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.
مقاله - پروژه
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 = V­کسر 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 ( = xکسر 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 = x1x= 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) ? =
= تعداد نقاط تجربی
= تعداد ضرایب در نظر گرفته شده
با توجه به این­که x2 = ۱ – x1 می­باشد، در این­صورت اگر معادلعه ردلیچ – کیستر را بر حسب xبسط دهیم و مرتب نماییم، بصورت معدله (۲-۶۰) در می ­آید:
(۲-۶۰) fE = a1x1 + a2x12 + a3x13 + ….
که هر یک از ضرایب aخود 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 کردنn,…. ,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 =

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...