Правило фортунов - Troutons rule - Wikipedia

Энтальпии плавления и кипения чистых элементов в зависимости от температур перехода, демонстрирующие правило Трутона

Правило Траутона заявляет, что энтропия испарения практически такая же величина, около 85–88 Дж К⁻¹ моль⁻¹, для различных видов жидкости на их точки кипения.^[1] Энтропия испарения определяется как отношение между энтальпия испарения и температуры кипения. Он назван в честь Фредерик Томас Траутон.

Его можно выразить как функцию газовая постоянная Р:

${\displaystyle \Delta {\bar {S}}_{vap}\approx 10.5R}$

Аналогичный способ сформулировать это (Соотношение Траутона) заключается в том, что скрытая теплота связан с точка кипения примерно по:

${\displaystyle {\frac {L_{vap}}{T_{boiling}}}\approx 85-88{\frac {J}{Kmol}}}$.

Правило Траутона можно объяснить с помощью Больцмановское определение энтропии относительному изменению свободного объема (то есть пространства, доступного для движения) между жидкой и паровой фазами.^[2] Это справедливо для многих жидкостей; например, энтропия испарения толуол составляет 87,30 Дж К⁻¹ моль⁻¹, что из бензол составляет 89,45 Дж К⁻¹ моль⁻¹, и что из хлороформ составляет 87,92 Дж К⁻¹ моль⁻¹. Из-за удобства это правило используется для оценки энтальпии парообразования жидкостей, температура кипения которых известна.

Однако из этого правила есть исключения. Например, энтропии испарения воды, этиловый спирт, муравьиная кислота и фтороводород далеки от прогнозных значений. Энтропия испарения XeF₆ при температуре кипения имеет чрезвычайно высокое значение 136,9 Дж К⁻¹ моль⁻¹.^[3] Характеристикой тех жидкостей, к которым правило Траутона не применимо, является их особое взаимодействие между молекулами, такими как водородная связь. Энтропия испарения воды и этанола показывает положительное отклонение от правила; это потому, что водородные связи в жидкой фазе уменьшают энтропию фазы. Напротив, энтропия испарения муравьиной кислоты имеет отрицательное отклонение. Этот факт указывает на наличие упорядоченной структуры в газовой фазе; известно, что муравьиная кислота образует димер структура даже в газовой фазе. Отрицательное отклонение может также возникать в результате небольшой энтропии газовой фазы из-за низкой заселенности возбужденных вращательных состояний в газовой фазе, особенно в небольших молекулах, таких как метан, - небольшой момент инерции I, вызывая большую постоянную вращения B, с соответственно широко разделенными уровнями энергии вращения и, через Распределение Максвелла – Больцмана, небольшая популяция возбужденных вращательных состояний и, следовательно, низкая вращательная энтропия. Действительность правила Траутона можно повысить, если учесть

${\displaystyle \Delta {\bar {S}}_{vap}\approx 4.5R+R\ln T}$

Здесь, если Т = 400 K, находим исходную формулировку правила Траутона.

Другое уравнение, которое Т_{кипячение} <2100 К - ΔЧАС_{кипячение} = 87 Т_{кипячение} - 0,4 Дж / К.

Смотрите также

• Фредерик Томас Траутон

Рекомендации

1. Сравнивать Дэвид Уоррен Болл (20 августа 2002 г.). Физическая химия. ISBN  9780534266585. (85 Дж К⁻¹ моль⁻¹) и Дэниел Л. Регер; Скотт Р. Гуд; Дэвид В. Болл (27 января 2009 г.). Химия: принципы и практика. ISBN  9780534420123. (88 Дж К⁻¹ моль⁻¹)
2. Shutler, P M E; Чеа, HM (1998). «Применение определения энтропии Больцмана». Европейский журнал физики. 19 (4): 371–377. Bibcode:1998EJPh ... 19..371S. Дои:10.1088/0143-0807/19/4/009. ISSN  0143-0807.
3. R Брюс Кинг, изд. (2005). Энциклопедия неорганической химии (2-е изд.). Вайли. ISBN  978-0-470-86078-6.

дальнейшее чтение

• Траутон, Фредерик (1884). «О скрытой молекулярной теплоте». Философский журнал. 18 (110): 54–57. Дои:10.1080/14786448408627563. - Публикация правила Траутона
• Аткинс, Питер (1978). Физическая химия Oxford University Press ISBN  0-7167-3539-3