Eritmalar termodinamikasi bo’yicha matrisalar

Eritmalar termodinamikasi bo’yicha
matrisalar
Reja:

1. 
   Umumiy tushunchalar.
   
2. 
   Parsial molyar kattaliklar.
   
3. 
   Ideal eritmalar.
   
4. 
   Raul qonuni va undan chetlanishlar.
   
5. 
   Ebulioskopik va krisokopik qonunlari.
   
6. 
   Elektrokimyoviy jarayonlar termodinamikasi.
   

Eritmalar deb, ikki yoki undan ortiq komponentlardan tashkil topgan termodinamik barqaror gomogen sistemalarga aytiladi.
Eritmalar gazsimon, suyuq va qattiq eritmalarga bo‘linadi. Amalda ko‘proq suyuq eritmalar uchraydi.
Eritma erituvchi va erigan moddadan iborat, lekin termodinamik nuqtai nazardan eritmaning barcha tarkibiy qismlar bir xil bo‘ladi. Erituvchi deb, odatda eritmadagi miqdori ko‘proq moddaga aytiladi. Eritmaning muhim ko‘rsatkichlariga uning tarkibi va komponentlar tarkibi kiradi.
Suyuq eritmalar tabiati va xossalari jihatidan xilma-xil bo‘lganligi uchun ularni miqdoriy jihatdan tavsiflash qiyin. Eritmalar haqidagi tushunchalarni rivojlanishi natijasida ikki xil nazariya vujudga kelgan.

1. 
   Fizik nazariya (S.Arrenius, V.Ostvald, YA.Vant-Goff) ga ko‘ra erish jarayoni erigan modda zarrachalarini erituvchi hajmida bir tekis tarqalishidan iborat. Erituvchi indifferent muhit vazifasini o‘taydi.
   
2. 
   Kimyoviy nazariya (D.Mendeleev, I.Kablukov, N.Kurnakov) ga muvofiq eritma erituvchi, erigan modda zarrachalari va ularning o‘zaro vodorod bog‘lar yoki elektrostatik tortishuv kuchlari orqali bog‘lanishidan tashkil topgan beqaror kimyoviy birikmalardan iborat sistemadir.
   

Zamonaviy eritmalar nazariyasi yuqoridagi ikki nazariyani birlashtirib, erish jarayonini har xil qutblangan zarrachalarning o‘zaro ta’sirlashuvi sifatida qaraydi. Molekulalarning qutbliligi elektr zaryadini notekis tarqalishidan kelib chiqadi. Molekulaning qutbliligi dipol elektr momenti bilan xarakterlanadi.
Erituvchilar va erigan moddalar qutbli yoki qutbsiz bo‘lishi mumkin. Spirtlar, kislotalar, efirlar, ketonlar va boshqalar qutbli erituvchilardir. Suv nisbatan katta dipol momentiga ega =0,61010^-29 Klm) bo‘lganligi uchun qutbli moddalarni yaxshi eritadi. Qutbsiz moddalar qutbli erituvchilar yomon, qutbsiz erituvchilarda yaxshi erishi aniqlangan.
Qattiq moddalarni suyuqliklarda erish mexanizmi asosan uch bosqichdan iborat: 1) erituvchining qutbli molekulalarini erigan modda zarrachalari atrofida orientatsiyasi va ion-dipol bog‘ining hosil bo‘lishi; 2) eriyotgan moddadagi bog‘larning uzilishi, ya’ni kristall panjaraning buzilishi; 3) ionlarning eritmada solvatlanishi.
1- va 2-bosqichlarda energiya sarflanadi, 3-bosqichda esa energiya ajralib chiqadi. Erish issiqligi mazkur energiyalarning nisbatiga bog‘liq. Erish jarayoni ekzotermik yoki endotermik bo‘lishi mumkin.
Komponentlardan eritma hosil bo‘lishi bosim va temperatura ta’sirida ochiq sistemada o‘z-o‘zidan boradigan jarayon hisoblanadi. Bunday jarayon davomida Gibbs energiyasi kamayadi. Ideal eritma hosil bo‘lishida Gibbs energiyasining o‘zgarishi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
(1)
x_A-erituvchining molyar ulushi, x_B-erigan moddaning molyar ulushi.
x_A va x_B ning qiymatlari birdan kichik bo‘lganligi uchun lnx_A va lnx_B, G_a ning qiymatlari manfiy bo‘ladi. G_a ning qiymati o‘z-o‘zidan eritma hosil bo‘lish ehtimolini ko‘rsatadi.
Misol. Ingalyasion narkoz uchun 1 mol azot (I)-oksidi, 2 mol kislorod va 0,4 mol siklopropan 298 K da va 1,03310⁵ Pa bosimda aralashtirilganda G_a ni hisoblang. Bunda eritma hosil bo‘ladimi?
Echish: har bir komponentning molyar ulushi aniqlanadi:



1 tenglamaga muvofiq
G_a =3,48,31298[1/3,4ln(1/3,4)+2/3,4ln(2/3,4)+0,4/3,4ln(0,4/3,4)]=-7,78 kJ
Demak, o‘z-o‘zidan eritma hosil bo‘lishi mumkin.
Ideal eritma hosil bo‘lishida entropiyaning o‘zgarishi quyidagicha ifodalanadi:
(2)
lnx ning qiymati manfiy bo‘lganligi uchun S_a musbat bo‘ladi. Bu eritma hosil bo‘lishida moddalar aralashtirilgan tartibsizlanishni ortishiga qiyosiy to‘g‘ri keladi.
SHunday qilib, Gibbs energiyasining kamayishi va entropiyaning ortishi eritmalar hosil bo‘lishining termodinamik shartlari hisoblanadi.
Eritma hosil bo‘lishining molekulyar-kinetik sharti eritmada erigan modda zarrachalarining diffuziyasi, erituvchi strukturasining o‘zgarishi va molekulalararo ta’sir bilan belgilanadi. Diffuziya jarayoni eritma hajmining har xil joylarida konsentratsiyaning bir xil emasligi bilan belgilanadi. Diffuziya eritmaning konsentratsiyasi eritmaning barcha qismlarida bir xil bo‘lguncha davom etadi. O‘z-o‘zidan boradigan erish jarayoni to‘yingan eritma hosil bo‘lguncha davom etadi. To‘yingan eritmada individual eriyotgan moddaning kimyoviy potensiali shu moddaning eritmadagi kimyoviy potensialiga teng bo‘lgan muvozanat qaror topadi. Molekulyar-kinetik nuqtai nazardan, eritma to‘yingan bo‘ladi, qachonki, qattiq modda sirtidan eritmaga ajralib chiqayotgan zarrachalar tezligi eritmadagi zarrachalarni qattiq modda sirtiga cho‘kish tezligiga teng bo‘ladi. Har qanday suyuq eritma hosil bo‘lishida erituvchining strukturasi o‘zgaradi, zarrachalar boshqacha ko‘rinishda joylashgan yangi strukturalar hosil bo‘ladi, buning natijasida molekulalararo ta’sir kuchlari ham o‘zgaradi.
Eritmalarni umumiy nazariyasiining vazifasi eritmalar xossasini uning tarkibi va komponentlar xossalariga miqdoriy bog‘liqligini aniqlashdan iborat. Bunday bog‘liqlik mavjudligini ko‘rsatuvchi muhim tenglamalardan biri Gibbs-Dyugem tenglamasi hisoblanadi.