Методы получения особо чистых неорганических веществ - Степин Б.Д.
Скачать (прямая ссылка):
СПИСОК ВАЖНЕЙШИХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
В списке приведены лишь наиболее часто встречающиеся величины.
Парциальные молярные величины обозначены чертой, расположенной над соответствующей буквой, например, АЙг — изменение парциальной молярной энтальпии компонента I.
А — работа, произведенная системой, дж/моль; а — активность;
с — концентрация компонента в растворе, вес. %5 И — площадь, м2; / — летучесть, н/м2; Н — энтальпия, дж/моль; Л —высота аппарата, ж; К — константа химического равновесия;
к — постоянная Больцмана [ 1,380257 • 10~16 эрг/(град • моль)]', Ь— ионное произведение растворимости; / — длина аппарата, м; М — молекулярный вес;
т — моляльность, концентрация компонента в растворе, выраженная через число молей компонента, растворенного в 1000 г растворителя;
N — общее число молекул в системе;
п — число разделительных элементов;
Р — общее давление пара, н/м2;
р — парциальное давление пара, н/м2;
К — универсальная газовая постоянная;
г —радиус частицы;
5 — энтропия, дж/моль • град; Т — абсолютная температура, °К; / — температура, °С; и — внутренняя энергия, дж/моль;
V — объем, м3;
V — мольный объем;
да — скорость потока вещества, м/сек;
х или у— мольная доли вещества в фазе, в потоке или в определенной фракции;
1 — изобарно-иэотермический потенциал, дж/моль;
а — термодинамический коэффициент разделения;
Р — эффективный коэффициент разделения, степень очистки вещества;
V — коэффициент активности;
Д —конечное изменение свойств;
Я — дифференциальный коэффициент сокристаллизации; ц — химический потенциал, дж/моль;
V —количество ионов, образующихся прн диссоциации элек-
тролита;
р — плотность, кг/м3;
а— поверхностное натяжение, н/м;
т — время, сек.
В тексте единицы измерения указываются лишь в тех случаях, когда не совпадают с перечисленными в списке. 1/=сопз1 — обозначает лишь факт постоянства данного свойства и не указывает величины постоянной. Обозначение АЯ свидетельствует о приращении свойства при переходе системы из исходного состояния в конечное.
Содержание примесных компонентов, за исключением особо оговоренных случаев, всегда выражается в вес. %.
ВВЕДЕНИЕ
Методы получения особо чистых неорганических веществ, приобретающие в настоящее время все большее значение, имеют ряд принципиальных особенностей, с которыми не приходилось встречаться при осуществлении обычных способов разделения компонентов смеси.
Одна из таких особенностей заключается в том, что процессы глубокой очистки вещества нельзя рассматривать в отрыве от окружающей среды — материала аппаратуры, состава атмосферы, качества растворителей, вводимых реагентов и т. д. Окружающая среда вместе с обрабатываемым веществом составляет сложную многофазную и многокомпонентную систему, где все фазы участвуют в процессе перераспределения микропримесей (микрокомпонентов).
Кроме того, на последних стадиях технологического процесса глубокой очистки вещества приходится иметь дело с предельно разбавленными * газообразными, жидкими или твердыми растворами [1—6] различных микропримесей в подвергаемом очистке химическом соединении. Это накладывает свой отпечаток на используемые методы и определяет в известной мере кинетику перераспределения микропримесей между фазами, расходы энергии и степень достижения заданной кратности очистки вещества.
Особо чистые вещества, как предельно разбавленные растворы примесей, характеризуются тем, что межмолекулярное (межионное) взаимодействие сохраняется только между основным компонентом и микропримесями. Ионы и молекулы микропримесей хаотически распределяются в макрокомпоненте и полностью сольватируются с максимальным координационным
* К предельно разбавленным растворам, как правило, относятся вещества с содержанием примесей электролитов меньше 1 • 10~5% и примесей неэлектролитов — меньше 1 • 10 3%,
7
числом. Поэтому дальнейшее разбавление не изменяет энергии взаимодействия молекулы микропримеси с окружающими ее молекулами основного компонента [3, 5—7].
Понятие «микропримесь» и соответствует достижению такого предельного разбавления [8]. Взаимодействие ионов и молекул микропримесей (В) с молекулами растворителя (А), находящимися не только в непосредственном окружении, но и в более удаленных объемах раствора, приводит к известной нейтрализации ионных и молекулярных полей микрокомпонентов. Поэтому реакция
(А-В) + (А—В) 5=> (А—А) + (В-В)
сильно сдвинута влево, и вероятность образования между микропримесями химических соединений или ассоциатов (В — В) в результате крайне редких соударений сольватированных частиц (А — В) ничтожно мала.
Отсюда следует, что изменение парциальных мольных энтальпий (АНi) и объемов (AVi) макро- и микрокомпонентов особо чистых веществ не зависит от их концентрации и для растворителя равно нулю
Ш^Н^н'^О и д^-р.-у'-О а для микропримеси — некоторой постоянной величине [3, 6, 7] ДЯ2 = H2-H? = const, Д?2 = V2 - V? = const
Следовательно, при разбавлении предельно разбавленного раствора абсолютно чистым растворителем не наблюдается никакого теплового эффекта, а при добавлении к предельно разбавленному раствору разных количеств микропримеси теплота растворения остается постоянной величиной. Весьма важной термодинамической функцией для исследования процессов глубокой очистки веществ является энтропия, непосредственно связанная с концентрацией микропримесей [9, 10].
