3-мавзу: масса алмашиниш асослари

3.3. Масса ўтказишда мувозонат

Масса ўтказиш жараёнида фаол модданинг бир фазадан иккинчисига ўтиши билан тескари, яъни ўша модданинг иккинчи фазадан биринчи фазага қайтиб ўтиш жараёни ҳам бошланади. Дастлаб тўғри томонга ўтиш жараёнининг тезлиги катта бўлади ва биринчи фазада фаол модданинг концентрацияси камайиб, иккинчи фазада эса кўпайиб боради. Аммо вақт ўтиши билан тарқалувчи модданинг тўғри ва тескари томонга ўтиш жараёнларининг тезликлари тенглашади. Бунда биринчи фазадан иккинчисига ўтаётган модда миқдори иккинчи фазадан биринчи фазага қайтиб ўтаётган миқдорга тенглашиб, фазалардаги фаол модданинг концентрацияси ўзгармас бўлиб қолади. Бундай ҳолат масса ўтказишда мувозонат юзага келганлигини билдиради.

Мувозонат ҳолатида жараён амалга оширилаётган температура ва босимда тарқалувчи модданинг фазалардаги мувозонат яъни чегаравий концентрациялари ўртасида маълум боғлиқлик ўрнатилади. Бунда х концентрациянинг бирор қийматига бошқа фазадаги у^* деб белгиланадиган мувозонат концентрацияси мос келади. Шунгаўхшаш у концентрацияга х* мувозонат концентрацияси тўғри келади.
Умумий ҳолатда мувозонат ўрнатилганда тарқалувчи модданинг фазалардаги концентрациялари ўртасидаги боғлиқлик қуйидагича ифоданади:


у^*=f(х) ёки х*=f₁(у) (3.1)

Бу боғлиқликларнинг графиги эгри чизиқ, айрим ҳолларда тўғри чизиқ билан ифодаланади.

Мувозонат ҳолатидаги тарқалувчи модданинг фазалардаги концентрациялари нисбати тарқалиш коэффициенти дейилади:


m=y*/x

Тарқалиш коэффициенти мувозонат чизиғи қиялик бурчагининг тангенсини ифодалайди. Агар мувозонат чизиғи эгри чизиқ бўлса m ўзгарувчан, тўғри чизиқ бўлса m ўзгармас бўлади.

(3.1) тенгламалар билан ифодаланадиган мувозонат қонуниятлари турли модда алмашиниш жараёнлари учун турлича бўлади.
Идеал эритмалар учун фазалар ўртасидаги мувозанат қуйидаги қонунлар билан ифодаланади:
а) Генри қонуни:


р*=Ех (3.1)

бу ерда р*–х концентрацияли эритма билан мувозанатда бўлган газ фаза компонентининг парциал босими; Е–суюқлик ва газнинг табиати ҳамда температурага боғлиқ бўлган Генри коэффициенти (унинг қиймати маълумотномаларда келтирилган).

(3.1)–тенгламани р*=у*П деб ҳам ёзиш мумкин.
У ҳолда


у*=Ех/П=mx (3.2)

бу ерда у*-суюқлик билан мувозанатда бўлган газ фаза компонентининг мол улуши; m m=E∕n-тарқалиш коэффициенти, ўлчамсиз, t=cоnst ва П=cоnst бўлганда бир газ–суюқлик системаси учун ўзгармас.

Икки фазали, уч компонентли (газ фаза: А+В, суюқ фаза: А+С) системалар учун (3.2)-тенгламани нисбий концентрациялар орқали ёзсак, қуйидагини оламиз:

У*/(1+У*)=mХ/(1+Х) (3.3)

У*/ (У*+М_А/М_В)=mX/(X+M_A/M_C) (3.4)

бу ерда М_А–фазаларда тарқалган А компонентнинг мол массаси; М_В–В компонентнинг бинар газ аралашмасидаги мол массаси; М_С–С компонентнинг бинар суюқлик аралашмасидаги мол массаси.

Тарқалаётган компонентнинг газ ва суюқликдаги концентрация жуда кичик, яъни У*<<1 ва Х<<1 бўлганда (3.4) тенгламанинг махражидаги У* ва Х катталикларни ҳисобга олмаса ҳам бўлади, у ҳолда:

У*= mX (3.5)