapeyron

equation

prolgsh = heat of vaporization

vkuumszublimci = vacuum sublimation

Fzisdiagram

bra, amely a kvetkezket mutatja

zrt rendszerben lv tiszta anyag tulajdonsgait (hmrsklet, nyoms)

a szilrd, folyadk, s gz fzis stabilitst

a fzishatrokat

Ksrlet:

vz

llthat s mrhet nyoms s hmrsklet

hmrsklet (C)

nyo

ms

(P

a)

szublimci

prolgs

olvads

A vz fzisdiagramja

folyadk szilrd

gz

101325 Pa

0 C

100 C

olvadspont

forrspont

hmrsklet (C)

nyo

ms

(P

a)

A vz fzisdiagramja

folyadk szilrd

gz

610 Pa

0,01 C

HRMASPONT

Hrmaspont

Mindhrom fzis (gz, folyadk, szilrd) egyenslyban van.

Hrmasponti hmrsklet s nyoms.

Folyadk nem ltezhet a hrmasponti nyoms alatt (610 Pa vz esetben) ezen nyoms alatt a vz szubliml

A vz hrmasponti hmrsklete a Kelvin hmrskletegysg tudomnyos defincijnak alapja.

hmrsklet (C)

nyo

ms

(P

a)

A vz fzisdiagramja

folyadk szilrd

gz

KRITIKUS PONT

21,8 MPa

374 C

Kritikus pont

A gz s folyadk kztti hatrfellet hirtelen megsznik.

Kritikus hmrsklet s nyoms.

A kritikus hmrsklet fltt nem ltezhet folyadk.

Egy gzt sehogy nem lehet cseppfolystani a kritikus hmrsklet fltt.

anyag forrspont (C) kritikus hmrsklet (C)

kritikus nyoms (MPa)

H2O 100 374 21,8

NH3 33 132 11,3

CO2 79 31 7,4

O2 183 119 5,0

N2 196 147 3,4

H2 253 240 1,3

Nhny gz kritikus llandi

hmrsklet (C)

nyo

ms

(P

a)

A vz fzisdiagramja

folyadk szilrd

gz

Szuperkritikus fluidum


Szuperkritikus llapot: sem valdi folyadk, sem valdi gz

magas hmrsklet s nagy nyoms

a fizikai tulajdonsgok jelentsen klnbznek a szoksos krlmnyek kzttiektl

Szuperkritikus szn-dioxid: vizet nem hasznl ruhamoss

Szuperkritikus vz: ipari alkalmazsok

hmrsklet (C)

nyo

ms

(P

a)

A vz fzisdiagramja

folyadk szilrd

gz

negatv meredeksg

A vz teljes(ebb) fzisdiagramja

Kurt Vonnegut (1922. XI. 11. 2007. IV. 11.)

Macskablcs (1964)

jg-9:

olvadspont 114,4 F (45,8 C)

A legfeketbb fekete humor.

Dr. Felix Hoenikker

San Lorenzo szigete, Bokononizmus

Vilgvge

npestis

13,2 C alatt: b-n (fehr n) a-n (szrke n)

Kzpkori Eurpa: templomi orgonk

Napleon hadserege: egyenruhagombok

1910 Robert Scott sarki expedcija

Ritonavir

1996-ban bevezetett AIDS-ellenes

gygyszer

1998: j, stabilabb kristlyos mdosulat keletkezse, melynek olddsi sebessge egszen ms

A kapszula rustst be kellett fejezni!!!

JG-9

Ismert jelensg: tlhttt vz hirtelen fagysa

Jules Verne: Hector Servadac

fordtotta: Bartcz Ilona, 1967

Nyomban jgpncl bortotta az egsz Galliai-tengert.

JG-9

1. A ma ismert jg csak metastabil vltozata a szilrd vznek lgkri nyomson (ld. gymnt grafit)

2. A stabil mdosulat a jg-9, olvadspontja lgkri nyomson 45,8 C

3. A szoksos jg jg-9 talakuls az npestishez hasonlan autokatalitikus

tlet: Irving Langmuir (GE, Nobel-dj 1932) javaslata H. G. Wells-nek

A szn-dioxid fzisdiagramja

Hasonl a vzhez, de vannak fontos klnbsgek:

a hrmaspont nyomsa s hmrsklete

kritikus hmrsklet s nyoms

lgkri nyomson szublimls

a szuperkritikus llapotot viszonylag knny elrni

Az olvadsi grbe meredeksge


hmrsklet (C)

ny

om

s

(P

a) folyadk

szilrd

gz

101325 Pa

79 C

a CO2 lgkri nyomson szubliml!

HRMASPONT

hmrsklet (C)

ny

om

s

(P

a)

gz

56 C

511 kPa


folyadk

szilrd


hmrsklet (C)

ny

om

s

(P

a)

gz

31 C

7,3 MPa

KRITIKUS PONT


folyadk

szilrd

hmrsklet (C)

ny

om

s

(P

a)

gz

pozitv meredeksg: az olvadspont a nyoms nvelsvel nvekszik


folyadk

szilrd

sszetettebb fzisdiagramok

egynl tbb stabil szilrd fzis

kettnl tbb jellemz pont (hrmaspontok sorozata)

a valsgban a szilrd-szilrd fzistalakuls gyakran lass

SZN: gymnt s grafit

metastabil tartomny

A kn fzisdiagramja A vas fzisdiagramja

Kulcsfogalmak

fzisdiagram = phase diagram

hrmaspont = triple point

kritikus pont = critical point

kritikus nyoms = critical point

kritikus hmrsklet = critical temperature

szuperkritikus fluidum = supercritical fluid

npestis = tin pest

OLDATOK

koncentrciegysgek

gzok oldhatsga

kolligatv sajtsgok: gznyomscskkens, forrspont-emelkeds, fagyspontcskkens, ozmzisnyoms

fordtott ozmzis

desztillci

OLDAT = OLDOTT ANYAG(OK) + OLDSZER

Coca-Cola szn-dioxid vz

cukor

(sok) ms anyag

emlkeztet! ELEKTROLITOK

NEM ELEKTROLITOK

GYENGE ELEKTROLITOK

ERS ELEKTROLITOK

Koncentrciegysgek

oldott anyag ml

oldattrfogat MOLARITS (c) =

egysg: molL-1 mol/dm3

M

A komponens anyagmennyisge

A keverk anyagmennyisge MLTRT (X) =

A komponens tmege

Az oldat tmege TMEGSZZALK = 100%

TMEGSZZALK SLYSZZALK

Az oldott anyag mljai

Az OLDSZER tmege MOLALITS (m) =

egysg: mol/kg

A komponens tmege

Az oldat tmege Parts per billion (ppb) = 109

A komponens tmege

Az oldat tmege Parts per million (ppm) = 106

MOLALITS Raoult-koncentrci

HENRY-TRVNY

az oldhatsg s a gz parcilis nyomsa kztti kapcsolat

Henry trvnye: Egy gz oldhatsga egy folyadkban lland hmrskleten egyenesen arnyos a gz oldat fltt mrhet parcilis nyomsval.

Oldhatsg = k p

Henry-lland a gz parcilis nyomsa

mol/L mol/(LPa) Pa William Henry

(17741836)

MEGOSZLSI HNYADOS

Egy oldott anyag kt, egymssal nem elegyed oldszerben

Oldszer A, koncentrci: cA

Oldszer B, koncentrci: cB Megoszlsi hnyados:

B

A

c

cD

Elterjedt gyakorlat: Dow oktanol-vz megoszlsi hnyadosok

Pl.: metanol Dow = 0,15 20 C-on

KOLLIGATV TULAJDONSGOK

kolligatv: (...kollektv) kzssgi

A kolligatv sajtsgok csak a rszecskk mennyisgtl (szmtl) fggenek, a rszecskk kmiai minsgtl nem.

Kvantitatv trvnyek: csak IDELIS HG OLDATOKRA

viszonylag kicsi koncentrci

az oldszer tovbbi hozzadsa az oldott anyag szolvatcijt mr nem vltoztatja meg

RAOULT TRVNYE

sszefggs az oldat s a tiszta oldszer gznyomsa kztt olyan esetekre, ha az oldott anyag nem illkony

Raoult trvnye: Egy nem illkony oldott anyagot tartalmaz oldat gznyomsa egyenl a tiszta oldszer gznyomsnak s mltrtjnek szorzatval.

poldat = poldszer Xoldszer Franois-Marie

Raoult

(18301901)

Plda: 1,00 mol glkz oldva 15,00 mol vzben 25 C-on

A tiszta vz gznyomsa 25 C-on: 3,17 kPa

a vz mltrtje: Xwater = 15/(1+15) = 0,9375

az oldat gznyomsa 25 C-on

psolution = 0,9375 3,17 = 2,97 kPa

Elektrolitok: tbb rszecske (ion) keletkezik, mint amennyi olds eltt jelen volt

a disszocici ritkn teljes

oldatbeli anyagmennyisg

szilrd anyagmennyisg van't Hoff faktor (i) =

A van't Hoff faktor a disszocici tnyleges mrtkt tkrzi.

2. Plda: 0,313 mol NaCl-ot feloldunk 27,750 mol vzben. Az oldat gznyomsa 70 C-on 30,5 kPa, a tiszta vz 31,2 kPa.

poldat = Xvz pvz Xvz = poldat/pvz

Xvz = 30,5 / 31,2 = 0,978

Xvz = 0,978 = 27,750/(i 0,313 + 27,750)

i = 2

RAOULT TRVNYE illkony oldott anyagra

a tiszta oldszer, a tiszta oldott anyag s az oldat gznyomsa kztti sszefggs

folyadkok elegye

Raoult trvnye: Egy illkony oldott anyag vagy oldszer parcilis gznyomsa a tiszta illkony anyag vagy oldszer gznyomsnak s mltrtjnek a szorzata.

poldat = pA(parcilis) + pB(parcilis)=

pA(tiszta) XA + pB(tiszta) XB

Plda: 1,00 mol benzol s 1,00 mol toluol keverke 25 C-on

a tiszta benzol gznyomsa 25 C-on: 12,8 kPa

a tiszta toluol gznyomsa 25 C-on: 4,04 kPa

pelegy = 0,5 12,8 + 0,5 4,04 = 8,42 kPa

CH3

benzol toluol

Gznyoms a mltrt fggvnyben

0

5

10

15

0 0.25 0.5 0.75 1

x , mltrt

g

zn

yo

m

s (

kP

a)

benzene

XBenzpBenz

toluene

XTolpTol

pTotal

A vz s egy vizes oldat fzisdiagramja

101325 Pa

tiszta vz

oldat

oldat

T T

hmrsklet (C)

nyo

ms

(P

a)

FORRSPONT-EMELKEDS

egy oldat gznyomsa kisebb, mint a tiszta oldszer

az oldat forrspontja magasabb, mint a tiszta oldszer

Tb = Kb m

forrspont-emelkeds

mollis forrspont-emelkedsi lland

molalits

FAGYSPONTCSKKENS

az oldat hrmasponti nyomsa kisebb, mint a tiszta oldszer

az oldat fagyspontja alacsonyabb, mint a tiszta oldszer

Tf = Kf m

fagyspontcskkens

mollis fagyspontcskkensi lland

molalits

Mollis forrspont-emelkedsi s fagyspontcskkensi llandk

oldszer kplet Kb (K kg/mol) Kf (K kg/mol)

benzol C6H6 2,53 5,12

kmfor C10H16O 5,95 37,7

kloroform CHCl3 3,63 4,70

dietil-ter C4H10O 2,02 1,79

etanol C2H6O 1,22 1,99

vz H2O 0,51 1,86

OZMZIS

kt oldat kztti diffzi specilis tpusa

fligtereszt hrtya: a kis oldszer-molekulk tjutnak rajta, de az oldott anyag nagyobb molekuli mr nem

ozmzis: az oldszer-molekulk ramlsa kisebb koncentrcij oldatbl nagyobb koncentrcij oldatba

OZMZIS

hipotnis oldat: kis koncentrci, kis ozmzisnyoms

hipertnis oldat: nagy koncentrci, nagy ozmzisnyoms

OZMZISNYOMS

az ozmzis meglltshoz szksges hidrosztatikus nyoms

jele: (neml = 3,14159...)

egysge: Pa, vagy brmi ms nyomsegysg

V = nRT = cRT

analgia az idelis gztrvnnyel!!

Plda: 0,15 M NaCl-oldat 25 C-on

az ozmzis kolligatv sajtsg

a NaCl elektrolit, a van't Hoff faktor i = 2,0

= icRT = 2 150 mol/m3 8,3145 J/mol1K1 298K =

= 7,4 105 Pa

a mindennapi letben elfordul oldatok ozmzisnyomsa igen nagy!!

A KOLLIGATV SAJTSGOK JELENTSGE

molris tmeg meghatrozsa

ozmzisnyoms:

V = nRT V = m/MRT M = mRT/(V)

fagyspont-cskkens:

Tf = Kf m' Tf = Kf m/(MVoldszer)

M = Kf m/(TfVoldszer) molalits

tmeg

tmeg

A KOLLIGATV SAJTSGOK JELENTSGE

fagyspontcskkens: az utak szsa tlen

ozmzisnyoms

llnyek: a sejtmembrn fligtereszt hrtya

izotnis oldat: a testfolyadkokkal azonos ozmzisnyoms, pl. 0,15 M NaCl oldat

hipotnis oldat: a testfolyadkoknl kisebb ozmzisnyoms

hipertnis oldat: a testfolyadkoknl nagyobb ozmzisnyoms

Mirt nem lehet tengervizet inni?

Mirt kell a virgos cserepek aljra lyuk?

FORDTOTT OZMZIS

ozmzis: oldszer-molekulk spontn mozgsa kisebb koncentrcij oldatbl nagyobb koncentrcij oldatba

fordtott ozmzis: oldszer-molekulk mozgsa nagyobb koncentrcij oldatbl kisebb koncentrcij oldatba kls nyoms hatsra

majdnem ugyanaz, mint a

SZRS, csak a szr prusai nagyon kicsik

JELENTSG: pl. ivvz ellltsa tengervzbl

DESZTILLCI

folyadkok tiszttsa forrspontklnbsg alapjn

FRAKCIONLT DESZTILLCI: folyadkelegyek komponenseinek elvlasztsa forrspontklnbsg alapjn

kolaj: sznhidrognek sszetett elegye

a kolaj frakcionlt desztillcija: benzin (fp.: 30 200 C), kerozin (fp.: 175 300 C), gzolaj (fp. magasabb)

Kulcsfogalmak

Raoult trvnye = Raoults law illkony = volatile

Henry trvnye = Henrys law ozmzis = osmosis

Henry-lland = Henry constant desztillci = distillation

Megoszlsi hnyados = distribution coefficient

forrspont-emelkeds = boiling point elevation

fagyspontcskkens = freezing point depression

kolligatv sajtsg = colligative property

idelis hg oldat = ideal dilute solution

vant Hoff faktor = vant Hoff factor hipertnis = hypertonic

ozmzisnyoms = osmotic pressure izotnis = isotonic

fordtott ozmzis = reverse osmosis hipotnis = hypotonic

frakcionlt desztillci = fractional distillation

ea04fazisatalakulas

Documents