Fizika va kimyo

ERITMALAR TERMODINAMIKASI. PARSIAL MOL KATTALIKLAR. KRIOSKOPIYA VA EBULIOSKOPIYA.

REJA:

1.Eritmalar.

2.Parsial mol kattaliklar.

3.Suyultirilgan eritmalarning xossalri.

Bir yoki bir necha moddani bir modda xajmida bir jinsli tarqalishidan xosil bo‘lgan sistemaga eritma deyiladi. Bu tushunchani xar qanday agregat xoldagi sistemalarga qo‘llash mumkin. To‘g‘ri, asosan bu termin ko‘prok suyuq, goxida qattiq sistemalarga qo‘llaniladi. Bu bo‘limda biz faqat suyuq eritmalar xaqida so‘z yuritamiz. Bu eritmalar uchun erituvchi va erigan modda tushinchalari xam ishlatiladi.

Eritma xosil bo‘lish jarayonida o‘z agregat xolatini saqlab qolgan modda-erituvchi deb ataladi. Ikkala modda xam agregat xolatini saqlab qolsa (masalan suv va etil spirti) miqdoran ko‘p bo‘lgani erituvchi deb ataladi.

Eritmalar xossalarini o‘rganishda va tushintirishda asosan 2 nazariyadan; fizik va kimyoviy nazariyalardan foydalaniladi. Birinchi nazariyaga asosan erigan modda inert erituvchida tarqalgan gaz deb qaralsa kimyoviy nazariyaga muvofiq erish jarayonida erituvchi va erigan moddalar orasidagi o‘zaro kimyoviy ta’sirlanish boradi.

Eritmalarning tarkibi eritma konsentratsiyasi bilan harakterlanadi. Ma’lumki eritma yoki erituvchining ma’lum og‘irlik miqdori yoki xajmida erigan modda miqdori konsentratsiya deyiladi. Konsentratsiyalar bir necha usulda ifodalanishi mumkin; Protsent (og‘irlik yoki xajmiy), normal, molyar va molyal konsentratsiyalardir. Fizik kimyoda ko‘prok molyar qism (Ni) tushunchasi ko‘proq qo‘llaniladi. Ikki tarkibiy qismdan iborat sistemada birinchi va ikkinchi komponentning molyar qismlari mos ravishda N₁, N₂ deb belgilansa ular uchun quyidagi ifodalarni yozish mumkin.

N₁ g‘ n₁/n₁ + n₂ N₂ g‘ n₂/n₁ + n₂ N₁ +N₂ g‘ 1

bu erda n₁ n₂ lar – birinchi va ikkinchi komponentlarning mollar sonidir.

Agarda eritma bir necha komponentlardan tashqil topgan bo‘lsa va n₁. n₂ . . . . n_i lar birinchi, ikkinchi va xokazo i-moddalarning eritmadagi mollar soni bo‘lsa, i-komponentning molyar qismi

Ni g‘ ni /  ni  Ni g‘ 1

Eritmalar ustida olib borilgan tadqiqotlar asosan 2 muammoni hal qilishga: ma’lum sharoitda ma’lum erituvchida qancha modda erishi va eritmaning xossalarini eritmani tashqil qiluvchi tarkibiy qism xossalari va miqdorlariga bog‘liqligini aniqlashga qaratilgan.

Porsial mol kattaliklar. Eritmalarning xossalarini tashqil etuvchi tarkibiy qismlarning tarkibi va xossalariga bog‘liqligini aniqlash uchun porsial molyar kattaliklardan ham foydalaniladi.

Eritmaning biror ekstensiv (eritma miqdoriga bog‘liq bo‘lgan) termodinamik xossasini Xumum ko‘raylik. Ma’lumki, ekstensiv termodinamik xossalarga Gibbs energiyasi (G), entalpiya (N), entropiya (S), xajm (V), issiqlik sig‘imi (Sr, Cv) va boshqalar kiradi.

Faqat erituvchi va erigan moddalardan tashqil bo‘lgan (2-komponentli) eritmaning ekstensiv xossasi X umum erituvchi va erigan moddalar mollar soni, bosim va temperaturaga bog‘liq

X_um g‘ f (p, T, n₁, n₂)

Ekstensiv xossa xolat funksiyaligini inobatga olib uning to‘liq differensialini (bosim va xarorat o‘zgarmas bo‘lsa) olamiz:

dX_um g‘ (X_um/n₁)_P,T,n2 dn₁ + (X_um/n₂)_{P, T, n1} dn₂

Bunda X_i g‘ (X_um/n_i) _P,T,ni deb belgilasak, yuqoridagi tenglama quyidagi ko‘rinishga keladi:

dX_um g‘ X₁dn₁+X₂dn₂

bu erda –Xi – eritmadagi i – komponentning parsial mol kattaligi yoki xossasi deyiladi.

YUqori tenglamalardan, eritmaning i- komponentini porsial mol kattaligi deb, i-komponentdan katta miqdordagi eritmaga 1 mol qo‘yilganda (rg‘const va Tg‘const xolatda) mazkur xossasining o‘zgarishiga aytiladi.

Toza modda parsial mol kattalik toza moddaning xossasiga teng.

X_ig‘X_i⁰

Eritma termodinamik xossalariga (G_um H_um S_um V_um va x.k.) i- komponentning parsial mol kattaliklari Gi- parsial molyar Gibbs energiyasi, Hi- porsial molyar entalpiya, Si-porsial molyar entropiya, Vi-parsial molyar xajm va boshqalar mos keladi.

Parsial molyar kattaliklar orasida eng katta axamiyatga ega bo‘lgani-parsial molyar Gibbs energiyasidir: bu esa kimyoviy potensial demakdir.

ig‘Gi

Parsial molyar kattaliklarning amaliy axamiyati shundan iboratki, oddiy termodinamik kattaliklar orasidagi bog‘lanishlar o‘z xolicha saqlanib qoladi.

Masalan. Gibbs energiyasidan (G g‘ H - TS tenglama bo‘yicha) ni bo‘yicha hosila olinsa (P₁T va nj lar o‘zgarmas xolatda deb qaraladi) quyidagilarni hosil qilamiz.

(dG/dn_i)_P,T,njg‘(H/dn_i)_P,T,nj-T(dS/dn_i)_P,T,nj

YUqoridagilarni xisobga olib, quyidagicha yozish mumkin.

Bu erda i-komponentning i – kimyoviy potensial; Ni-i komponentning porsial molyar entalpiyasi, Si-i komponentning porsial molyar entropiyasi.

SHunday qilib, parsial molyar kattaliklardan foydalanib, eritmalarga kimyoviy termodinamikaning butun matematik ishlanmalarini qo‘llash mumkin.

Eritma tarkibiy qismlarining porsial molyar kattaliklari orasidagi bog‘lanishni aniqlash uchun yuqoridagi tenglamani tarkib o‘zgarmasligida integrallaymiz; komponentlar qo‘shilganda tarkib deyarli o‘zgarmaydi deb qaraymiz.

Bunda X_umg‘X₁n₁+X₂n₂ bo‘ladi va integrallash doimiyligi nolga teng, chunki n₁g‘0 va n₂g‘0 da xam nolga teng bo‘ladi. Olingan tenglamani differensiallasak quyidagi ifodani xosil qilamiz.

DX_umg‘(X₁dn₁+X₂dn₂) + (n₁dX₁+n₂dX₂)

Bu ifodani yuqoridagi tenglama bilan solishtirib n₁dX₁+n₂dX₂g‘O ni olamiz.

Bu va yuqoridagi tenglamalarni n₁+n₂ ga bo‘lsak va bunda

N₁g‘n₁/n₁+n₂

N₂g‘n₂/n₁+n₂

larni inobatga olib, quyidagilarni hosil qilamiz.

Xg‘N₁X₁+N₂X₂

N₁dX₁+N₂dX₂g‘0

Bu erda Xg‘X_um/n₁+n₂ – 1 mol eritmaning xossasi; i – komponentli eritma uchun yig‘indilarni yozsak Xg‘N_iX_i N_idX_ig‘0 bu ifodalar Gibbs – Dyugem tenglamalari deb ataladi.

Parsial molyar kattalik kimyoviy potensial bo‘lgan xolat uchun ayniqsa katta axamiyat kasb etadi.

N₁d₁+Nd₂g‘0

Parsial molyar kattaliklarni grafik usulda aniqlash mumkin. Bu usul bo‘yicha xg‘f(N₂) bog‘lanishni ifodalovchi grafik chiziladi.

X X₂^*

X₁^* A C

B X₂

X₁

0 1

N₂

Berilgan biron tartibdagi misol uchun, (A nuqtasiga mos keladigan tarkibli) eritma uchun urinma (A nuqtaga) o‘tkaziladi. Bu urinmaning ordinata o‘qlari bilan kesishgan nuqtalari V va S; N₁ va N₂ g‘1 da porsial molyar kattaliklar qiymatlarini X₁ va X₂ ni beradi.

Porsial molyar kattaliklarni qiymatlaridan foydalanib eritmalarning xar xil xossalarini xisoblab topish mumkin.

Eritmalar umuman 3-turga bo‘linadi idel, cheksiz suyultirilgan va noideal (real) eritmalar.

Tarkibiy qismlarni aralashtirib eritma hosil qilishda issiqlik effekti kuzatilmasa, xajm o‘zgarishi (kamayishi yoki ko‘payishi) kuzatilmasa va entropiya o‘zgarishi ideal gazlar entropiyalari o‘zgarishi kabi bo‘lsa bunday eritmalar ideal eritmalar deyiladi.

CHeksiz suyultirilgan eritmalarda erigan moddalar konsentratsiyasi cheksiz kichik bo‘ladi va bularda erituvchi ideal gaz qonunlariga bo‘ysinadi, erigan modda esa bo‘ysinmaydi, demak bu eritmalarda erituvchilar uchun ideal eritmalar uchun joiz bo‘lgan tenglamalarni qo‘llash mumkin.

Ideal eritmalar va cheksiz suyultirilgan eritmalar qonuniyatlariga bo‘ysinmaydigan eritmalar – noideal eritmalar deyiladi.