مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی

مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتیReviewed by پرشین مقاله on Jan 11Rating: ۵.۰مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتیمطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی مشتمل به۱۰۰ صفحه می باشد. برای خرید مقاله مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی اقدام نمایید. مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی
سفارش تحقیق
http://telegram.me/pmaghale

کمتر کسی است که از اهمیت محلولها غافل باشد تمام مواد برای اینکه جذب بدن شوند باید بصورت محلول درآیند تا بتوانند از غشاء سلول عبور نمایند. همچنین طبیعت اطراف ما براساس انحلال و عدم انحلال مواد شکل گرفته است .

تاریخ گسترده شیمی بر اهمیت فوق العاده پدیده حلالیت گواهی می دهد .

چکیده

در این رساله ، مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتیNaCl(m۱)+LiCl(m۲)  در محیط آبی و در محدوده غلظتی ۰.۰۱ مول بر کیلوگرم تا حدود محلول های الکترولیتی اشباع شده ، بوسیله روش پتانسیومتری در دمایoC  ۲۵ مورد بررسی قرار گرفت .

مطلب مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی مشتمل ۱۰۰ صفحه است، برای دیدن فهرست مطالب مقاله و جزئیات آن به اطلاعات اضافی زیر مراجعه فرمایید.

 

فهرست مطالب

چکیده ۲

مقدمه. ۶

بخش اول: ۹

مبانی نظری.. ۹

نیروهای بین ذره ای.. ۱۰

۱-۱-۱ برهم کنش های بلندبرد. ۱۰

۱-۱-۲ برهم کنشهای کوتاه برد. ۱۰

۱-۲  محلول ها و روابط ترمودینامیکی آنها ۱۲

۱-۲-۱  محلول ایده آل.. ۱۲

۱-۲-۲  روابط ترمودینامیکی محلولهای ایده آل.. ۱۴

۱-۲-۳- محلولهای با قاعده ۱۵

۱-۲-۴  محلولهای غیر ایده آل.. ۱۶

۱-۲-۵- ترمودینامیک محلولهای غیر ایده آل.. ۱۹

۱-۲-۵-۱ پتانسیل شیمیایی حلال، فعالیت حلال و ضریب اسمزی در محلولهای غیر ایده آل.. ۱۹

۱-۲-۶  معادله گیبس – دوهم برای محلولهای الکترولیت دوجزئی و رابطه بین ضریب فعالیت و ضریب اسمزی.. ۲۱

۱-۲ مدل های توصیف کننده محلولهای الکترولیتی.. ۲۳

۱-۲-۵ مدل دبای- هوکل.. ۲۳

۱-۳-۲- ۱ پتانسیل در همسایگی یک یون.. ۲۸

پتانسیل کولمبی بین مولکولی به شکل.. ۳۰

۱-۳-۱-۱- ایرادات نظریه دبای هوکل.. ۳۸

۱-۳-۲  مدل گوگنهایم. ۳۹

۱-۳-۳  مدل مایزنر وکوزیک… ۴۰

۱-۳-۴  مدل هیدراسیون استوکس و رابینسون.. ۴۱

۱-۳-۵  مدل براملی.. ۴۱

۱-۳-۶  مدل برهم کنش یونی پیتزر ۴۲

۱-۳-۶-۱  معادلات پیترز برای محلول الکترولیتی یک جزئی.. ۴۵

۱-۳-۶-۲  معادلات پیترز برای مخلوط های دو جزئی الکترولیت های ۱:۱. ۴۶

۱-۴- روشهای تجربی اندازه گیری ضرایب فعالیت… ۴۹

۱-۴-۱  تنزل نقطه انجماد. ۴۹

۱-۴-۲  افزایش نقطه جوش… ۵۰

۱-۴-۳    تنزل فشار بخار ۵۰

۱-۴-۳-الف – روش استاتیک… ۵۰

۱-۴-۳- ب: روش دینامیکی.. ۵۰

۱-۴-۴- روش ایزوپیستیک یا تعادل فشار بخار ۵۱

۱-۴-۵- روش رطوبت سنجی.. ۵۳

۱-۴-۶  روش حلالیت و نفوذ. ۵۴

۱-۴-۷  روش هدایت سنجی.. ۵۴

۱-۴-۸   روشهای الکتروشیمیایی.. ۵۴

۱-۴-۸-۱  استفاده از مدل برهم کنش یونی پیترز با استفاده از روش الکتروشیمیایی.. ۵۶

بخش دوم: ۵۸

بخش تجربی.. ۵۸

۲-۱  تجهیزات دستگاهی.. ۵۹

۲-۲  مواد شیمیایی.. ۶۰

۲-۳  تهیه محلول ها ۶۱

۲-۳-۱- تهیه محلول غلیظ لیتیم کلرید با غلظت تقریبی.. ۶۱

۲-۳-۲-۱- تهیه محلول غلیظ اولیه دو جزئی NaCl + LiCl با نسبت مدلی (r=100) 64

۲-۴  روش پتانسیومتری با استفاده از الکترودیون گزین (سلول الکتروشیمیای بدون اتصال مایع) ۶۴

۲-۵  روش افزایش استاندارد. ۶۵

۲-۶  تعیین ضرایب میانگین فعالیت بروش پتانسیومتری.. ۶۶

۲-۶-۱- جمع آوری داده های تجربی.. ۶۶

۲-۶-۲  کنترل کیفیت پاسخ دهی الکترودها ۶۷

۲-۶-۳  تعیین شیب نرنستی و  همزمان دو الکترود در سلول بدون اتصال مایع (شیب وثابت سل) ۶۷

۲-۶-۴  روش تعیین پارامترهای برهم کنش یونی مخلوط دو جزئی الکترولیت ۱:۱ ( NaCl + LiCl )با نسبتهای مدلی مختلف   ۶۸

۲-۶-۴-۱ تعیین ضریب انتخابگری پتانسیومتری الکترود Na+ نسبت به یون Li+ (k12 ) 69

۲-۶-۴-۱ روش تعیین ضرایب میانگین فعالیت… ۷۰

۲-۶-۴-۳   تعیین پارامترهای در سیستم محلول یک جزیی NaCl 71

۲-۶-۴-۴  تعیین پارامترهای برهم کنش یونی مخلوط دو جزئی NaCl+LiCl با نسبت های مولی مختلف… ۷۱

۲-۷- نتیجه گیری.. ۷۳

References 76

خلاصه ای کوتاه از مقاله مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی را در زیر می توانید ببینید.

چکیده

در این رساله ، مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتیNaCl(m۱)+LiCl(m۲)  در محیط آبی و در محدوده غلظتی ۰.۰۱ مول بر کیلوگرم تا حدود محلول های الکترولیتی اشباع شده ، بوسیله روش پتانسیومتری در دمایoC  ۲۵ مورد بررسی قرار گرفت .

مقدمه

کمتر کسی است که از اهمیت محلولها غافل باشد تمام مواد برای اینکه جذب بدن شوند باید بصورت محلول درآیند تا بتوانند از غشاء سلول عبور نمایند. همچنین طبیعت اطراف ما براساس انحلال و عدم انحلال مواد شکل گرفته است .

تاریخ گسترده شیمی بر اهمیت فوق العاده پدیده حلالیت گواهی می دهد .

 نیروهای بین ذره ای

اصولا محلولها بر پایه تفاوت در برهم کنشهای بین ذره ای دسته بندی می شوند .

آگاهی از این برهم کنش های بین ذره ای در بسیاری از روشهای محاسباتی (مانند شبیه سازی مونتی  کارلو و شبیه سازی دینامیک مولکولی) و روشهای نظری برای محاسبه ضرایب فعالیت ضروری است.

برهم کنشهای کوتاه برد

این نیروها مابین ذرات یونی و نیز ذرات مولکولی وجود دارد، نیروهای جاذبه لناردجونز معمولا با معکوس توان ششم یا بالاتر از فاصله رابطه دارند و نیروهای دافعه لناردجونز هم چون در فواصل کوتاه بین ذرات (یعنی با معکوس توان دوازدهم یا بیشتر فاصله) عمل می کنند، بنابراین این نیروها هم در دسته نیروهای کوتاه برد قرار می گیرند.

محلول ها و روابط ترمودینامیکی آنها

محلولها از یک دیدگاه به سه دسته تقسیم می شوند. ۱- محلولهای ایده آل ۲- محلولهای غیر ایده آل (حقیقی) ۳- محلولهای با قاعده . از دیدگاه دیگری می توان محلولها را به دو دسته تقسیم کرد: ۱- محلولهای الکترولیت ۲- محلولهای غیر الکترولیت که می توان گفت محلولهای غیر الکترولیت در وقتهای زیادی بصورت ایده آلی رفتار می کنند از اینرو به آنها محلولهای رقیق ایده آل می گویند (البته وجود محلولهای ایده آل تصوری بیش نیست) در واقع محلولهای الکترولیت به دو دسته ایده آل و غیر ایده آل تقسیم بندی می شوند . محلولهای

محلولهای با قاعده

محلولهای با قاعده، یکی از انواع محلولهای غیر ایده آل هستند، که همانند آنها از قانون رائولت انحراف نشان می دهند[۲۶] در این محلولها به دور از بر هم کنشهای شیمیایی، جاذبه بین دوگونه مختلف با متوسط هندسی جاذبه بین مولکولهای مشابه تقریبا برابر است . از آنجایی که متوسط هندسی کمتر از متوسط حسابی است، مخلوط شدن با انبساط و جذب گرما همراه است. گرمای

ترمودینامیک محلولهای غیر ایده آل

بدیهی است که در مخلوطهایی که حلالپوشی، تجمع های مختلف الشکل ذرات، و یا برهم کنشهای دو قطبی و الکتروستاتیکی جایگزین حرکات آزادانه گرمایی میشوند، انتظار نمی رود مخلوطی کاملا تصادفی و در نتیجه همان مقدار انتروپی اختلاط ایده آل را داشته باشیم. اما سوالی که باقی می ماند این است که آیا آشفتگی های حرارتی  در مخلوط هایی از ملکولهای متقارن غیر قطبی با نیروهای جاذبه ای بسیارمتفاوت برای ایجاد یک مخلوط کاملا تصادفی کفایت دارد؟

مدل های توصیف کننده محلولهای الکترولیتی

تا اینجا ما علت انحراف از ایده آلی را در محلولهای الکترولیتی شرح دادیم، و این انحراف رابه کمیتی به نام ضریب فعالیت   ربط دادیم . و روابط ترمودینامیکی حاکم بر محلولهای الکترولیت را بیان کردیم حال می خواهیم مدلهایی را که برای توصیف محلولهای الکترولیتی پیشنهاد شده و روابط نظری پیشنهادی جهت تعیین ضرایب فعالیت میانگین در این مدلها را شرح دهیم.

مدل دبای- هوکل

برای بحث در خصوص محلولهای غیر ایده آل در آغاز ازشباهت عمومی محلولهای غیر ایده آل به گازهای غیر کامل در ارتباط با پتانسیل های بین ذره ای استفاده می شود و می توان در جملات بدست آمده تصمیماتی را انجام داد .

ایرادات نظریه دبای هوکل

پژوهشگران زیادی نظریه دبای- هوکل را مورد بررسی قرار دادند. مهمترین و اساسی ترین اشکال مول دبای – هوکل استفاده از قانون توزیع بولترمن بجای تابع توزیع شعاعی است تابع توزیع شعاعی بیانگر توزیع یونهای اطراف یک یون مرکزی می باشد .

این قانون در شرایطی بدست آمده است که به غیراز نیروهای کولنی بین یونها از سایر برهم کنش ها صرفنظر شده است .

مدل گوگنهایم

گوگنهایم با توجه به نظریه اثرات متقابل یون ویژه برونشتد و همچنین نظریه دبای- هوکل رابطه ای ارائه داد که همخوانی خوبی با نتایج تجربی داشت. بعدا گوگنهایم و تورقن[۳۳] این معادله را برای مخلوط الکترولیتها با هر ظرفیتی بسط دادند اما برای محلول یک الکترولیت به صورت زیر می باشد .

مدل هیدراسیون استوکس و رابینسون

نتایج تجربی نشان می دهد که اثرات متقابل بین مولکولهای آب وذرات یونی به اندازه و بار الکتریکی یونها بستگی دارد.

براساس پدیده هیدراسیون یونها، استوکس و رابینسون[۳۸] یک مدل راکه رفتار بسیاری از محلولهای الکترولیت را در محدوده غلظتهای پایین و متوسط توجیه می کند، ارائه دادند. محدودیت این مدل استفاده از عدد هیدراسیون ثابت برای یک محلول الکترولیت است.

مدل برهم کنش یونی پیتزر

در سال ۱۹۷۳ مدل پیچیده تری توسط پیترز ارائه شد که توسعه آن برای الکترولیتهای دارای ظرفیتهای مختلف و مخلوطهای الکترولیتی  بوسیله پیترز و همکارانش تا اوائل دهه۱۹۹۰ ادامه یافت. در این بخش این نظریه ارائه می شود .

بطور کلی می توان این نظریه را در سه قسمت کلی تقسیم بندی نمود : ۱- انتخاب مدل مولکولی و تعیین پتانسیلهای بین یونی براساس نیروی میانگین بین ذرات ۲- محاسبه توابع توزیع شعاعی بین یونی ۳- محاسبه توابع ترمودینامیکی از پتانسیلها و توابع توزیع شعاعی.

روشهای تجربی اندازه گیری ضرایب فعالیت

روشهای تجربی متفاوتی جهت اندازه گیری ضرایب فعالیت محلولهای الکترولیت مورد استفاده قرار گرفته است این روشها به دو بخش تقسیم می شوند. بخش اول شامل روشهایی است که انحراف فعالیت جسم حل شده با معادله گیبس دوهم را اندازه گیری می کند و بخش دوم شامل روشهایی است که مستقیما فعالیت جسم حل شده را اندازه گیری می کند بخش شامل چهار روش که عبارتند از : ۱- تنزل نقطه انجماد ۲- افزایش نقطه جوش ۳-تنزل فشار بخار ۴- روش ایزوپیستیک یا تعادل فشار بخار ۵- روش رطوبت سنجی

روش دینامیکی

در این روش ابتدا هوای خشک را از روی آب خالص (حلال) عبور می دهند و بعد با یک خشک کننده آب را از هوا می گیرند. سپس هوای یکسانی بامرحله اول را از محلول عبور می دهند و باز این هوا را از خشک کننده (دیسکاتور) عبور می دهند. تمام اینها در یک حمام آبی (ترموستات) انجام می شوند .

روش ایزوپیستیک یا تعادل فشار بخار

در سال۱۹۱۷ بوس فیلدپایه های روش ایزوپیستیک راتعریف کرد که بعدا توسط دیگران توسعه داده شد. ضرایب فعالیت متوسط یونی صدها محلول الکترولیت مانی و انرژی آزاد حاصل از اختلاط آنها با استفاده از روش ایزوپیستیک تعیین شده است . در این روش فشار بخار یک محلول را که فعالیت آنرا نمی دانیم با یک محلول که فعالیت آنرامی دانیم با هم مقایسه می شوند .

روش رطوبت سنجی

کاملا مشابه به روش ایزوپیستیک است تنها با این تفاوت که در این روش از اندازه گیری، قطر قطره محلول به جای اندازه گیری فشار بخار محلول استفاده می شود .سپس نمودار قطر قطرات محلول های مرجع بر حسب مولالیته آنها رسم می شود ،حال بر روی این نمودارمشخصات محلول مجهول برده می شود،وضریب اکتیویته تعیین می شود.

روش افزایش استاندارد

قابل ذکر است که برای انجام این آزمایش می بایست تعدادی محلولهای NaCl + LiCl باغلظتهای مختلف و درصدهای مختلف تهیه کرد و ضمنا باید در هر مرحله از آزمایش الکترودها از محلولهای مختلف خارج شوند و با آب مقطر شسشو و سپس خشک شوند که انجام این کار بسیار طاقت فرسا و وقت گیر می باشد لذا برای اجتناب از این معایب در این طرح ازروش افزایش استاندارد استفاده گردید.

کنترل کیفیت پاسخ دهی الکترودها

برای ثبت داده های تجربی ابتدا از کیفیت (دقت و تکرار پذیری) الکترودها را بررسی کرد بدین منظور شیب و     (ثابت سل) در محلولهایی با غلظت های مختلف از Nacl  تعیین گردید. خاطر نشان می شود این روش برای هر الکترود حداقل سه بار تکرار گردید و مقدار میانگین شیب و   بهمراه انحراف معیار هر الکترود بطور جداگانه تعیین گردید

 نتیجه گیری

مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی

ما در این کار از روش emf بهره بردیم. روش emfدر مقایسه بامتدهای دیگر از قبیل کاهش فشار بخار، هم فشار ،روش رطوبت سنجی برای تولید داده های آزمایشگاهی برای تحقیقات ترمودینامیکی برروی سیستمهای الکترولیتی از مزیت سرعت وسادگی کار برخوردار است. گرچه در بررسی سیستمهای الکترولیتی مخلوط بوسیله متد emf انتخاب محدوده ترکیب بوسیله مقدار ضریب انتخابگری پتانسیومتری ISE نسبت به یون مزاحم محدود می شود .

 

 

 

سفارش تحقیق
http://telegram.me/pmaghale

ارسال یک پاسخ