Раствор с жидким стеклом пропорции: Какими свойствами обладает жидкое стекло, применение в строительстве для гидроизоляции и заливки полового покрытия, специфика работы с жидким стеклом

Разное

Растворы с жидким стеклом, Раствор с жидким стеклом для гидроизоляции

Растворы с жидким стеклом применяются для устройства гидроизоляции бетона и оштукатуренной поверхности, в том числе после длительной эксплуатации потерявших часть прочности. Раствор с жидким стеклом при нанесении заполняет поры и трещины, связывает нарушенную структуру и делает поверхности гладкими, упрочняет и антисептирует. Приготовление растворов с жидким стеклом требует соблюдения ряда правил, и рецепт варьируется в зависимости от назначения раствора. Для бетонных смесей: добавки жидкого стекла влияют и на физические свойства бетона, и на реологию – резко снижается время схватывания, ускоряется твердение и набор прочности. Гидроизоляцию пола выполняют растворами жидкого стекла с разбавлением 1:2 с водой – на одну часть силиката две части воды. Потребность в таком растворе составляет 0,25-0,30 кг/м2.

Раствор с жидким стеклом для гидроизоляции

Чтобы работать с растворами с добавками жидкого стекла, нужно помнить о времени схватывания:

  • Добавка силиката всего лишь 2-3% по массе сокращает это время до 30-40 мин, затем твердение раствора происходит за считанные минуты, а полностью раствор сохнет сутки.
  • 10% добавки жидкого стекла (по объему цементного вяжущего) даст еще более резкое снижение «времени жизни» раствора – всего пять минут будет в распоряжении, чтобы выработать порцию раствора, а полное твердение наступит через 4-5 часов, в зависимости от температуры воздуха.
  • Быстродействующие силикатные растворы по рецепту 1:1 (на одну весовую часть вяжущего одну весовую часть жидкого стекла) готовят, чтобы заделать трещины в трубах или бетоне и не допустить протечек. Клеевые цементно-силикатные растворы застывают в течении минуты – двух.
  • Чтобы выполнить гидроизоляцию пола санузла, смотровой ямы гаража, ванной, погреба – раствор замешивают из цементного вяжущего с жидким стеклом по рецепту: на десять весовых частей цемента марки М400 одну часть силиката.
  • Жаропрочная растворная смесь для кладки камина или печки должна быть достаточно густой. Рецепты растворов для печей примерно такие: цемент: песок: силикат = 1/3/0,2, консистенция раствора должна быть как пластичное тесто. Огнеупорный раствор содержит больше жидкого стекла: Ц:П:ЖС = 4/1,5/1,5.
  • Гидроизоляцию колодцев выполняют раствором более жидким по сравнению с кладочным – по рецепту Ц:П:ЖС в равных весовых частях.
  • Пустоты, раковины и трещины в бетонных основаниях или несущей конструкции из железобетона заполняют (инъецируют) растворами по рецепту: Ц:П:ЖС = 3/1/1.
  • Укрепление поверхности фасада по бетону и штукатурке: Ц:П:ЖС = 1/2,5/0,5. Смесь должна быть по консистенции как для штукатурки.

Важно не только изготовить раствор согласно рецепта и по назначению, но и в правильной последовательности и технологии. Все растворы должны быть однородными и пластичными, а подвижность зависит от участка и цели нанесения изоляции. Правила приготовления растворов с силикатной составляющей простые, но их следует придерживаться:

  • Готовить все компоненты растворов, точно взвешивать их, а также держать рядом все необходимые инструменты, отмеренные порции воды. Растворы с силикатами твердеют ускоренно, и забывать об этом нельзя, так же, как и то, что готовить раствор придется небольшими порциями — особенно работая без напарника и не имея навыков.
  • Спецодежда – важное условие, причем одноразовая. Силикатный клей после высыхания отстирывается отвратительно, это многие помнят со школы.
  • Первым делом в емкость для смешивания наливают воду, а затем силикат и перемешивают, пока клей совершенно не растворится в воде. Сухой песок и цемент по рецепту смешивают в отдельной таре.
  • Добавляют к водно-силикатной смеси песчано-цементную с быстрым замесом до однородности. Работают дрелью с насадкой или строительным миксером, доливать воду в процессе можно, если раствор получился гуще ожидаемого. Так же можно досыпать небольшое количество сухого цемента для того, чтобы сделать раствор погуще, но замес нужно делать быстро – раствор начинает схватываться с момента соединения водного силиката и цемента, и для работы не так уж много времени, после первых пяти-семи минут процессы схватывания раствора идут лавинообразно.
  • Нанесение жидкого стекла и растворов с добавкой ведут по предварительно подготовленным поверхностям. Подготовка стандартная, цель – максимальная адгезия раствора и основания. Для гидроизоляционных работ порядок подготовки и нанесения растворов обычный, но темп потребуется более быстрый:
  • Чтобы выполнить гидроизоляцию бетонных стяжек, фундамента или стен подвала, готовят поверхности выравниванием, просушкой и обеспыливанием. Важно – силикаты от влажных стяжек отслаиваются, поверхность должна быть полностью просушена.
  • После тщательной подготовки наносят водный раствор силиката или смесь по рецепту, смотря по назначению. Работают валиками и кистями, с равномерным распределением раствора по плоскости обработки, без пропусков.

Бетонную и штукатурную поверхность можно закрепить на глубину от 1 до 3 мм, нанося раствор силиката краскопультом, одним слоем.

Для глубокой пропитки бетонных поверхностей наносят силикатные растворы в несколько слоев, с обязательной просушкой каждого слоя. Время сушки при нормальных условиях не менее получаса. К следующим работам (нанесение следующего бетонно-силикатного слоя, теплоизоляция, окраска, облицовка и так далее) приступают не раньше, чем полностью высохнет слой силикатной пропитки.

Чтобы выбрать качественное жидкое стекло, приходится обращаться в строительные магазины. Производство жидкого стекла не самая сложная из технологий, и выпускают силикаты многие производители. Качественное жидкое стекло прозрачно, не имеет осадка и хлопьев – в прозрачной таре это хорошо заметно. Кроме того, важна и информация на упаковке, реквизиты производителя и его «репутация». Что касается вида стекла – калиевые составы более вязкие и применяются для фундаментов и стен подвалов, а натриевые – хорошие антисептики.

Жидкое стекло имеет важный плюс – малую стоимость, но работать с ним бывает сложно. Возможно, плохие отзывы о низких качествах гидроизоляций силикатами и вымывании их водой связаны и с малой технологичностью данного стройматериала. Технология применения жидкого стекла при кажущейся простоте часто становится проблемной – нужны навыки каменщика и отделочника, чтобы быстро выработать раствор без снижения качества работ.

Цемент с жидким стеклом пропорция для заделки стыков

Главная » Статьи » Цемент с жидким стеклом пропорция для заделки стыков

Жидкое стекло – приготовление раствора и его применение в строительстве

Для выполнения строительных работ кристаллы разводят водой, но чаще всего материал поставляется в промышленной упаковке. Попадая на открытый воздух ЖС моментально высыхает, образуя защитную пленку, что позволяет использовать его для пропитки изделий и конструкций, с целью обеспечения защиты от влаги, огня и гниения.

Виды

Существует несколько видов жидкого стекла. Их подразделяют в зависимости от основного вещества, используемого в смеси.

Натриевое

Образование на основе солей натрия характеризуется вязкой структурой, высокой прочностью и проникающей способностью. Отлично сопротивляется открытому огню, высоким температурам, также состав способен сохранять форму даже при деформации основания, на которое он был нанесен.

Калиевое

Данный материал содержит в своем составе соли калия. Структура смеси рыхлая, состав обладает повышенной гигроскопичностью, образует матовую поверхность. Калиевые составы хорошо сопротивляются чрезмерному воздействию тепла и деформациям.

Литиевое

Применяется для придания обрабатываемой поверхности защиты от термического воздействия. Выпускается небольшими партиями. Для некоторых работ применяют комбинированные смеси.

Состав

Изготовление стекла происходит при смешивании мелкозернистого кремниевого сырья и гидроксидом натрия под давлением с применением высоких температур, либо растворение песка в щелочной среде. Также для производства используют силикат калия и мелкий песок.

Несмотря на длительную жизнь этого материала, ничего нового в процесс изготовления за многие годы привнесено не было.

Характеристики

ЖС представляет собой материал тягучей, вязкой консистенции, который на воздухе быстро сохнет и образует монолитное, прочное, не пропускающее воду, основание.

Ж

Цемент с жидким стеклом (пропорции)

Цемент с жидким стеклом (пропорции) | ООО ВосЦемент

Пропорции, в которых смешивается жидкое стекло и цемент в строительных работах, напрямую зависит от типа работ. Чтобы достичь максимально эффективного результата, не рекомендуется отступать от приведенных ниже соотношений.

Оптимальные пропорции

  • Для грунтовки поверхности стяжки берутся в равных долях цемент и жидкое стекло. Смешиваем с водой (ее должно быть не более четверти в кг от веса жидкого стекла) цемент, и, постоянно помешивая, начинаем добавлять порционно жидкое стекло.
  • Для защиты от огня и наружной работы раствор готовится из 4 частей песка, 1,5 части жидкого стекла и 1,5 части цемента (воды брать по принципу, описанному выше).
  • Для гидроизоляции потребуется 8 литров цементного раствора и литр жидкого стекла. Чтобы сделать гидроизоляцию колодца, нужен раствор, приготовленный согласно первому пункту, но с песком. Всех компонентов нужно взять в одинаковом количестве. Перед нанесением раствора рекомендуется помазать стены колодца жидким стеклом, а после уже приступать к основной обработке.
  • Для наполнения трещин и пустот в перегородках, стенах и т. д. Понадобятся 3 доли песка, 1 доля цемента и 1 доля жидкого стекла. Песок с цементом замешиваются с водой (ее количество рассчитывать так же, как и в первом пункте), после полученную смесь нужно постепенно добавлять в жидкое стекло, не переставая при этом помешивать.

Остались
вопросы?

Заполните форму и мы
обязательно ответим Вам

Спасибо за заявку!

Ваша заявка успешно принята. В ближайшие 15 минут Вам перезвонит наш менеджер.

Этот сайт использует cookie для хранения данных. Продолжая использовать сайт, Вы даете свое согласие на работу с этими файлами. OK

ЧТО ТАКОЕ ЖИДКОЕ СТЕКЛО? — Компания Liquid Glass

Покрытия на основе кремния

или Liquid Glass , как его обычно называют, было разработано в результате обширных испытаний и исследований, чтобы предложить одно из самых передовых нанопокрытий, доступных сегодня. За исключением избранной группы профессионалов, очень немногие люди во всем мире даже знают об этой невероятной технологии «ультратонких слоев». Жидкое стекло чаще всего встречается в природных ресурсах, таких как; песок или кварц, а также в клеточных стенках диатомовых водорослей (панцирях).Кремнезем используется в основном в производстве оконных стекол, стаканов для питья, бутылок для напитков и многого другого. Большинство оптических волокон для телекоммуникаций также сделаны из кремнезема, который также является основным сырьем для многих керамических изделий.

Экспериментальное использование Liquid Glass , в частности наноразмерных покрытий, началось в 1980-х годах. Разработка коммерческих приложений началась в начале 2000-х годов, когда родились передовые продукты и приложения.Было обнаружено, что Liquid Glass обеспечивает защиту от масла, влаги, грязи, бактерий и придает поверхности непревзойденную стойкость к истиранию. Гибкое и воздухопроницаемое покрытие Liquid Glass имеет толщину примерно 100 нанометров, что в 500 раз тоньше человеческого волоса, и, как результат, полностью невидимо невооруженным глазом, предлагая чрезвычайно ощутимые преимущества.

Поскольку покрытие основано на безупречном стекле, оно обладает многими характеристиками, которые, по сути, обеспечивают огромные преимущества:
1. На участках, покрытых жидким стеклом , наблюдается чрезвычайно низкое поверхностное натяжение.
2. Технология создает гидрофобный и одновременно олеофобный слой, в котором вода или любое вещество на масляной основе не может проникнуть и прилипнуть к защищаемой поверхности. (гидрофобный + олеофобный = суперфобный)
3. Слой Liquid Glass на 200% гибок, что делает его пригодным как для твердых, так и для мягких поверхностей. Более того, эта гибкость гарантирует, что поверхность сохраняет свои первоначальные свойства, предотвращая любые изменения ее внешнего вида.
4. Слои Liquid Glass Nanotech устойчивы к кислотам и щелочам.
5. Слои Liquid Glass Nanotech могут выдерживать экстремальные перепады температур. Стандартные покрытия могут эффективно работать при температуре от -30 ° C до 300 ° C. Специальные передовые покрытия обеспечивают еще больший температурный допуск в диапазоне от -90 ° C до 700 ° C

При нанесении обязательно, чтобы процесс полимеризации имел место, чтобы ультратонкий слой жидкого стекла правильно закрепился на поверхности.Что удивительно, так это то, что в матрице структуры покрытия нет клея или смолы. Слой Liquid Glass прилипает к поверхности за счет эффекта Ван-дер-Ваальса. Это означает, что квантовые силы притягивают молекулы к покрытому слою подложки.

В результате любая поверхность, покрытая Liquid Glass Protection , становится легко очищаемой и обеспечивает антимикробную защиту (победитель премии NHS Smart Solutions Award). После нанесения покрытия такие поверхности, как; экраны, чехлы мобильных устройств, окна, стекла, автомобильные лобовые стекла и другие твердые и мягкие поверхности становятся устойчивыми к загрязнениям и легко очищаются водой без использования агрессивных химикатов.

Чтобы узнать больше о том, как Liquid Glass используется в различных отраслях, посетите наш раздел «Коммерческие решения».

Жидкие растворы

Чтений для этого раздела

Петруччи: Глава 13 (разделы 1-6)


Введение

Растворы представляют собой однородные смеси более чем одного вещества. Слово
гомогенный означает, что смесь является единственной фазой, свойства которой будут
быть одинаковым независимо от того, где взят образец.

Мы можем подтвердить, что смесь более чем одного компонента является наиболее подходящим решением.
раз просто глядя на нашу смесь. Если мы сможем увидеть сквозь смесь
(Ясно), то, скорее всего, это одна фаза, что означает решение. Если
смесь непрозрачная, то, вероятно, есть две или более фаз, которые не смешиваются
друг с другом и, следовательно, рассеивают свет, делая его мутным. Таким образом,
яблочный сок — это раствор, тогда как в молоке есть вода, капли масла и немного молока
твердые вещества, все во взвешенном состоянии, но не растворяющиеся друг в друге.Мы можем видеть
это лучше, если мы оставим негомогонизированное молоко на некоторое время. Крем (масла) будет
подняться наверх, оставляя более полупрозрачную жидкость (в основном вода с некоторым
взвешенные твердые частицы, называемые пахтой) ниже. С дальнейшим физическим
обработки (например, центрифуга), мы можем разделить компоненты молока даже
в дальнейшем. Ясно, что смесь, которую мы называли «молоком», не была решением, хотя
могли быть некоторые его компоненты (например, более одного типа
масла растворяются друг в друге, чтобы масло входило в состав крема.

Когда вы проводите наблюдения за жидкими смесями в лаборатории, важно
поэтому, чтобы указать цвет (красный, синий, розовый . ..), но также и четкость
(прозрачный, непрозрачный, мутный, молочный …) жидкого образца, который вы описываете.
Таким образом, яблочный сок — это прозрачный и желтый раствор, а молоко — непрозрачный,
белая смесь. Наблюдение за ясностью позволяет с уверенностью сказать
что яблочный сок — однофазный, и поэтому это решение, тогда как
молоко не является однофазным и, следовательно, не является единственным решением.

Растворы могут быть твердыми, жидкими или газовыми (наиболее интересны жидкие растворы.
химикам).

Газовая фаза

Газофазные растворы легко образуются из любой смеси
газы, поскольку молекулы газа так редко взаимодействуют друг с другом. Если
смесь газов фактически не реагирует, тогда раствор газовой фазы будет
почти наверняка образует (по крайней мере, при комнатной температуре и давлении)

Жидкая фаза

В жидкой фазе молекулы расположены достаточно близко, чтобы
межмолекулярные силы становятся важными.На этом этапе решение будет только
образуются между (скажем) двумя видами A и B, если A — A, B — B и A — B
межмолекулярные силы примерно одинаковы.

Например, гексан и гептан — две неполярные
жидкости. Межмолекулярные силы в каждой из этих чистых жидкостей равны
в первую очередь силы дисперсии из-за временных диполей. Это
довольно слабые силы. Однако существующие межмолекулярные силы
между гексаном и гептаном также будет главным образом дисперсия по природе.Следовательно, образуется жидкий раствор. Говорят, что две жидкости
полностью
смешивающийся
друг в друге.

Если силы одной из молекул для ее собственного вида равны
гораздо большее, чем для другого, решение не может образоваться. Возьмем, например,
Вода и гексан. Вода — полярная молекула, и, кроме того, она связывается с другими
молекулы воды с водородными связями. Это два более сильных (и самых сильных) из
межмолекулярные силы (по сравнению с дисперсионными силами).Гексан, на
другая рука не может участвовать ни в одном из этих двух типов взаимодействий
и поэтому не будет смешиваться с водой. Эти две жидкости называются
несмешиваемый
друг в друге.

Твердая фаза (кристаллы)

В твердой фазе действуют не только межмолекулярные силы.
очень хорошо определены, но твердые кристаллы образуют жесткие конфигурации атомов
чьи интервалы вполне регулярны. Чтобы соответствовать молекуле второго типа,
он должен быть такого же размера и формы, что и молекулы-хозяева (или атомы).

Common Solid «решения» этого типа можно найти в gem
камни и металлические сплавы, среди прочего.

Молярность

Существует несколько распространенных методов отчетности о составе
решения, с которыми мы имеем дело. Конкретный метод, который мы используем
во многом зависит от того, для чего мы его будем использовать. В большинстве относительно
разбавленные растворы там, где нам нужны быстрые и простые расчеты,
количество молей в растворе к объему, мы используем
молярность.Концентрация, в
Молярность можно рассчитать как:

\ [C_M \; = \; \ frac {n} {V} \]

, где n = количество молей растворенного вещества и V = объем
решение. Это дает нам концентрацию в единицах:
M
моль Литров -1 или моль л -1 .

Будьте осторожны
с уравнениями. Студенты часто путают символы переменных, используемые в уравнениях.
с обозначениями единиц измерения, используемыми в расчетах.Это показательный пример.
Уравнение здесь не имеет буквы M в качестве переменной. Верхний регистр
M
используется как переменная в другом месте для представления молярной массы, поэтому ее не следует использовать в
это уравнение для представления концентрации. Используется переменная C
для представления концентрации любых единиц и здесь C M стоит
для концентрации по молярности. Условное обозначение шт. шт.
концентрация называется молярность — это верхний регистр, выделенный курсивом
M , который мы используем как ярлык для полностью выписанных единиц
моль растворенного вещества на литр раствора
(или просто моль / л),


Например:

Образец 0. 243 моля сухого порошкообразного соединения растворяют в 1,45 л.
жидкого растворителя. Какая молярная концентрация раствора?

Мы можем использовать приведенное выше уравнение, чтобы решить эту проблему с одним
предостережение. Объем в уравнении должен составлять литров.
раствора
, но объем, указанный в этом примере, составляет литров
растворитель
. Мы не можем просто использовать один том вместо другого как
главное правило. Однако в этом случае мы добавляем небольшое количество
соединение с большим объемом жидкости, поэтому, хотя объем жидкости должен иметь
изменилось, мало что изменилось.Если предположить, что
изменение незначительно, т.е. , объем раствора равен
объем растворителя, тогда мы можем продолжить.

\ [C_M \; = \; \ frac {n} {V} \]

\ [C_M \; = \; \ frac {0,243 моль} {1,45 л} \; = \; 0,168 М \]

В качестве альтернативы мы могли бы (мои предпочтения) просто придумать, как
сделайте это с помощью анализа размеров. Поскольку мы знаем конечные единицы
требуемая концентрация — моль на литр, мы просто делим количество
молей растворенного вещества по объему раствора в литрах и готово! тот же ответ
без уравнения для запоминания.

Единственным недостатком использования молярности является то, что объем растворителя
обязательно объем раствора и, следовательно, мы должны измерить количество
растворенного вещества перед смешиванием, но измерьте объем раствора после смешивания, а затем
вычислить. Концентрации молярности очень полезны для экспериментов, где
делаем объемные замеры. Титрование — яркий пример
эксперимент, в котором молярность является наиболее удобной единицей измерения. В
титрования, мы измеряем объем раствора, добавляемого из бюретки, и можем быстро
подсчитайте количество добавленных моль.

\ [n \; = \; C_M \ times V \]

В заключение повторю: используйте анализ размеров, чтобы понять, как
сделайте это, а не запомните эти уравнения. Как только вы поймете
фактические числа, которые вам нужно использовать для n и для V , вам не нужно
уравнения больше.


Моляльность

В некоторых случаях непросто измерить объемы растворов после смешивания или
возможно, это просто не важно. В таких случаях молярность может не соответствовать
полезная единица, установленная для использования.Альтернативная единица измерения концентрации:
моляльность. Моляльность — это не
единица измерения объема и не будет полезна в ситуациях, когда нам нужно измерить
объемы жидких растворов. Однако это очень полезно в ситуациях
где нам просто нужно создать растворы с известными концентрациями. В
единицы моляльности — моль растворенного вещества на килограмм растворителя. Мы
используйте сокращенное обозначение курсивом нижнего регистра м для моляла. Этот набор
единиц означает, что мы можем быстро измерить гравиметрически как растворенное вещество, так и
растворителя, смешайте их вместе и получите раствор с легко рассчитываемым
концентрация в единицах моляльности.

\ [C_m \; = \; \ frac {n} {m} \]

Здесь C m — переменная, представляющая концентрацию в моляльности (нижний регистр
m
) n — моли растворенного вещества, как это было в определении
молярность и переменная m — масса растворителя (в кг) .

Обратите внимание, что буква m используется здесь двояко. Как
переменная, м представляет собой массу растворителя в кг, но как
блок, м
является символом моляльности.Единица, связанная с переменной концентрации C м
составляет м , что
это ярлык, представляющий
моль растворенного вещества на килограмм растворенного вещества (или просто моль / кг).


Пример:

Какова молярная концентрация раствора, полученного при добавлении 0,213 г щавелевой кислоты?
кислота (COOH) 2 до 1200 г воды?

Нам нужно уравнение:

\ [C_m \; = \; \ frac {n} {m} \]

Нам нужно количество молей, n , растворенного вещества,
Щавелевая кислота.Мы можем использовать молярную массу щавелевой кислоты, чтобы преобразовать г в
моль щавелевой кислоты.

\ [n \; = \; 0,213 г \ left | \ frac {1 \, mol} {90,035
g} \ right | \; = \; 0,00237 моль \]

Теперь мы можем рассчитать концентрацию раствора

\ [C_m \; = \; \ frac {0,00237 моль} {1,2 кг} \; = \; 0,00197 м \]


Молярная доля

Шкалы, такие как молярность и молярность, полезны только в случае относительно
разбавленные растворы, в которых один из видов явно является наиболее распространенным (так называемый
растворитель), а другой находится в относительно небольших пропорциях (растворенное вещество). Наиболее
диапазона концентраций растворов недоступны при использовании этого типа
Теминология. что, если у нас есть раствор, состоящий из равного количества молей A
и B? Что такое растворенное вещество? Какой растворитель?

Мера, которая работает для любого диапазона концентраций и не требует растворенных веществ / растворителей.
различие — мольная доля $ \ chi $, когда мы обсуждаем решения, которые образуются над
широкий диапазон концентраций. Для этой переменной концентрации мы используем греческий
буква чи ($ \ chi $, а не заглавная X), что эквивалентно нашей букве C.Я \ chi_i \; = \; 1 $.


К началу

В идеальном растворе двух компонентов A и B межмолекулярные силы
между молекулами A — A, B — B и A — B все идентичны. На самом деле мы
этого никогда не произойдет, но мы можем найти решения, в которых силы очень
близко к равному. Одним из примеров смеси, которая образует почти идеальные растворы, является
гексан и гептан. Эти два углеводорода с прямой цепью имеют одинаковые
молекулярная масса (их длина составляет шесть и семь атомов углерода соответственно). Оба они неполярны и поэтому могут взаимодействовать только с использованием дисперсионного типа.
межмолекулярные силы.

Рассмотрим смесь гексана (A) и гептана (B). Поскольку обе эти жидкости
летучие, мы ожидаем, что раствор тоже будет иметь давление пара. В
пар будет состоять из смеси двух газов. Общее давление этого
смесь, согласно закону Дальтона, составляет:

P * Soln = p A
+ P B
{сумма парциальных давлений}

Для идеальных решений мы можем определить составляющую парциального давления в
пара в равновесии с раствором как функция мольной доли
жидкость в растворе.Это закон Рауля:

p A = x A P * A
а также
p B = x B P * B

Подставляя в первое уравнение, получаем

P * Soln = x A P * A
+ x B P * B
или
P * Soln = x A P * A
+ ( 1-x A ) P * B
знак равно
P * B + x A ( P * A
П * В

)

Из этого соотношения мы видим, что давление пара раствора A
и B является линейной функцией мольной доли A (или B), где
P * B — это точка пересечения, а P * A
П * В
это наклон.

Пар, собирающийся над раствором, будет иметь состав
не обязательно такой же, как у жидкости. Более летучий компонент
легче испаряется и поэтому имеет более высокую мольную долю в паровой фазе
чем в жидкой фазе.
Мы можем написать

Мольная доля A в паровой фазе = y A

Мольная доля B в паровой фазе =
y B

Мы можем рассчитать эти значения из концентраций раствора, используя
Закон Долтона следующий.

Кривую состава пара можно построить, как показано на
рисунок ниже. На самом деле это два участка, один (прямая линия) — это
Давление пара раствора в зависимости от состава жидкости
x A
и другой, (изогнутая линия) такое же давление пара
раствора, но построенная как функция от состава пара
y A
. Это можно рассматривать как протягивание линии жидкости к
вправо (в сторону более летучей жидкости A).Горизонтальный
соединительные линии
соединяют две кривые таким образом, чтобы для любого заданного давления пара
жидкий состав
х А

и соответствующий состав пара y A может быть
определяется, как показано стрелками на рисунках.

Обычно мы не проводим эксперименты с постоянной температурой, как казалось
быть указано на двух предыдущих рисунках и соответствующем обсуждении.Делать
поэтому потребуются сложные устройства для измерения давления, герметичные жесткие контейнеры
и устройства постоянной температуры. Нам намного проще провести измерение
температуры при фиксированном давлении (скажем, один бар) как функция мольной доли.
Таким образом, мы получили бы график зависимости температуры кипения раствора от молей
фракция раствора. К этому мы можем добавить график пара
сочинение. Эту кривую можно рассчитать, используя концепции, похожие на те, что
обсуждалось выше для случая постоянной температуры.Полученная кривая (см.
ниже) смещается в сторону более высокой составляющей давления пара, как это было в
диаграмму выше.

В этом случае, поскольку мы уже знаем, что давление пара не является линейным
функции температуры ( ср. уравнение Клаузиуса-Клапейрона), мы не
ожидайте прямолинейного графика зависимости точки кипения от состава.
Однако для идеального решения кривизна линии незначительна.

Давайте рассмотрим связующую линию более подробно. График зависимости Т от моля
фракция A «выше имеет три области.

  1. Над кривыми — одна фаза. При любой температуре и родинке
    фракционное состояние, все компоненты находятся в паровой фазе.
  2. Под кривой показана одна фаза. При любой температуре и родинке
    состояние фракции ниже кривых, все компоненты находятся в жидкой фазе.
  3. Любая ситуация температуры / состава между двумя строками, там
    две фазы, находящиеся в равновесии друг с другом.Один — газовая фаза с
    мольные доли компонентов y i . Другой — жидкость
    фаза с мольными долями компонентов x i .

Для любой экспериментальной установки, имеющей точку температуры / состава, которая
находится между двумя фазами, мы можем рассчитать относительные количества (всего
число молей) двух фаз с использованием относительной длины соединительной линии
сегменты по обе стороны от точки. Диаграмма ниже — это увеличенное изображение
область связки предыдущего рисунка; синяя линия представляет жидкость
состав раствора, зеленая линия — состав пара. В
вертикальная ось — температура, а горизонтальная ось — молярное содержание
компонент A в двухкомпонентной смеси A и B. Вертикальный фиолетовый
линия представляет общую мольную долю системы (жидкой и паровой
фаза). Вертикальное положение соединительной линии представляет собой
температура системы.

Согласно правилу рычага (которое впервые было разработано для настоящих рычагов, но
работает и здесь), длина сегмента умножается на количество молей
отрезок для одной стороны равен длине, умноженной на моли другой стороны.

n 1 × L 1 = n 2 × L 2

, немного изменив это, мы можем определить соотношение молей жидкости
n 1
к молям пара n 2 с использованием длины
L 1
и L 2
следующим образом:

\ [\ frac {n_1} {n_2} \; = \; \ frac {L_2} {L_1} \]

Это становится понятным, если мы посмотрим на график. Если L 1
короче чем
L 2 (как показано), затем общий состав
Система ближе к жидкостной, чем к паровой.
Это означает, что большая часть молей материала находится в жидкой фазе.


Пример: замкнутая система, содержащая две летучие смешивающиеся жидкости А и
B позволяют достичь равновесия. Общее количество молей системы
составляет 1,32 моль. В состоянии равновесия 0.36 моль находится в паре
фаза. Какое соотношение длин отрезков прямых L 1
и L 2
в соединительной схеме, как показано выше?

моль жидкости ( n 1 ) = общее количество моль ( n T )

моль пара ( n 2 )

n 1 = 1,32 моль —
0,36 моль = 0,96 моль.

\ [\ frac {n_1} {n_2} \; = \; \ frac {L_2} {L_1} \]

\ [\ frac {0.96} {0.36} \; = \; \ frac {L2} {L_1} \; = \; 2.66 \]

Таким образом, отношение длин двух отрезков линии будет 2,66.
Или L 2 в 2,66 раза длиннее, чем L 1 .


К началу

Если бы мы собирали весь пар над жидкостью при температуре кипения
а затем сконденсировать, мы получили бы жидкость, в которой было больше летучих
компонент, чем исходный материал. Если затем снова вскипятить эту жидкость, мы снова
увеличить содержание более летучих компонентов в полученном дистилляте.С участием
повторяющиеся шаги кипения, конденсации, снова кипения, мы можем в конечном итоге
полностью разделить два компонента. Однако для этого потребуется
бесконечное количество шагов.


К началу

Азеотропы

У нас более сложная ситуация в случае двух жидкостей, A и B,
которые смешиваются полностью, но где силы межмолекулярных сил различаются
значительно. Есть две возможности:

  1. Средние межмолекулярные силы в растворе больше, чем в
    отдельные жидкости
  2. Средние межмолекулярные силы в растворе меньше, чем в растворе.
    отдельные жидкости.

Поскольку межмолекулярные силы, удерживающие жидкость вместе, определяют
давление пара (и, следовательно, точка кипения жидкости), мы можем предсказать, что
в первом случае (1) ожидаемая температура кипения раствора должна быть
выше, чем у любой чистой жидкости, а в последнем случае (2)
раствор будет кипеть при более низкой температуре, чем точка кипения любого из
две чистые жидкости.

Рассмотрим раствор бензола и этанола.Бензол и этанол являются
полностью смешивается, но межмолекулярные силы в растворе меньше, чем
в отдельных жидкостях. Поскольку силы, удерживающие молекулы, меньше,
энергия (температура), необходимая для разрушения этих сил, меньше. Таким образом, мы
ожидать, что на кривой точки кипения будет минимум (см. рисунок
ниже). при минимальной температуре кипения раствора (мольная доля этанола =
0,46) мы также находим, что состав пара идентичен составу пара
жидкость.Это называется азеотропной смесью и, в частности,
точка на кривой точки кипения называется
азеотроп.

Максимальное кипение азеотропа происходит, когда межмолекулярная
силы смеси сильнее, чем у отдельных жидкостей. Это приводит к
смесь с более высокой точкой кипения (более низким давлением пара), чем
индивидуальный. В этом случае пар в равновесии с жидкостью имеет
композиции от состава азеотропной смеси в сторону чистой жидкости.


К началу

Если вы охладите раствор в достаточной степени, он замерзнет. Разрешение
чтобы замерзание происходило достаточно медленно и твердое вещество, которое кристаллизовалось,
будет чистым. Температура, при которой раствор начинает замерзать, зависит от
состав раствора. Возьмем, например, смесь уксусной кислоты и
вода. Чистая вода замерзает при 0C, а чистая уксусная кислота замерзает при +16.6C.
В целях следующей иллюстрации я хочу пояснить
различие между состоянием слова и фазой слова.

  • Состояние — это одно из трех состояний: твердое, жидкое или газообразное.
    Никаких различий по материалу в этом состоянии не проводится.

  • Фаза представляет собой состояние, в котором состав
    материал в этом состоянии указан.

На приведенной выше фазовой диаграмме показаны четыре области с разными цветами.

  • Желтая область — однофазный жидкий раствор.
  • Синяя область представляет однофазную, но двухфазную область, где твердое
    лед и твердые кристаллы уксусной кислоты смешиваются (может быть твердый раствор или
    может и нет, полагаю, нет).
  • Красная область представляет собой двухуровневое равновесие между чистым твердым льдом и
    раствор, где состав раствора для любой заданной температуры
    представлен положением линии, отделяющей красный цвет от желтого
    области.
  • Фиолетовая область представляет собой двухуровневое равновесие между чистым твердым веществом.
    уксусная кислота и раствор, состав которого (для любой заданной температуры)
    представлен положением линии, разделяющей фиолетовый и желтый
    области.

Пересечение красно-желтой границы и фиолетово-желтой границы
представляет собой эвтектическую точку . Это самый низкий
состав температуры плавления для этого раствора. Для уксусной кислоты, воды, эта точка
находится при температуре -26,7С. Ниже этой температуры любая смесь льда и
уксусная кислота твердая.

Эта диаграмма может использоваться для объяснения нескольких видов явлений.

Предположим, жидкий раствор с мольной долей уксусной кислоты = 0.1 это
медленно охлаждали, начиная с комнатной температуры. Какие фазовые переходы произойдут
по мере прохождения процесса охлаждения. Следуйте вертикальной линии (отмеченной значком
звездочка) при x = 0,1.

  • Первое изменение фазы происходит при температуре, соответствующей температуре
    точка, где вертикальная линия переходит в красную зону. На это
    Температура льда начинает кристаллизоваться из раствора. Это удаляет
    вода из раствора, делая его более концентрированным в уксусной кислоте.Следовательно,
    точка замерзания понижается. Этот процесс продолжается, пока температура
    понижен таким образом, чтобы состав раствора соответствовал красно-желтому
    граничит с точкой эвтектики.

  • Ниже точки эвтектики кристаллизуются лед и твердая уксусная кислота.

Мы используем эти свойства в повседневной жизни, например, в
радиаторы автомобилей, наносим смесь этиленгликоля и воды.В
правильные пропорции этих двух соединений могут дать раствор, который замерзает при
температура до -50С. Даже если он замерзнет, ​​он будет делать это медленно, опуская
точка замерзания и создает густую смесь, а не одну
твердая фаза. Таким образом, даже при очень низких температурах, например, в
в северной части Канады смесь охлаждающей жидкости радиатора будет проходить через двигатель и
не затыкайте его.

Посмотрите на диаграмму еще раз. Если мы сделаем
эксперимент при 10 ° C (ниже точки плавления чистой уксусной кислоты), в котором мы
начните с чистой воды и медленно добавьте кристаллы уксусной кислоты, мы можем проследить
прогресс по синей пунктирной линии.

Сначала уксусная кислота растворяется в воде. Как доля
увеличивается уксусная кислота, мы доходим до точки, где пунктирная линия переходит в
пурпурный регион. За пурпурно-желтой каймой мы увидим кристаллы уксусной кислоты.
кислота сидит на дне стакана. Раствор был бы насыщенным (при
равновесия) и сколько бы еще твердой уксусной кислоты мы ни добавляли в стакан,
в дальнейшем чистое увеличение растворяющегося количества не произойдет.Однако,
если мы поднимем температуру до комнатной, то увидим остаток уксусной кислоты.
кислота растворяется, когда мы возвращаемся в желтую область на фазовой диаграмме.
Следовательно, мы можем использовать диаграмму для определения растворимости (концентрации при
равновесие) уксусной кислоты в воде для любой конкретной температуры.

Все фазовые диаграммы этого типа имеют одинаковые особенности. Чистые жидкости имеют
характерные точки плавления и точка эвтектики представляет собой самый низкий
состав раствора по температуре плавления.Всегда одни и те же четыре
регионов, и всегда мы можем объяснить процессы замораживания / растворения, используя эти
диаграммы.

В органической химии мы часто используем свойства растворов, чтобы определить,
правильно выделили желаемое соединение. Например, при синтезе
эксперименты, которые вы проводите в лаборатории, вы проверяете чистоту кристаллов, которые вы
сделать, измерив их температуру плавления. Если ваши кристаллы плавятся при правильном
температура при четко определенной температуре, тогда ваши кристаллы, вероятно, близки
к чистому.Если же они плавятся в большом диапазоне температур или хорошо
ниже правильной точки плавления, вы можете быть уверены, что ваши кристаллы не очень
чистый.


К началу

Иногда компоненты, которые смешиваются с образованием растворов, имеют плавление
точки, которые очень разные. Возьмем, к примеру, смешивание воды и соли.
такие как KCl. Соль плавится при очень высокой температуре (770 ° C). Единственная часть
интересующей нас фазовой диаграммы является участок, показанный на
рисунок выше.Видны те же четыре области, которые мы заметили на
Фазовая диаграмма вода / уксусная кислота. Однако в данном случае мы рассматриваем только
относительно низкие концентрации KCl в воде.

Проследим (слева направо) горизонтальную линию, представляющую комнату.
температура. Когда мы добавляем соль в воду, она сначала растворяется. Соль будет
продолжать растворяться, пока концентрация находится в желтой зоне.
В конце концов соль больше не растворяется, она просто оседает на дно
стакан.Концентрация раствора, находящегося в равновесии с твердым телом.
соль представлена ​​пересечением горизонтальной линии с
пурпурно-желтая кайма. Это растворимость соли в мольных долях.
Обычно мы измеряем растворимость в молях растворенного вещества на литр раствора. Мы можем
легко преобразовать мольную долю, определенную здесь в более распространенные единицы, такие как
молярность. Легко увидеть, что при повышении температуры раствора
растворимость тоже повышается.

Мы также можем видеть, что когда соль добавляется в воду, как и в
В предыдущем случае температура плавления воды понижена. Следовательно, добавляя соль к
лед на тротуарах и дорогах снижает температуру плавления и (надеюсь) лед
тает. Во многих частях Канады, например, в Саскачеване, температура зимой
часто намного ниже точки, при которой соль будет приносить пользу (~ -20C)
и, следовательно, он там редко используется.


К началу

Обычный опыт подсказывает нам, что газы растворяются и в жидкостях.Например,
рыба может жить под водой, отделяя растворенный кислород от воды с помощью
их жабры. Если вода застаивается, а содержание растворенного кислорода
снижается из-за отсутствия аэрации (смешения с воздухом) у многих видов рыб
не могу жить в этом. Другие виды разработали специальные механизмы выживания для
иметь дело с низким уровнем кислорода … Но это уже другая история.

Мы также видим эффект растворения газа в жидкости всякий раз, когда мы открываем
газированный напиток.В напитке растворен углекислый газ, а банка
(или баллон) закрыт, давление газа над жидкостью в
равновесие с растворенным газовым раствором.
Это, конечно, давление паров CO 2
в растворе. Когда банка открыта, CO 2 , чей
давление пара выше нормального давления окружающей среды, сбрасывается в
атмосфере, и жидкость начинает пузыриться, когда растворенный CO 2 начинает
переходящий обратно в газовую фазу.Если встряхнуть банку перед ее открытием,
давление CO 2
над жидкостью заметно приподнята, почему?

Из этого набора наблюдений видно, что количество растворенного газа в
жидкость зависит от двух вещей. Первый — это парциальное давление
газ над жидкостью. Второй — это скорость растворения / эволюции
газ.

Мы будем рассматривать только первый вариант и предположим, что
прошло достаточно времени, чтобы достичь равновесия.

Закон Генри математически выражает то, что мы видели экспериментально,

\ [C \; = \; k \ times P_ {gas} \]

Где Pgas — парциальное давление газа, а C — его молярное
концентрация. k — постоянная, которая зависит как от растворителя, так и от
растворенное вещество. Это называется параметром закона Генри.

К началу

Проф. Майкл Дж. Момбуркетт.
Авторские права © 1997
Доработана: 12 сентября 2017 г.

Решения

Мы исследовали общие свойства газов, жидкостей и твердых тел в главе 10 «Газы», ​​главе 11 «Жидкости» и главе 12 «Твердые тела» соответственно. Большая часть дискуссий была сосредоточена на чистых веществах, содержащих атом, молекулу или пару катион-анион одного типа. Однако вещества, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, обычно представляют собой смеси, а не чистые вещества.Некоторые из них представляют собой гетерогенных смесей , которые состоят по крайней мере из двух фаз, неравномерно распределенных в микроскопическом масштабе; другие представляют собой гомогенных смесей , состоящих из одной фазы, в которой компоненты равномерно распределены. (Для получения дополнительной информации о гомогенных смесях см. Главу 1 «Введение в химию», раздел 1.3 «Описание вещества».) Гомогенные смеси также называют растворами. Гомогенная смесь двух или более веществ, в которой вещества присутствуют в меньших количествах ( растворенные вещества) равномерно диспергированы по всему веществу, присутствующему в большем количестве (растворитель).; к ним относятся воздух, которым мы дышим, газ, который мы используем для приготовления пищи и обогрева наших домов, вода, которую мы пьем, бензин или дизельное топливо, которыми питаются двигатели, а также золотые и серебряные украшения, которые мы носим.

Бусинки масла в воде. Когда неполярная жидкость, такая как масло, диспергируется в полярном растворителе, таком как вода, она не растворяется, а образует сферические шарики. Масло нерастворимо в воде, потому что межмолекулярные взаимодействия в пределах растворенного вещества (масло) и растворителя (вода) сильнее, чем межмолекулярные взаимодействия между растворенным веществом и растворителем.

Многие концепции, которые мы будем использовать при обсуждении решений, были представлены в предыдущих главах. В главе 4 «Реакции в водном растворе», например, мы описали реакции, протекающие в водном растворе, и как использовать молярность для описания концентраций. В главе 4 «Реакции в водном растворе», главе 7 «Периодическая таблица и периодические тенденции» и главе 11 «Жидкости» мы ввели принципы, регулирующие ион-ионные и молекулярно-молекулярные взаимодействия в чистых веществах; аналогичные взаимодействия происходят и в растворах.Теперь мы используем принципы, разработанные в этих главах, чтобы понять факторы, определяющие, сколько одного вещества может растворяться в другом, и чем свойства раствора отличаются от свойств его компонентов.

Свойства смесей газов были описаны в главе 10 «Газы», ​​а свойства определенных типов твердых растворов, таких как сплавы и легированные полупроводники, обсуждались в главе 12 «Твердые тела». В этой главе основное внимание уделяется жидким растворам, водным или другим.К концу этой главы ваше понимание решений позволит вам объяснить, почему радиатор вашего автомобиля должен содержать этиленгликоль, чтобы избежать повреждения двигателя холодными зимними ночами, почему соль распространяется на обледенелых дорогах зимой (и почему он неэффективен при слишком низкой температуре), почему одни витамины накапливаются в вашем организме на токсичных уровнях, в то время как другие быстро выводятся из организма, и как соль можно удалить из морской воды для обеспечения питьевой воды.

13.1 Факторы, влияющие на формирование раствора

Цель обучения

  1. Чтобы понять, как изменения энтальпии и энтропии влияют на образование раствора.

Во всех растворах, будь то газообразные, жидкие или твердые, вещество, присутствующее в наибольшем количестве, представляет собой растворитель , а вещество или вещества, присутствующие в меньших количествах, — это растворенное вещество (вещества) . Растворенное вещество не обязательно должно находиться в том же физическом состоянии, что и растворитель, но физическое состояние растворителя обычно определяет состояние раствора. Пока растворенное вещество и растворитель объединяются с образованием гомогенного раствора, считается, что растворенное вещество является растворимым в растворителе.В Таблице 13.1 «Типы растворов» перечислены некоторые общие примеры газообразных, жидких и твердых растворов и указаны физические состояния растворенного вещества и растворителя в каждом из них.

Таблица 13.1 Типы решений

Напиток алкогольный

Решение Раствор Растворитель Примеры
газ газ газ воздух, природный газ
жидкость газ жидкость сельтерская вода (CO 2 газ в воде)
жидкость жидкость жидкость (этанол в воде), бензин
жидкость цельный жидкость чай, соленая вода
цельный газ цельный

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *