پروژه مطالعه ترموديناميکی مخلوط دوتايي الکتروليتي

فهرست مطالب

چکیده
مقدمه
بخش اول – مبانی نظری
نیروهای بین ذره ای
۱-۱-۱ برهم کنش های بلندبرد
۱-۱-۲      برهم کنشهای کوتاه برد
۱-۲ محلولها و روابط ترمودینامیکی آنها
۱-۲-۱ محلول ایده آل
۱-۲-۲ روابط ترمودینامیکی محلولهای ایده آل
۱-۲-۳- محلولهای با قاعده
۱-۲-۴ محلولهای غیر ایده آل
۱-۲-۵    ترمودینامیک محلولهای غیر ایده آل
۱-۲-۵-۱ پتانسیل شیمیایی حلال، فعالیت حلال و ضریب اسمزی در محلولهای غیر ایده آل
۱-۲-۶ معادله گیبس – دوهم برای محلولهای الکترولیت دوجزئی و رابطه بین ضریب فعالیت و ضریب اسمزی
۱-۳    مدل های توصیف کننده محلولهای الکترولیتی
۱-۳-۵    مدل دبای- هوکل
۱-۳-۲- ۱ پتانسیل در همسایگی یک یون
۱-۳-۱-۱- ایرادات نظریه دبای هوکل
۱-۳-۲ مدل گوگنهایم
۱-۳-۳ مدل مایزنر وکوزیک
۱-۳-۴ مدل هیدراسیون استوکس و رابینسون
۱-۳-۵ مدل براملی
۱-۳-۶ مدل برهم کنش یونی پیتزر
۱-۳-۶-۱ معادلات پیترز برای محلول الکترولیتی یک جزئی
۱-۳-۶-۲  معادلات پیترز برای مخلوط های دو جزئی الکترولیت های ۱۱
۱-۴- روشهای تجربی اندازه گیری ضرایب فعالیت
۱-۴-۱ تنزل نقطه انجماد
۱-۴-۲ افزایش نقطه جوش
۱-۴-۳    تنزل فشار بخار
۱-۴-۳-الف – روش استاتیک
۱-۴-۳- ب  روش دینامیکی
۱-۴-۴- روش ایزوپیستیک یا تعادل فشار بخار
۱-۴-۵- روش رطوبت سنجی
۱-۴-۶  روش حلالیت و نفوذ
۱-۴-۷  روش هدایت سنجی
۱-۴-۸  روشهای الکتروشیمیایی
۱-۴-۸-۱ استفاده از مدل برهم کنش یونی پیترز با استفاده از روش الکتروشیمیایی
بخش دوم – بخش تجربی
۲-۱ تجهیزات دستگاهی
۲-۲ مواد شیمیایی
۲-۳ تهیه محلولها
۲-۳-۱- تهیه محلول غلیظ لیتیم کلرید با غلظت تقریبی
۲-۳-۲  تهیه محلولهای اولیه غلیظ دوجزئی NaCl + LiCl با نسبتهای مولی مختلف(r =m1/m2)
۲-۳-۲-۱- تهیه محلول غلیظ اولیه دو جزئی NaCl + LiCl با نسبت مدلی (r=100)
۲-۴  روش پتانسیومتری با استفاده از الکترودیون گزین (سلول الکتروشیمیای بدون اتصال مایع)
۲-۵ روش افزایش استاندارد
۲-۶ تعیین ضرایب میانگین فعالیت بروش پتانسیومتری
۲-۶-۱- جمع آوری داده های تجربی
۲-۶-۲ کنترل کیفیت پاسخ دهی الکترودها
۲-۶-۳  تعیین شیب نرنستی و همزمان دو الکترود در سلول بدون اتصال مایع (شیب وثابت سل)
۲-۶-۴ روش تعیین پارامترهای برهم کنش یونی مخلوط دو جزئی الکترولیت ۱ ۱(NaCl + LiCl)با نسبتهای مدلی مختلف
۲-۶-۴-۱     تعیین ضریب انتخابگری پتانسیومتری الکترود Na+ نسبت به یون Li+ (k12)
۲-۶-۴-۲    روش تعیین ضرایب میانگین فعالیت
۲-۶-۴-۳   تعیین پارامترهای در سیستم محلول یک جزیی NaCl
۲-۶-۴-۴  تعیین پارامترهای برهم کنش یونی مخلوط دو جزئی NaCl+LiCl با نسبت های مولی مختلف
۲-۷- نتیجه گیری
جداول و نمودارها
منابع

مقدمه

كمتر كسي است كه از اهميت محلولها غافل باشد تمام مواد براي اينكه جذب بدن شوند بايد بصورت محلول درآيند تا بتوانند از غشاء سلول عبور نمايند. همچنين طبيعت اطراف ما براساس انحلال و عدم انحلال مواد شكل گرفته است .

تاريخ گسترده شيمي بر اهميت فوق العاده پديده حلاليت گواهي مي دهد . طبيعت اسرار آميز محلولها، فلاسفه با ستان را به تفكر واداشت كيمياگران قرون وسطي در جستجوي طلا و زندگاني ابدي بودند از اينرو علاقمند به تهيه آب حيات و حلال جهاني[۱] بودند.

با گذشت زمان و با افزايش علم بشر، علوم و اعتقادات خرافه اي جاي خود را به دانش منطقي و بر مبناي واقعيت داد . اما با اين وجود با توسعه علم شيمي از اهميت موضوع كم نشد و شيميدانان هميشه و در همه جا با مسائل مربوط به حلاليت مواجه مي شوند. آنها از تفاوت حلاليت مواد، در فرآيندهاي جداسازي و خالص سازي بهره مي گيرند و روشهاي تجريه اي آنها تقريبا به طور كامل بر ان استوار است. اغلب واكنشهاي شيميايي در فاز محلول انجام مي شود و تحت تاثير حلاليت اجزاء درون محلول قرار دارد. نيروهاي جاذبه و دافعه اي كه حلاليت يك گونه در فاز مايع يا جامد را تعيين مي كنند هر نوع تعادل فازي بين دو يا چند جزء را كنترل مي كنند . محلولهاي الكتروليت بدليل اهميتي كه دارند توجه شيمدانان را به خود معطوف داشته اند .

چکيده

در اين رساله ، مطالعه ترموديناميکی مخلوط دوتايي الکتروليتيNaCl(m₁)+LiCl(m₂)  در محيط آبي و در محدوده غلظتي ۰٫۰۱ مول بر کيلوگرم تا حدود محلول هاي الکتروليتي اشباع شده ، بوسيله روش پتانسيومتري در دماي^oC  ۲۵ مورد بررسی قرار گرفت . انحراف از ايده آليته براي اين مخلوط دوتايي الکتروليتي با تعيين ضرايب ميانگين فعاليت  NaCl(m₁)در يک سل گالواني بدون اتصال مايع و با استفاده از يک الکترود يون گزين آمونيوم (Na⁺ ISE) با غشاء پليمري حاوي آيونوفور سدیم  )( بهمراه يک الکترودAg/AgCl  مورد بررسي قرار گرفت. اين بررسي با مدل سازي اين سيستم الکتروليتي بر اساس مدل نيمه تجربي برهمکنش يوني Pitzer، با جمع آوري و ثبت رايانه اي داده هاي پتانسيومتري برای چهار سري مخلوط الکتروليتي اين نمک ها (با کسر هاي مولالي : , ۱۰, ۵۰, ۱۰۰ ۱r =m₁/m₂ =) در در قدرت هاي يوني یکسان  الکتروليتي  قدرت هاي يوني يکسان انجام گرفت.  بدين ترتيب با تطابق داده هاي پتانسيومتري و مدل نظري و با استفاده از روش نموداري Pitzer و همچنين با بهره گيري از روش محاسباتي تکرار، پارامترهاي مختلف مربوط به ضرايب ويريال ببراي هر سي باشد.بوط به رقت هاي بالاتر ، د ، نتايج حاصله و روش ارائه شده با در نظر گرفتن گزينش پذيري اين نوع الکترود ها وسرراي برهمکنش هاي يوني دوتايي و سه تايي (,  و) برای نمک خالص NaCl و بويژه پارامترهاي مختلف مخلوط الکتروليتي مورد نظر براي بر همکنش هاي يوني دوتايي (θ_Na,Li) و سه تايي )  (Ψ_Na,Li,Clبدست آمد. نتايج پتانسيومتري بدست آمده به خوبي با نتايج مشابه محاسباتي که براساس روش هاي فشار بخار (توسط Pitzer و همکاران) و نتايج حاصله از روش رطوبت سنجي (که توسط   Guendouziو همکاران) گزارش شده است ، توافق دارد. با توجه به اين نکته که استفاده از اين نوع الکترودها براي مطالعه تجربي چنين سيستم هاي حاوی مخلوط الکتروليتی فقط در اين آزمايشگاه انجام گرفته است ، نتايج حاصله و روش الکتروشيميايي ارائه شده با اين نوع الکترود ها در بررسی ترموديناميکی چنين مخلوط هاي الکتروليتي که داراي مزايايي چون سرعت اندازه گيري بالا و امکان دستيابي به نتايج مربوط به رقت هاي زيادتر را دربرميگيرد ، ميتواند بعنوان يک روش قابل توجه در بررسي ترموديناميکی مخلوط هاي الکتروليتي قلمداد گردد..