Metallurgiya asoslari

Suvda moddalarning erishining standart termodinamik xarakteristikasi (T=298K, r=101,3kPa)

Eriydigan Moddalar		^0er, kJ/mol	S^0er, J/Kmol	ΔG^0er, kJ/mol
1	NH4NO3	+27,1	+110,2	-6,3
2	NaCl	+3,77	+43,5	-9,2
3	KCl	+17,2	+74,9	-5,0
4	KNO3	+34,9	+115,2	+0,5
5	KOH	-55,6	+31,5	-65,0
6	CO2	-19,4	-98,2	+8,4
7	CO(NH2)2	+15,1	+71,1	-5,9
8	CH3COOH	-1,3	+20,1	-7,1

Ideal eritma hosil bo’lishida Gibbs energiyasining o’zgarishi quyidagi formula bilan hisoblanadi (ifodalanadi):
ΔG = nRT (N_AlnN_A+N_BlnN_B)
N_A, N_B – erituvchi va erigan modda molyar hissalari
N_A, N_B<1 bo’lgani uchun lnN_A, lnN_B<0 yani, manfiy qiymatga ega va
ΔG<0 bo’ladi.
Entropiya o’zgarishi esa
ΔS = - nR (N_AlnN_A+N_BlnN_B) bo’yicha hisoblanadi.
N_A, N_B<1 bo’lgani uchun ΔS >0 bo’ladi.
SHunday qilib, eritmalar hosil bo’lishi o’z-o’zidan sodir bo’ladigan jarayon bo’lib, bunda sistemaning Gibbs energiyasi kamayadi va entropiyasi ortadi.
Eritmalar hosil bo’lishining molekulyar-kinetik sharti diffuziya bilan belgilanadi. Eritmada erigan modda molekulalarining bir tekisda tarqalishi diffuziya deyiladi. Diffuziya erigan modda eritmaning hamma qismlarida bir tekisda tarqalguncha davom etadi.
Erish vaqtida erigan moddaning zarrachalarining (molekula, ion) bir qismi eritmaga otsa, bir qismi qaytatdan eriyotgan moddaga otadi. Kontsentratsiya ortishi bilan keyingi jarayon kuchayadi. Natijada ayni haroratda erigan modda kontsentratsiyasi doimiy bo’lib qoladi, yani eritmaga otayotgan va eritmadan vaqt birligida qayta kristallanayotgan zarrachalar soni tenglashadi. Toyingan eritma hosil bo’ladi va dinamik, muvozanat yuzaga keladi – ΔG=0

bo’ladi. Bunda entalpiya va entropiya omillari tenglashadi:
H = TS
Bunda erishilgan toyingan kontsentratsiya - ushbu moddaning eruvchanligidir. Moddaning u yoki bu erituvchida erish qobiliyati eruvchanlik deyiladi.
Eruvchanlik erituvchi va erigan modda tabiatiga, haroratga, bosimga, eritmada boshqa moddalar borligiga bog’liq.
Agar eritma kontsentratsiyasi toyingan eritma kontsentratsiyasidan yuqori bo’lsa, hosil bo’lgan eritma ota toyingan eritma bo’ladi. Bunday eritma beqaror muvozanatda bo’ladi - ΔG>0
. Bunday eritma o’z-o’zidan yoki ozgina tashqi tasir (silkitish, kristallar tashlash va b.) natijasida toyingan eritmaga xos chin muvozanat ho’latiga otadi ΔG=0
.
SHuni takidlash lozimki, harorat ortsa, entropiya omilining hissasi ortib, erish yaxshilanadi.
Gazlar suyuqliklarda eriganda sistemaning entropiyasi pasayadi S<0
. CHunki eriydigan modda tartibsiz ho’latdan (xajm katta) tartibli ho’latga otadi. Buni yuqoridagi jadvaldagi CO₂ ning S⁰_er misolida korish mumkin. SHu sababli haroratning pasayishi gazlarning erishini yaxshilaydi.
SHunday qilib, termodinamik malumotlar erish o’z-o’zidan sodir bo’ladimi yoki yoqligini oldindan aytish imkonini beradi.
Eritmada erigan modda molekulalari bilan erituvchi molekulaiari orasida fizikaviy va kimyoviy o‘zaro ta’siriar bo'lgani sababli eritmaning ossa lari erigan moddaning va toza erituvchining xossaJaridan farq qiladi. Hundan lashqari, eritmada erigan modda miqdori ko‘p, ya’ni eritmaning konsentratsiyasi yuqori bo'lsa, erigan modda molekufalarining bir-biri bilan o'zaro ta’siri ham kuchli bo‘fib, bu ham eritmaning xossaiarini .mchagina o‘zgititkib yuboradi va ulami o'rganish qiyinJashadi. Shu tababli eritmalaming ko‘p xossalari suyultirilgan eritmaiarda o'rganilgan va eritmalarga Biror moddaning bitta erituvchida ikki xil konsentratsiyali eritmasidan olib, ularning o'zaro yarimo‘fJca2gich parda (to‘siq) bilan ajratilsa, bunday parda erituvchi molekulalarim o^kazib, erigan modda lolekulalarini tutib qoladi. Ko‘p hayvon va o‘simlik to‘qimalari ana unday parda vazifasini o‘tav oladi.
Eritmalar bir-biridan yarimo‘tkazgich parda yordamida ajratilganda erituvchi molekulaiari past konsentratsiyali eritmadan yuqori konsentratsiyali eritmaga o'ta boshlaydi. Aslida erituvchi yuqori konsentratsiyali utdun past konsentratsiyali eritmaga o'tadi. Lekin bunda juda oz molekulalar o’tganligisababli uni hisobga olmasa ham bo’ladi.
Erituvchining parda orqali eritmaga o‘tishi osmos hodisasi deyiladi. Erituvchi molekulalari yuqori konsentratsiyali eritmaga o‘tishiga qarshilik uchun yetarli qandaydir bosim bilan ta’sir qiladi, ana shu bosim deyiladi.
Tajribalarning ko‘rsatishicha, juda suyultirilgan eritmalarda osmotik bosim erigan moddaning konsentratsiyasi (S)ga va mutlaq harorat (T) ga to’g’ri proportsional bo’ladi:

Bunda, R- universal gaz doimiysi. Bu tenglama ideal gazlarning holat
Tenglamasiga (PV = nRT) juda o’xshaydi, faqat R o’rniga va o'rniga eritymaning konsentratsiyasi C olingan. Bu tenglama Vant-Goff qominining tcnglamasi bo'lib, u quyidagicha ta’riflanadi:
Suyultirilgann eritmada erigan modda shu haroratda gaz hoiida bo'lib, eritma egallagan hajmni egallaganda qancha bosimni ko'rsatsa, eritmaning osmotik bosimi shu bosimga teng bo‘ladi.
Osmotik bosimning yuqorida keltirilgan tenglamasi elektrolitik dis- sotsialanishga uchraydigan barcha suyultirilgan eritmalar uchun mos ke- ladi. Osmotik bosimi bir xil bo'lgan eritmalar izotonik eritmalar deyi- ladi.
Har qanday konsentratsiyali ideal eritmalaming osmotik bosimi quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi:
(5.1)Yoki (5.2)

bunda, v — erituvchining molar hajmi;

P₀ — toza erituvchining bug’ bosimi:
x₂ — erigan moddaning mol qisnri.
Suyultirilgan ideal eritmalaming osmotik bosimini aniqlash uchun Mendeleev- Klapeyron tenglamasidan keltirib chiqarilgan Vant-Goff tenglamasi dan foydalaniladi:
(5.3)
bunda, G — eritmaning molar konsentratsiyasi.
Real eritmalaming osmotik bosimini hisoblashda (5.1) formulaga osmotik koeffitsiiyent (g) kiritilgan:

Osmotik bosim qiymatlaridan foydaJanib, real eritmalardagi erituvchining kimyoviy potensiali quyidagi formuladan. aniqlanadi:
(5.4)
bunda, x — erituvchining mol qismi.