بررسی پایان نامه های انجام شده درباره بررسی برخی خواص ترمودینامیکی سیستم های دوتایی شامل سولفولان با کلروبنزن، ... |
یکی دیگر از خواص قابل اندازه گیری مخلوطهای مایع دوجزئی که می تواند معیاری از برهمکنشهای بین مولکولی باشد انحراف گرانروی است حاصل تفاوت گرانروی مخلوط حقیقی مورد نظر از مدل ایده آل محلول میباشد که از رابطه زیر بدست میآید [۳۰]:
(۲-۵۳) ∆ = – (
گرانروی مخلوطهای دوتایی =
گرانروی مایع خالص (۱) = گرانروی مایع خالص (۲) =
کسر مولی مایع خالص (۱) و (۲) = و
۲-۵-۴- انرژی آزاد گیبس اضافی فعالسازی :
تغییر انرژی آزاد گیبس محلول (Gsol∆)، تغییر انرژی آزاد برای انتقال یک مولکول از خلاء به درون محلول در کسر مولی مورد نظر میباشد. انرژی آزاد گیبس محلول دارای سه جزء است: قسمت اول الکترواستاتیکی است که این قسمت خصوصا برای گونه های حلشده قطبی و باردار به خاطر پلاریزاسیون حلال مهم میباشد. قسمت دوم مربوط به برهمکنش واندروالسی حلال و حلشونده میباشد. قسمت سوم انرژی مورد نیاز برای تشکیل حفرهی حلشونده در داخل حلال میباشد. این قسمت مثبت بوده و ناشی از تغییر آنتروپی مربوط به نوآرایی ملکولهای حلال حول حل شونده وکار مورد نیاز برای تشکیل حفره میباشد. علاوه بر سه قسمت ذکر شده در انرژی حلال پوشی، یک عبارت هم میتوان برای پیوند هیدروژنی در نظر گرفت. البته این عبارت برای سیستمهایی صادق است که بین حلال و حلشونده پیوند هیدروژنی مشخص وجود داشته باشد.
انرژی آزاد گیبس فعالسازی از توابعی میباشد که برای تعیین نوع برهمکنشهای بین مولکولی محلولها بهکار میرود.
بر اساس نظریه سرعت مطلق واکنش، انرژی آزاد گیبس اضافی محلول ویسکوز از رابطهی (۲-۵۴) بهدست می آید [۳۱]:
(۲-۵۴)
در این معادله:
گرانروی مخلوط = m? حجم مولی مخلوط = Vm دمای کلوین = T
ثابت گازها = R گرانروی ترکیب خالص i = i? حجم مولی ترکیب i = Vi کسر مولی ترکیب i = xi میباشند. واحد بهکار رفته برای G*E∆، J . mol-1 است.
حجم مولی مخلوط از رابطه زیر بدست می آید:
(۲-۵۵)
پارامترهای فعالسازی ∆G*، ∆H* و ∆S* بهوسیله معادله (۲-۵۶)، که توسط آیرینگ[۲۸] و جان مطرح شد محاسبه میگردد[۳۲]:
(۲-۵۶) = ?
که h، N و R به ترتیب ثابت پلانک، عدد آووگادرو و ثابت جهانی گازها میباشند.
البته باید به این نکته توجه داشت که ∆G* = ∆H* - T∆S* میباشد.
۲-۵-۵- معادله چند جملهای ردلیچ-کیستر[۲۹][۳۳]:
یکی از موارد مهم در مورد توابع اضافی ترمودینامیکی، پردازش داده های تجربی است. در مورد مخلوطهای دوتایی، هر معادلهای برای توابع اضافی باید از دو شرط مرزی پیروی کند:
If x1 = ۰ → FE = ۰ ( = x1 کسر مولی جزء ۱)
If x2 = ۰ → FE = ۰ ( = x2 کسر مولی جزء ۲)
معادله دو پسوندی مارگولس[۳۰]، سادهترین معادله با ارزشی است که از این شرایط مرزی پیروی می کند و عبارت است از:
(۲-۵۷) FE = A x۱ x2
معادله مارگولس رابطهای بسیار ساده است و در حالت کلی، برای نمایش مناسب توابع اضافی، معادله پیچیدهتری مورد نیاز است.
این معادله عبارت است از بسط چند جملهای ردلیچ – کیستر که به صورت بسط توانی زیر است:
(۲-۵۸) FE = x1x2 = x1x2[A0 + A1(x1 – x2) + A2(x1 – x2)2 + ….]
که FE، توابع اضافی ترمودینامیکی مانند VE , GE , HE است و را ضرایب ردلیچ – کیستر (یا ضرایب هموار کننده) گویند و x2 , x1 کسرهای مولی ترکیبات ۱و۲ هستند که این ضرایب از داده های تجربی بهدست میآیند و بهترین مقدار m (درجه بسط) طوری انتخاب میگردد که کمترین انحراف استاندارد (?) را داشته باشد:
(۲-۵۹) ? =
N = تعداد نقاط تجربی
m = تعداد ضرایب در نظر گرفته شده
با توجه به اینکه x2 = ۱ – x1 میباشد، در اینصورت اگر معادلعه ردلیچ – کیستر را بر حسب x1 بسط دهیم و مرتب نماییم، بصورت معدله (۲-۶۰) در می آید:
(۲-۶۰) fE = a1x1 + a2x12 + a3x13 + ….
که هر یک از ضرایب ai خود مجموعه ای از ضرایب …. , A1 , A0 هستند.
برای یافتن این ضرایب باید از روش کوچکترین مربعات استفاده نمود [۳۴]. در این روش بین x و F رابطه کلی زیر را در نظر میگیریم:
(۲-۶۱) f = a1xi + a2xi2 + ….. + anxin
(مقادیر نظری توابع اضافی ترمودینامیکی =f )
که در این حالت مقدار خطا عبارتست از:
(۲-۶۲) Ei = Fi – fi = Fi – a1xi – a2xi2 - …. - anxin
که مقادیر تجربی ومقادیر نظری به ازاء هر میباشد.
تعداد ضرایبی که برای بازنمایش داده های آزمایشگاهی بهکار میرود، به پیچیدگی مولکولی محلول، کیفیت داده ها و تعداد داده های موجود بستگی دارد.
۲-۵-۶- حجمهای مولی جزئی و حجمهای مولی جزئی اضافی:
حجم مولی جزئی ماده j در محلول، j ، چگونگی تغییرات حجم محلول را نشان میدهد وقتی که ماده j در T و P ثابت به محلول افزوده شود:
j= (∂V/∂nj)T,P,nj≠ni سامانه تک فاز ی (۲-۶۳) →
شکل (۲-۸). تغییرات حجم محلول بر اثر افزایش یک مول حلشونده
فرض کنید محلولی از مخلوط کردنnr ,…. ,n2 ,n1 مول مواد ۱، ۲، ۳، …. وr در دما و فشار ثابت تهیه می شود. فرض کنید و V*m,1 …. V*m,r حجمهای مولی مواد خالص ۱و۲و… و r در T و P باشند و V* کل حجم اجزای خالص ( مخلوط نشده ) در T و P باشد. چنین داریم :
(۲-۶۴) V* = n1V*m,1 + n2V*m,2 + ………. + nrV*m,r =
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1400-08-08] [ 08:40:00 ب.ظ ]
|