RAS0050 Kütuste klassifitseerimine ja standardimine

Практические занятия

Згуро Антонина Александровна

e-mail: antonina.zguro@ttu.ee

Массовый, объёмный, мольный состав смесей

Практическое занятие №1

Нормальные и стандартные условия

Нормальные условия н.у. (англ. Standard temperature and pressure, STP) – это физические условия, при которых :

• давление p = 1 атм = 101325 Па =101,325 кПа = 760 мм рт. ст. = 1,01325 бар • температура Т = 273,15 К, t = 0⁰СПри этих н.у.• объем одного моль идеального газа составляет 22,413996 дм3 (литров) • число молекул в 1 литре газа = 2,6867774·1022

• число молекул в 1 см3 газа = 2,6867774·1019 (постоянная Лошмидта)Сейчас нормальные условия определены IUPAC (Международный союз чистой и прикладной

химии):• давление р = 1 бар = 100000 Па = 100 кПа = 750 мм рт. ст. = 0,986 атм• температура Т = 273,15 K, t = 0⁰С

В промышленности широко используется понятие "стандартные окружающие температура и давление" (англ. Standard Ambient Temperature and Pressure, SATP), которые могут называть также н.у.:

• давление р = 101325 Па (760 мм рт. ст.) • температура Т = 298,15 K, t =25⁰С

3

Количество вещества• Количество вещества – одна из основных величин в химии• Единицей количества вещества является моль• Моль - это количество вещества, содержащее столько же структурных единиц этого вещества,

сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода-12 (12С )• Структурная единица вещества - это химическая частица: атом, молекула, катион, анион• Заданное количество вещества имеет смысл, если точно названо само вещество, т.е. указано,

из каких структурных единиц оно состоит • Например, запись "1 моль хлора" является неполной (в том числе и подобные записи в

условиях задач считаются ошибкой условия), т.к. она может относиться как к 1 моль газа молекулярного хлора Cl2, так и к 1 моль атомов хлора Cl как элемента - а это разные вещества, с разными массами частиц и физико-химическими свойствами

• 1 моль - это 6,02214179·1023 штук структурных единиц• Физико-химическая константа, отвечающая этому числу, называется постоянной Авогадро

(число Авогадро) и обозначается NA: NA = 6,02214179·1023 моль-1 ≈ 6,02·1023 моль-1

• Масса 1 моль вещества, выраженная в граммах, называется мольной (молярной) массой M.Численно она равна его молекулярной массе (а.е.м.)

• Объём 1 моль газа при н.у. называется мольным объёмом . Численно он равен 22,4 л/моль

4

Расчётные формулы

• Количество вещества

• Привести объём газа к н.у. можно, используя объединённый газовый закон

5

Массовая, мольная и объёмная доли компонента в смеси

• Массовая доля компонента в смеси – отношение массы компонента, содержащегося в смеси, к общей массе смеси:

• Мольная доля компонента в смеси – отношение количества вещества компонента, содержащегося в смеси, к общему количеству вещества смеси:

• Объёмная доля компонента в смеси - отношение приведённого* объёма компонента, содержащегося в смеси, к общему объёму смеси:

*приведённым (парциальным) объёмом компонента смеси называют часть объёма смеси, приходящуюся на данный компонент при условии, что давление и температура этого компонента соответственно равны давлению и температуре смеси

6

Взаимный пересчёт состава смеси

• Для газовых смесей объёмная доля равна мольной доле

• Пересчёт массовых долей в объёмные:

• Пересчёт объёмных долей в массовые:

7

Аддитивные и неаддитивные свойства смесей

• Свойство называется аддитивным, если в идеальной системе соблюдается прямолинейная зависимость между величиной свойства смеси у и составом смеси z:

где - значения свойства исходных компонентов

• Правило аддитивности справедливо лишь в том случае, если свойства веществ, составляющих систему (т. е. компонентов системы), остаются постоянными с изменением концентрации компонентов системы

• Неаддитивными называются свойства, которые не подчиняются закономерности (1)

• Разность между экспериментальным значением свойства и его аддитивным значением называется отклонением от аддитивности

8

Аддитивные свойства смесей

• Полная аддитивность никогда не наблюдается, но практически, для технических расчетов можно ею пользоваться в тех случаях, когда нет ясно выраженного химического взаимодействия между исходными веществами.

• Для большого числа свойств аддитивность осуществляется с значительной степенью точности. К таким свойствам относятся: масса, мольная масса, мольная теплоемкость, для смесей и сплавов — удельный объем, для растворов солей — электропроводность, но не теплоемкость и не упругость пара растворов.

• При прогнозировании свойств нефтяных смесей, смесей сланцевых продуктов традиционно используют упрощенные модели аддитивности, построенные для описания идеальных растворов. Однако экспериментальные исследования показали, что эти модели расчёта в ряде случаев дают ошибочные результаты (например, при расчете плотности и вязкости смесей природных нефтей).

9