Physical Chemistry Class 12

An azeotrope, also known as a constant boiling point mixture, comprises two or more components in fluidic states, wherein their proportions cannot be modified through simple distillation. This occurs because during boiling, the vapor maintains the same composition as the original mixture. Understanding azeotropic behavior is crucial in fluid separation techniques.it is not possible to separate the components by fractional distillation and therefore, azeotropic distillation is usually used instead. (एज़ोट्रोप, जिसे निरंतर क्वथनांक मिश्रण के रूप में भी जाना जाता है, में तरल अवस्था में दो या दो से अधिक घटक शामिल होते हैं, जिसमें उनके अनुपात को सरल आसवन के माध्यम से संशोधित नहीं किया जा सकता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि उबलने के दौरान वाष्प मूल मिश्रण के समान ही संरचना बनाए रखता है। द्रव पृथक्करण तकनीकों में एज़ोट्रोपिक व्यवहार को समझना महत्वपूर्ण है। आंशिक आसवन द्वारा घटकों को अलग करना संभव नहीं है और इसलिए, इसके बजाय आमतौर पर एज़ोट्रोपिक आसवन का उपयोग किया जाता हैI)

Each azeotrope has a characteristic boiling point. The boiling point of an azeotrope is either less than the boiling point temperatures of any of its constituents (a positive azeotrope), or greater than the boiling point of any of its constituents (a negative azeotrope). For both positive and negative azeotropes, (प्रत्येक एज़ोट्रोप का एक विशिष्ट क्वथनांक होता है। किसी एज़ोट्रोप का क्वथनांक या तो उसके किसी भी घटक (एक सकारात्मक एज़ोट्रोप) के क्वथनांक तापमान से कम होता है, या उसके किसी भी घटक (एक नकारात्मक एज़ोट्रोप) के क्वथनांक से अधिक होता है। सकारात्मक और नकारात्मक दोनों एज़ोट्रोप के लिए, आंशिक आसवन द्वारा घटकों को अलग करना संभव नहीं है और इसके बजाय आमतौर पर एज़ोट्रोपिक आसवन का उपयोग किया जाता है।)

Type of Azeotropic Mixture	Example	Boiling Point of Ethanol	Boiling Point of Water	Composition of Azeotropic Mixture	Boiling Point of Azeotropic Mixture
Minimum Boiling Azeotropes	Ethanol & water	78.4 ⁰C	100 ⁰C	95.63& Ethanol & 4.37 Water by mass	78.2 ⁰C
Type of Azeotropic Mixture	Example	Boiling Point Nitric acid	Boiling Point of Water	Composition of Azeotropic Mixture	Boiling Point of Azeotropic Mixture
Maximum Boiling Azeotropes	Nitric and water	83 ⁰C	100 ⁰C	68% nitric acid and 32% water by mass	120.5°C
Type of Azeotropic Mixture	Example	Boiling Point Hydrochloric acid	Boiling Point of Water	Composition of Azeotropic Mixture	Boiling Point of Azeotropic Mixture
Maximum Boiling Azeotropes	Hydrochloric acid and Water	-85 ⁰C	100 ⁰C	hydrochloric acid 20.2% and 79.8% water by mass	120.4 °C (393.5 K)

A solution of two liquids that shows greater positive deviation from Raoult’s law forms a minimum boiling azeotrope at a specific composition. In general, a positive azeotrope boils at a lower temperature than boiling temperature of any other ratio of its constituents. Positive azeotropes are also called minimum boiling mixtures. A well-known example of a positive azeotrope is an ethanol–water mixture (obtained by fermentation of sugars) consisting of 95.63% ethanol and 4.37% water (by mass), which boils at 78.2 °C. Ethanol boils at 78.4 °C, water boils at 100 °C, but the azeotrope boils at 78.2 °C, which is lower than either of its constituents. Once this composition has been achieved, the liquid and vapour have the same composition, and no further separation occurs.(दो तरल पदार्थों का एक समाधान जो राउल्ट के नियम से अधिक सकारात्मक विचलन दिखाता है, एक विशिष्ट संरचना पर न्यूनतम उबलते एज़ियोट्रोप बनाता है। सामान्य तौर पर, एक सकारात्मक एज़ोट्रोप अपने घटकों के किसी भी अन्य अनुपात के उबलते तापमान की तुलना में कम तापमान पर उबलता है। धनात्मक एज़ोट्रोप्स को न्यूनतम उबलने वाला मिश्रण भी कहा जाता है। सकारात्मक एज़ोट्रोप का एक प्रसिद्ध उदाहरण इथेनॉल-पानी का मिश्रण (शर्करा के किण्वन द्वारा प्राप्त) है जिसमें 95.63% इथेनॉल और 4.37% पानी (द्रव्यमान द्वारा) होता है, जो 78.2 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है। इथेनॉल 78.4 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, पानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, लेकिन एज़ियोट्रोप 78.2 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, जो इसके किसी भी घटक से कम है। एक बार यह संरचना प्राप्त हो जाने के बाद, तरल और वाष्प की संरचना समान हो जाती है, और आगे कोई पृथक्करण नहीं होता है।)

A solution that shows large negative deviation from Raoult’s law forms a maximum boiling azeotrope at a specific composition. Nitric acid and water is an example of this class ( negative deviation ) of azeotrope. This azeotrope has an approximate composition of 68% nitric acid and 32% water by mass, with a boiling point of 393.5 K (120.4 °C). A negative azeotrope boils at a higher temperature than any other ratio of its constituents. Negative azeotropes are also called maximum boiling mixtures azeotropes. Another example of a negative azeotrope is hydrochloric acid at a concentration of 20.2% and 79.8% water (by mass). Hydrogen chloride boils at -85 °C and water at 100 °C, but the azeotrope boils at 110 °C, which is higher than either of its constituents. (एक समाधान जो राउल्ट के नियम से बड़ा नकारात्मक विचलन दिखाता है, एक विशिष्ट संरचना पर अधिकतम उबलता हुआ एज़ोट्रोप बनाता है। नाइट्रिक एसिड और पानी एज़ोट्रोप के इस वर्ग (नकारात्मक विचलन) का एक उदाहरण है। इस एज़ोट्रोप में द्रव्यमान के हिसाब से 68% नाइट्रिक एसिड और 32% पानी की अनुमानित संरचना होती है, जिसका क्वथनांक 393.5 K (120.4 डिग्री सेल्सियस) होता है। एक नकारात्मक एज़ोट्रोप अपने घटकों के किसी भी अन्य अनुपात की तुलना में उच्च तापमान पर उबलता है। नकारात्मक एज़ोट्रोप्स को अधिकतम क्वथनांक मिश्रण एज़ोट्रोप्स भी कहा जाता है। नकारात्मक एज़ोट्रोप का एक अन्य उदाहरण 20.2% और 79.8% पानी (द्रव्यमान द्वारा) की सांद्रता पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड है। हाइड्रोजन क्लोराइड -85 डिग्री सेल्सियस पर और पानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, लेकिन एज़ोट्रोप 110 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, जो इसके किसी भी घटक से अधिक है।)

Answers are given in the end

1.What is NFE/SHE ?

2.Explain the variation of conductivity with dilution. or How does conductivity varies with dilution ? Explain the reason for the variation ?

3.Explain the variation of molar conductivity of weak electrolyte with dilution. or How does conductivity of weak electrolyte varies with dilution ? Explain the reason for the variation ?

4.Explain the variation of molar conductivity of strong electrolyte with dilution. or How does conductivity of strong electrolyte varies with dilution ? Explain the reason for the variation ?

5.Explain Kohlrausch law

6.Calculate the Vont hoff’s factor for K₄[Fe{CN)₆] .

7.What is cell constant ?

8.Why can’t molar conductivity at infinite dilution of weak electrolyte be measured using graphical method ?

9.What are the secondary cells?

10. What are the fuel cells?

11.State advantages and disadvantages of fuel cells.

Answers- 1.The hydrogen electrode at 298 K with pressure of hydrogen is 1 bar and concentration of hydrogen is 1 M is called Standard Hydrogen Electrode / Normal Hydrogen Electrode. 2.Conductivity decrease with dilution because number of ions decreases per unit volume with dilution. ( Conductivity is the conductance of solution of unit volume/ one litre. 3. Molar conductivity of weak electrolyte increases with dilution due to increase in degree of dissociation. 4.Molar conductivity of strong electrolyte increases with dilution due to decrease in interionic attraction as interionic distance increase with dilution. 5.At infinite dilution molar conductivity of weak electrolyte is sum of contribution of molar conductivities of cations and anions which are independent of each other. 6. Von,t Hoff factor = 5/1 =5. 7. Cell constant is the ratio of length between vs area of electrode = L / A 8.Because line of graph never touch molar conductivity axes. 9.The cell which can be reuse again and again by charging. 10. The cell which generate energy from fuel without burning it , is called fuel cell. 11. Advantage of fuel cell-(1) It is pollution free (2) Continuous source of electricity (3) byproduct is water. Disadvantages of fuel cell- It is costly as catalysts is costly.