Focus 4: Physical transformations Flashcards
Stabiliteit en Gibbs energie:
Een stof heeft spontane neiging om te veranderen in de fase die de laagste molaire Gibbs energie heeft
Bewijs de druk-afhankelijkheid van de Gibbs energie:
// Apart blad
Wat geeft de Gibbs-Helmotz vergelijking ons? zie formularium
De helling van de grafiek van G/T is recht evenredig met de enthalpie
Hoe kunnen we de Gibbs (-Helmotz) vergelijking gebruiken om de toestand van een stof bij temperatuur T te bepalen?
We kunnen de helling a.h.v de verschillende enthalpieën van de verschillende fasen tekenen. We zien dan voor elke T welke lijn de laagste G_m heeft. Dit zal de toestand zijn waarin de stof voorkomt bij deze temperatuur.
Fasediagram
Geeft de temperatuur en drukrelatie weer alsook de fase waarin de stof zich bevindt bij druk en temperatuur.
Waarom wordt diamant niet grafiet, want grafiet is de meer stabiele vorm
Dit komt doordat we hier spreken van een neiging, geen garantie. Bij sommige materialen is de minder stabiele vorm er gewoon “in gevroren” door het proces waarmee het gemaakt is.
Wat zijn fasegrenzen (Phase boundaries)
De lijnen voor de verschillende P-T verhoudingen waarop faseovergang gebeurt.
Trippelpunt:
Punt waarop de 3 fasen in evenwicht aanwezig zijn.
Dampdruk
Druk van de damp wanneer die in evenwicht is met zijn gecondenseerde fase.
Wanneer kookt een vloeistof
Door de temperatuur hoog genoeg op te drijven voor de bijhorende druk (aangezien het zowel van de temperatuur als de druk afhankelijk is), dit geeft de moleculen meer energie. Dit zorgt er dan voor dat de dampdruk gelijk is aan de externe druk en het kost de moleculen dan geen moeite om uit de vloeistof te gaan en te verdampen.
Wat gebeurt er met de temperatuur tijdens een faseverandering?
Die zal constant blijven omdat alle energie die in het systeem wordt gebracht (/eruit wordt gehaald) wordt gebruikt voor de expansie of compressie
Bewijs de Clapeyron vergelijking
// apart blad
Wanneer gebruiken we Clausius-Clapeyron i.p.v. Clapeyron?
Clapeyron geldt enkel voor solid liquid + voor liquid vapour voor kleine temperatuursveranderingen.
Kritiek punt
De temperatuur waarboven eender welke druk er niet meer voor kan zorgen dat het gas in gecondenseerde fase gaat.
Het normaal vriespunt/kookpunt:
Het vries-/kookpunt bij 1 atm.
Het standaard vriespunt/kookpunt:
Het vries-/kookpunt bij 1 bar.
Partiele molaire eigenschap
Bijdrage die een stof levert aan de eigenschappen van een mengeling.
Hoe kunnen we additie van 2 molaire volumes van A en B beschrijven?
V_tot = (n_A * V_m,A) + (n_B * V_m,B)
Partiele molaire Gibbs energie G_j
Het aandeel van de stof j in de totale gibbs energie.
Hoe kunnen we additie van 2 molaire Gibbs energieën van A en B beschrijven?
G = (n_A * G_m,A) + (n_B * G_m,B)
Wat is de chemische potentiaal?
Dit is de partiele molaire Gibbs energie, het is zo belangrijk dat het zijn eigen aparte naam krijgt.
Wanneer is een systeem in evenwicht?
Wanneer de chemische potentiaal van elke stof gelijk is in elke fase waarin het voorkomt.
Bewijs dat ideale gassen altijd spontaan mengen
We hebben de formule van DeltaG_mix op het formularium. De fracties y liggen altijd tussen 0 en 1 en dus zal Ln y < 0. Verder zijn n,R,T allemaal groter dan nul en daarom zal DeltaG_mix < 0 -> spontaan mengen.
Wat is de drijfveer van het mengen van ideale gassen?
Entropie; dit is logisch want mengen van stoffen is het creëren van chaos. Bij het mengen is de enthalpie 0
Raoult’s wet:
De partiele dampdruk van een stof in een vloeistofmengeling is evenredig met zijn molfractie en de dampdruk van de zuivere vloeistof.
Ideale vloeistof
Een vloeistof die in alle samenstellingen voldoet aan de wet van Raoult.
Waarom is Raoult’s wet een limiterende wet?
Omdat deze in werkelijkheid enkel geldt voor fractie van de op te lossen stof dichtbij 0.
Waarom is het chemisch potentiaal van een niet ideaal solvent lager dan die van het zuiver solvent?? Zie formularium
De wet van Raoult geldt enkel voor x_A –> 1, voor zuiver solvent is x_A. Dit wil zeggen dat de Ln 1 = 0, als het om een solvent gaat dan is x_a strikt kleiner dan 0.
Wet van Henry:
De dampdruk van een vluchtige opgeloste stof B is evenredig met de molfractie in een oplossing.
Andere versie van wet van raoult (formule)
concentratie_B = K_H * p_B
Hoe kunnen we het mengen van een vloeistof nog beschrijven?
In termen van concentratie: mu_B = mu°_B + RT LN ( c_b / c° )
Let wel op: het verschil hier is mu°_b ipv mu*_b
Activiteit a:
De bijdrage van de druk of concentratie aan de chemische potentiaal. [dimensieloos]
Bewijs de modificatie van de transitietemperaturen (dat ze afhangen van de molaliteit):
// apart blad
Osmose:
Migratie van een puur solvent naar een oplossing met lagere concentratie doorheen een semipermeabel membraan
Semipermeabel membraan:
Laat bepaalde moleculen door en andere niet op basis van hun grootte. Het solvent kan er bv wel door zodat de concentraties aan beide kanten gelijk worden (in evenwicht)
Osmotische druk (Pi)
De druk die nodig is om osmose tegen te gaan, dus om de migratie doorheen het semipermeabel membraan tegen te gaan.
Bewijs de van ‘t Hoff vergelijking
// zie apart papier
Osmometry
Meten van de molaire massa’s van proteïnen en synthetische polymeren a.h.v de osmotische druk
Kan omgekeerde osmose gebeuren?
Ja, door een hogere druk aan te brengen dan Pi
3 hoofdeffecten van oplossen?
Kookpuntsverhoging, vriespuntsverlaging, osmotische druk
Wat zijn colligatieve eigenschappen?
Eigenschappen die zuiver door het aantal deeltjes beïnvloed worden en niet door hun massa.
