Е.Г. Большакова, Т.Г. Дмитриенко, Т.А. Радюшкина

СБОРНИК ДИАГРАММ

ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Учебное пособие

САРАТОВ - 2005

ББК 24.5

Е.Г. Большакова, Т.Г. Дмитриенко, Т.А. Радюшкина

Сборник диаграмм по физической химии: Учебное пособие. – Саратов: СВИРХБЗ, 2005. – 27 с.

Настоящий сборник диаграмм по физической химии составлен в соответствии с учебной программой курса «Физическая химия», изучаемого в СВИРХБЗ.

В сборник включены основные диаграммы, которые используются на практических занятиях темы «Фазовые равновесия. Растворы», даны пояснения к их использованию.

Сборник предназначен для самостоятельной подготовки курсантов к практическим и лабораторным занятиям, к теоретическому зачету по дисциплине «Физическая химия», а также для использования на практических занятиях.

Данное пособие составлено кандидатом химических наук, доцентом Большаковой Е.Г., кандидатом химических наук, преподавателем Дмитриенко Т.Г. и преподавателем Радюшкиной Т.А.

ã Саратовский военный институт радиационной, химической

и биологической защиты, 2005

3 4

Диаграмма Дебая

С помощью диаграммы Дебая (рисунок 1) можно определить деформационную поляризуемость молекулы a_деф (как для полярной, так и неполярной), собственный дипольный момент полярной молекулы , а также мольную поляризацию молекулы при любой температуре.

Рис. 1. Диаграмма Дебая для различных веществ

Для этого воспользуемся уравнением Дебая:

П = pN_А a_деф + pN_А ,

где – собственный дипольный момент полярной молекулы;

к – постоянная Больцмана, равная 1,38 × 10 ^–23 Дж/К;

Т – абсолютная температура системы в градусах Кельвина;

a_деф – деформационная поляризуемость молекул.

Первое слагаемое характеризует только неполярные молекулы. Полное уравнение применимо к полярным молекулам.

Уравнение Дебая можно представить как уравнение прямой линии в координатах П и 1/Т, которое будет иметь вид:

П = А +

Графическая зависимость мольной поляризации молекул от обратной величины абсолютной температуры и называется диаграммой Дебая (рисунок 2).

Рис. 2. Диаграмма Дебая в общем виде

Прямая 1 относится к неполярным веществам, у которых собственный дипольный момент равен 0 ( = 0).

Из графика хорошо видно, что поляризация неполярных молекул от температуры не зависит.

Прямая 2 характеризует полярные молекулы.

Измерив по графику отрезок А, отсекаемый прямой на оси ординат, который равен: А = pN_А a_деф,

находят a_деф по формуле:

По тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс, который равен:

tg j = ,

находят

При подстановке значений к, p, N_A формула для вычисления упрощается: = 0,0128 (Д)

или = 0,0427 × 10 ^–30 (Кл × м²/В)

Следует помнить, что при нахождении значения tg j, которое равно отношению противолежащего катета к прилежащему, следует учитывать цену деления осей координат.

Например, пользуясь диаграммой Дебая (рисунок 1) определить и a_деф ацетона – (CH₃)₂CO.

1. По диаграмме Дебая для ацетона измеряют отрезок А, который равен 1 см, а с учетом цены деления по оси ординат А = 20 см³/моль

= 7,94 ^. 10 ^–24 см³ = 7,94( )³

2) Определяют tgj = 5,22 ^. 10⁴ и подставляют в выражение для вычисления :

= 0,0128 = 2,91 Д

Пользуясь диаграммой Дебая, можно также определить поляризацию вещества П при определенной температуре.

Например, пользуясь диаграммой Дебая (рисунок 1), определить общую поляризацию для хлорбензола при Т = 800 К.

Решение:

1. По диаграмме Дебая на оси ординат находят значение , отвечающее Т = 800 К

= ^. 10000 = 12,5

На графике соответственно значению 12,5 по оси абсцисс находят значение П для хлорбензола, которое равно 59 см³/моль.

Однокомпонентные системы.