Forum des nouvelles

Ebullioscopie, Cryoscopie, Pressionosmotique

 
صورة nadia fertikh
Ebullioscopie, Cryoscopie, Pressionosmotique
بواسطة Saturday, 11 April 2020, 11:32 AM - nadia fertikh
 

I-   Loi de Van’t Hoff

1)   Evaluation du point d’ébullition

Nous étudions la transformation d’un mélange Liqسهم مزدوج إلى اليمن وإلى اليسار vap

Dans le liquide nous savons qu’un des constituants (1) est grande quantité et que l’autre (2) en petite quantité,

-   Nous allons calculer l’élévation du point d’ébullition du solvant lorsqu’on y ajoute du soluté : nous partons de la relation de Gibbs-Helmoltz

      d‏ ln‏ x دليل سفلي 1‏ يساوي‏ البسط ناقص‏ زيادة‏ H دليل سفلي v‏ a‏ p نهاية دليل سفلي دليل علوي 0 على المقام R‏ T أس 2 نهاية الكسر‏ d‏ T        

x1= fraction molaire de (1) dans le liquide

ΔH دليل سفلي v‏ a‏ p نهاية دليل سفلي دليل علوي 0 = enthalpie de vaporisation du solvant pur

Nous intégrons cette équation entre 2 états ; l’un sera un état quelconque (x1) et l’autre le solvant pur (fraction molaire égale à 1). Pour la température, les bornes seront T température d’ébullition du mélange quelconque et Teb la température d’éb. Du solvant pur.

      تباعد‏ ln‏ x دليل سفلي 1‏ يساوي‏ البسط زيادة‏ H دليل سفلي v‏ a‏ p نهاية دليل سفلي دليل علوي 0 على المقام R نهاية الكسر‏ فتح المعقوفتين 1 على T‏ ناقص‏ 1 على T دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي غلف المعقوفتين‏ يساوي‏ البسط زيادة‏ H دليل سفلي v‏ a‏ p نهاية دليل سفلي دليل علوي 0 على المقام R نهاية الكسر‏ فتح المعقوفتين البسط T دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي‏ ناقص‏ T على المقام T‏ T دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي نهاية الكسر غلف المعقوفتين       

 

Teb –T = ΔT  (élévation du point d’ébullition).

Tيساوي بالتقريب‏ T‏ T دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي‏ يساوي بالتقريب‏ T دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي دليل علوي 2  cette expression relie ΔT à la concentration en solvant. Nous voulons la relier à la concentration en soluté x دليل سفلي 1‏ يساوي‏ 1‏ ناقص‏ x دليل سفلي 2

 فتح القوس T‏ ناقص‏ T دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي غلق القوس‏ يساوي‏ R‏ T دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي دليل علوي 2‏ البسط x دليل سفلي 2 على المقام زيادة‏ H دليل سفلي v‏ a‏ p نهاية دليل سفلي دليل علوي 0 نهاية الكسر

 

La variation de Teb permet donc de calculer la fraction molaire x2 du soluté.

Comme   x دليل سفلي 2‏ يساوي‏ البسط n دليل سفلي 2 على المقام n دليل سفلي 1‏ زائد‏ n دليل سفلي 2 نهاية الكسر‏ يساوي بالتقريب‏ n دليل سفلي 2 على n دليل سفلي 1‏ البسط m دليل سفلي 2‏ علامة الضرب‏ 1‏ k‏ g على المقام 1‏ k‏ g‏ علامة الضرب‏ الأسلوب عرض 1 على M دليل سفلي 1 نهاية الأسلوب نهاية الكسر‏ يساوي‏ m دليل سفلي 2‏ M دليل سفلي 1

On définit alors la constante ébulliocopique Keb du solvant (1) telle que :

  فتح القوس T‏ ناقص‏ T دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي غلق القوس‏ يساوي‏ R‏ T دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي دليل علوي 2‏ البسط x دليل سفلي 2 على المقام زيادة‏ H دليل سفلي v‏ a‏ p نهاية دليل سفلي دليل علوي 0 نهاية الكسر‏ يساوي‏ R‏ T دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي دليل علوي 2‏ البسط m دليل سفلي 2‏ M دليل سفلي 1 على المقام زيادة‏ H دليل سفلي v‏ a‏ p نهاية دليل سفلي دليل علوي 0 نهاية الكسر‏ يساوي‏ K دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي‏ m دليل سفلي 2

Avec      Keb = RTT دليل سفلي e‏ b نهاية دليل سفلي دليل علوي 2‏ البسط M دليل سفلي 1 على المقام زيادة‏ H دليل سفلي v‏ a‏ p نهاية دليل سفلي دليل علوي 0 نهاية الكسر,    où R = constante des GP, M دليل سفلي 1 la masse molaire du solvant, m دليل سفلي 2 la molalité du soluté en mol / kg et زيادة‏ H دليل سفلي v‏ a‏ p نهاية دليل سفلي دليل علوي 0 l’enthalpie de vaporisation molaire du solvant.

Keb est la constante d’élévation molaire du point d’ébullition, elle ne dépend que des propriétés du solvant et pas de celles du soluté.

2)   Abaissement du point de congélation

Dans le cas de l’équilibre solide سهم مزدوج إلى اليمن وإلى اليسار  liquide, nous avons : dln‏ x دليل سفلي 1‏ يساوي‏ ناقص‏ البسط زيادة‏ H دليل سفلي f دليل علوي 0 على المقام R‏ T أس 2 نهاية الكسر

 

Par intégration nous avons,

lnx دليل سفلي 1‏ يساوي‏ البسط زيادة‏ H دليل سفلي f دليل علوي 0 على المقام R نهاية الكسر‏ فتح المعقوفتين 1 على T‏ ناقص‏ 1 على T دليل سفلي f غلف المعقوفتين 

Tf  = température de congélation du solvant pur

T = température de congélation de la solution

 ln‏ x دليل سفلي 1‏ يساوي‏ ناقص‏ زيادة‏ H دليل سفلي f دليل علوي 0‏ فتح المعقوفتين البسط T دليل سفلي f‏ ناقص‏ T على المقام T‏ T دليل سفلي f نهاية الكسر غلف المعقوفتين

ΔT =فتح القوس T دليل سفلي f‏ ناقص‏ T غلق القوس, abaissement du point de congélation du solvant pur, lorsqu’on ajoute du soluté,

 ln‏ x دليل سفلي 1‏ يساوي‏ ناقص‏ البسط زيادة‏ H دليل سفلي f دليل علوي 0 على المقام R‏ T دليل سفلي f دليل علوي 2 نهاية الكسر‏ زيادة‏ T

Si أصغر بكثير من‏ 1  nous avons encore ΔT=البسط R‏ T دليل سفلي f دليل علوي 2 على المقام زيادة‏ H دليل سفلي f دليل علوي 0 نهاية الكسر‏ x دليل سفلي 2  si nous passons aux molalités, زيادة‏ T‏ يساوي‏ البسط R‏ T دليل سفلي f دليل علوي 2 على المقام 1000‏ زيادة‏ H دليل سفلي f دليل علوي 0 نهاية الكسر‏ m دليل سفلي 2

 

ΔT=K دليل سفلي f‏ m دليل سفلي 2  avec K دليل سفلي f‏ يساوي‏ البسط R‏ T دليل سفلي f دليل علوي 2 على المقام 1000‏ زيادة‏ H دليل سفلي f دليل علوي 0 نهاية الكسر‏ M دليل سفلي 1

Exemple : On ajoute 30g de sucre dans 100g d’eau. La solution bout à 100,45°C sous 1atm. Quelle est la masse molaire de ce sucre ?

ΔT = 100,45 – 100 = 0,45                                                                                                      

La masse molaire de sucre pour 1000g d’eau est 30x10=300g, M دليل سفلي 1‏ يساوي‏ 300‏ علامة الضرب‏ البسط 1 على المقام 0‏ فاصلة‏ 878 نهاية الكسر = 342g,    

3- Pression Osmotique

Ce phénomène fait intervenir une membrane semi-perméable qui laisse passer les petites molécules et arrête les grosses.

Lorsqu’une solution est séparée du solvant pur par une membrane semi-perméable (voir figure), on observe que le solvant traverse la membrane et va dans la solution, ceci jusqu’à ce que le liquide ait atteint un certain niveau dit d’équilibre.

                              

                                                                                    

La hauteur h correspond à la pression osmotique Π.
La membrane semi-perméable laisse passer le solvant mais ne laisse pas passer le soluté.

 

 La pression hydrostatique de la solution est supérieure à celle du solvant pur le produit, π = ρgh  donne la pression excédentaire de la solution qui est la pression « Osmotique » 

ρ = masse volumique de la solution. Lorsqu’il ya équilibre le potentiel chimique du solvant est le même des deux côtés de la membrane.  

Du côté du solvant  مو دليل سفلي i‏ يساوي‏ مو دليل سفلي i دليل علوي 0  du côté de la solution si la pression ne changeait pas,

مو‏ يساوي‏ مو دليل سفلي i دليل علوي 0‏ زائد +RTlnx دليل سفلي i

La pression change (apparition de la pression osmotique)

فتح القوس البسط تفاضل جزئي‏ G على المقام تفاضل جزئي‏ P نهاية الكسر غلق القوس دليل سفلي T‏ يساوي‏ V

On sait que

Nous sommes à T constante  dG = VdP

L’accroissement d’enthalpie libre est due à la pression osmotique

ركيزة زيادة‏ G مع خط فوق‏ يساوي‏ ركيزة زيادة‏ V دليل سفلي 0 مع خط فوق‏ تكامل دليل سفلي 0 دليل علوي باي مع خط فوق نهاية دليل علوي‏ d‏ P =باي مع خط فوق‏ ركيزة V دليل سفلي 0 مع خط فوق  

 ركيزة V دليل سفلي 0 مع خط فوق = volume molaire du solvant que nous supposons indépendant de باي مع خط فوق Nous avons donc dans la solution مو دليل سفلي i‏ يساوي‏ مو دليل سفلي i دليل علوي 0  +RTlnx دليل سفلي i‏ زائد‏ محاط علوي باي‏ ركيزة V دليل سفلي 0 مع خط فوق

L’égalité des potentiels chimiques entraine

محاط علوي محاط علوي باي نهاية محاط‏ محاط علوي V دليل سفلي 0 نهاية محاط = - RTlnx دليل سفلي فضاء دليل سفلي 1 نهاية دليل سفلي or x دليل سفلي 1‏ يساوي‏ 1‏ ناقص‏ x دليل سفلي 2

محاط علوي باي‏ محاط علوي V دليل سفلي 0 نهاية محاط‏ يساوي‏ ناقص‏ R‏ T‏ ln‏ فتح القوس 1‏ ناقص‏ x دليل سفلي 2 غلق القوس  comme la solution est diluée x دليل سفلي 2‏ أصغر بكثير من‏ 1

 محاط علوي باي‏ محاط علوي V دليل سفلي 0 نهاية محاط نهاية محاط‏ يساوي‏ R‏ T‏ ln‏ x دليل سفلي 2 nous avons par ailleurs, x دليل سفلي 2‏ يساوي‏ البسط n دليل سفلي 2 على المقام n دليل سفلي 1‏ زائد‏ n دليل سفلي 2 نهاية الكسر‏ يساوي بالتقريب‏ n دليل سفلي 2 على n دليل سفلي 1 et محاط علوي V دليل سفلي 0 نهاية محاط‏ يساوي‏ V على n دليل سفلي 1

 n دليل سفلي 1= nombre de moles de solvant dans la solution

n دليل سفلي 2  = nombre de moles de soluté dans la solution.

  محاط علوي بايV على n دليل سفلي 1 يساوي‏ R‏ T‏ n دليل سفلي 2 على n دليل سفلي 1               

  محاط علوي باييساوي‏ البسط R‏ T على المقام V نهاية الكسر‏ n دليل سفلي 2  , analogie avec l’équation des GP

Elle nous permet de calculer la masse molaire d’un soluté. On l’utilise surtout pour déterminer la masse molaire des hauts polymères car il ne passe pas à travers la membrane.

Exemple

Un haut polymère synthétique pesant 5,2 g est dissout dans un litre de benzène. La pression osmétique mesurée dans un osmomètre est 4.10-3 à 25°C. Quelle est la masse molaire du polymère ?

π =البسط R‏ T على المقام V نهاية الكسر‏ n دليل سفلي 2      n دليل سفلي 2‏ يساوي‏ البسط باي‏ V على المقام R‏ T نهاية الكسريساوي‏ البسط 4‏.‏ 10 أس ناقص‏ 2 نهاية الأس على المقام 298‏ x‏ 8‏ فاصلة‏ 2 نهاية الكسر‏ x‏ 10 أس ناقص‏ 3 نهاية الأس‏ يساوي‏ 1‏ فاصلة‏ 61‏.‏ 10 أس ناقص‏ 4 نهاية الأس

Mيساوي‏ m على n دليل سفلي 2‏ يساوي‏ البسط 5‏ فاصلة‏ 2 على المقام 1‏ فاصلة‏ 61 نهاية الكسر‏ 10 أّسّ 4                              M = 32300 g