Focus 4: Physical transformations

Question 1

Stabiliteit en Gibbs energie:

Answer 1

Een stof heeft spontane neiging om te veranderen in de fase die de laagste molaire Gibbs energie heeft

Question 2

Bewijs de druk-afhankelijkheid van de Gibbs energie:

Answer 2

// Apart blad

Question 3

Wat geeft de Gibbs-Helmotz vergelijking ons? zie formularium

Answer 3

De helling van de grafiek van G/T is recht evenredig met de enthalpie

Question 4

Hoe kunnen we de Gibbs (-Helmotz) vergelijking gebruiken om de toestand van een stof bij temperatuur T te bepalen?

Answer 4

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.

Question 5

Fasediagram

Answer 5

Geeft de temperatuur en drukrelatie weer alsook de fase waarin de stof zich bevindt bij druk en temperatuur.

Question 6

Waarom wordt diamant niet grafiet, want grafiet is de meer stabiele vorm

Answer 6

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.

Question 7

Wat zijn fasegrenzen (Phase boundaries)

Answer 7

De lijnen voor de verschillende P-T verhoudingen waarop faseovergang gebeurt.

Question 8

Trippelpunt:

Answer 8

Punt waarop de 3 fasen in evenwicht aanwezig zijn.

Question 9

Dampdruk

Answer 9

Druk van de damp wanneer die in evenwicht is met zijn gecondenseerde fase.

Question 10

Wanneer kookt een vloeistof

Answer 10

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.

Question 11

Wat gebeurt er met de temperatuur tijdens een faseverandering?

Answer 11

Die zal constant blijven omdat alle energie die in het systeem wordt gebracht (/eruit wordt gehaald) wordt gebruikt voor de expansie of compressie

Question 12

Bewijs de Clapeyron vergelijking

Answer 12

// apart blad

Question 13

Wanneer gebruiken we Clausius-Clapeyron i.p.v. Clapeyron?

Answer 13

Clapeyron geldt enkel voor solid liquid + voor liquid vapour voor kleine temperatuursveranderingen.

Question 14

Kritiek punt

Answer 14

De temperatuur waarboven eender welke druk er niet meer voor kan zorgen dat het gas in gecondenseerde fase gaat.

Question 15

Het normaal vriespunt/kookpunt:

Answer 15

Het vries-/kookpunt bij 1 atm.

Question 16

Het standaard vriespunt/kookpunt:

Answer 16

Het vries-/kookpunt bij 1 bar.

Question 17

Partiele molaire eigenschap

Answer 17

Bijdrage die een stof levert aan de eigenschappen van een mengeling.

Question 18

Hoe kunnen we additie van 2 molaire volumes van A en B beschrijven?

Answer 18

V_tot = (n_A * V_m,A) + (n_B * V_m,B)

Question 19

Partiele molaire Gibbs energie G_j

Answer 19

Het aandeel van de stof j in de totale gibbs energie.

Question 20

Hoe kunnen we additie van 2 molaire Gibbs energieën van A en B beschrijven?

Answer 20

G = (n_A * G_m,A) + (n_B * G_m,B)

Question 21

Wat is de chemische potentiaal?

Answer 21

Dit is de partiele molaire Gibbs energie, het is zo belangrijk dat het zijn eigen aparte naam krijgt.

Question 22

Wanneer is een systeem in evenwicht?

Answer 22

Wanneer de chemische potentiaal van elke stof gelijk is in elke fase waarin het voorkomt.

Question 23

Bewijs dat ideale gassen altijd spontaan mengen

Answer 23

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.

Question 24

Wat is de drijfveer van het mengen van ideale gassen?

Answer 24

Entropie; dit is logisch want mengen van stoffen is het creëren van chaos. Bij het mengen is de enthalpie 0

Question 25

Raoult’s wet:

Answer 25

De partiele dampdruk van een stof in een vloeistofmengeling is evenredig met zijn molfractie en de dampdruk van de zuivere vloeistof.

Question 26

Ideale vloeistof

Answer 26

Een vloeistof die in alle samenstellingen voldoet aan de wet van Raoult.

Question 27

Waarom is Raoult’s wet een limiterende wet?

Answer 27

Omdat deze in werkelijkheid enkel geldt voor fractie van de op te lossen stof dichtbij 0.

Question 28

Waarom is het chemisch potentiaal van een niet ideaal solvent lager dan die van het zuiver solvent?? Zie formularium

Answer 28

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.

Question 29

Wet van Henry:

Answer 29

De dampdruk van een vluchtige opgeloste stof B is evenredig met de molfractie in een oplossing.

Question 30

Andere versie van wet van raoult (formule)

Answer 30

concentratie_B = K_H * p_B

Question 31

Hoe kunnen we het mengen van een vloeistof nog beschrijven?

Answer 31

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

Question 32

Activiteit a:

Answer 32

De bijdrage van de druk of concentratie aan de chemische potentiaal. [dimensieloos]

Question 33

Bewijs de modificatie van de transitietemperaturen (dat ze afhangen van de molaliteit):

Answer 33

// apart blad

Question 34

Osmose:

Answer 34

Migratie van een puur solvent naar een oplossing met lagere concentratie doorheen een semipermeabel membraan

Question 35

Semipermeabel membraan:

Answer 35

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)

Question 36

Osmotische druk (Pi)

Answer 36

De druk die nodig is om osmose tegen te gaan, dus om de migratie doorheen het semipermeabel membraan tegen te gaan.

Question 37

Bewijs de van ‘t Hoff vergelijking

Answer 37

// zie apart papier

Question 38

Osmometry

Answer 38

Meten van de molaire massa’s van proteïnen en synthetische polymeren a.h.v de osmotische druk

Question 39

Kan omgekeerde osmose gebeuren?

Answer 39

Ja, door een hogere druk aan te brengen dan Pi

Question 40

3 hoofdeffecten van oplossen?

Answer 40

Kookpuntsverhoging, vriespuntsverlaging, osmotische druk

Question 41

Wat zijn colligatieve eigenschappen?

Answer 41

Eigenschappen die zuiver door het aantal deeltjes beïnvloed worden en niet door hun massa.