پایان نامه بررسی و مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی در محیط آبی


دنلود مقاله و پروژه و پایان نامه دانشجوئی

پایان نامه بررسی و مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی در محیط آبی مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۷۳  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود پایان نامه بررسی و مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی در محیط آبی نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 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)
* 2-3-2-1- تهیه محلول غلیظ اولیه دو جزئی NaCl + LiCl با نسبت مدلی (r=100)
* 2-4  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)
* 2-6-4-2    روش تعیین ضرایب میانگین فعالیت
* ۲-۶-۴-۳   تعیین پارامترهای در سیستم محلول یک جزیی NaCl
* 2-6-4-4  تعیین پارامترهای برهم کنش یونی مخلوط دو جزئی NaCl+LiCl با نسبت های مولی مختلف
* ۲-۷- نتیجه گیری
* جداول و نمودارها
* منابع

منابع

[۱] pitzer , k, Mayorga, G,’ “J.phys.chemistry” ,۱۹۷۳,۷۷,۱۹,۲۳۰۰,۲۳۰۸

[۲]pirzer , k“J.phys.chemistry”,۱۹۷۷,۱۰,۳۷۱-۳۷۲

[۳]Clegg, s, pitzer, “J. phys. Chem.” , ۱۹۹۲,۹۶,۳۵۱۳,۳۵۰

[۴]pitzer, k,Simonson, J,” J . phys. Chem”۱۹۸۶,۹۰,۳۰۰۵-۳۰۰۹

[۵]pitzer, k ,”J. phys chem.” ,۷۷,۲,۲۶۸-۲۷۷

[۶]Hildebrand, J.H., prausnitz, Scott,R.L ,”Regular and Related Solution” van norstrand  Reinhold . co , Newyork (1970)

[7]Rowlinson,J.S.,Swinton.F.L”.liquidmixtures”,۳rded.Butter worth&Co(1982)

[8]Berry.R.S;Rice, S.A; Ross,J; “J. physical chemistry” ,John wiley & Sons, Newyork 1980

[9]Barrow, G.M;” physical chemistry” ۴thed ;Mc Graw Hill( 1988)

[10] Levine, I.N;” phtsical chemisty”

[۱۱] Atkinz,p.W; “۳ physical chemistry”۵ed Oxford university press,1995

[12]Skoog,D; West,D.M; “Fundamentals of analytical chemistry”,۴ ed Holt- Saunders International( 1982)

[13]CASTELLAN,G.W;” plysical chemistry”,۱ ed Addison – Wesley publishing Co,( 1964)

[14]Pitzer K.S,Mayorga.G.”J.Sol.Chem”,1974,10,371

[15]Deyhimi.F,Ghalami.B,”J.of Electroanalytical Chemistry”2005

[16]Lewis  G.N,and Randal M.,Pitzer K.S”Phys.Chem” Mc Graw Hill,New York,1961

[17]Pitzer K.S,”J.Phys.Chem”197713,371

[18] Pitzer K.S,Simonson J.,”SJ.Phys.Chem”,1989,4,320

[19] Hovath,A.L.,(1985),”Handbook of Aqueous Electrolyte Solution”Ellis Horwood Series In Physical Chemistry.

[20] Harned,H.S.,Owen,B.B.,(1958)”Physical Chemistry Of Electrolyte   Solution”,Reinhold,N.Y.

[21] Deyhimi F;talanta,1999,50,1129                                                            .

[۲۲] Krus,P.,(1977),”Liquids and Solution Structure Dynamics”Marcel            Dekkerinc.,Ny.

[23]Malatesta F. Zaboni R.,”J.Sol.Chem”,1977,26,791

[24] Barrow, G.M;” physical chemistry” ۵thed ;Mc Graw Hill( 1988)

[25] Robinson,R.A.,Stokes,R.H.,(1959),”Electrolyte Solution”,                                                                         Butterworths Scentific,London.

[26]Parsafar G.A;Mason E.A;”J.Phys.Chem”,1993,97,35,9048

[27] Chen C.C,Eva L.B,A.I.Ch.E.J.,1986,32,444

[28] Chen.C.C,Brit.H.I,Boston.J.F,Evans.L.B.A.I.Ch.E.J,1982,28,588 

[۲۹] Pitzer,K.S.,(1979),”Activity Coefficient of Electrolyte Coefficient” Eeditd by Pytkowitcz,R.M.,CrC.Press.

[30] Walter,j.,Wu.Y-C.,(1972),J.Phys.S.Chem.Ref,Data,1,4,1047

[31] .Scatchard,G.,Prentiss.S.S.,(1934),George Scatchard and S. S. Prentiss, 56, 2314

[32] Lee,L.L.,(1988),J.Chem.Phys.,78,5270

[33] Guggenhaim,E.,(1935),Phi,Mag.,19,313.

[34] Chiristenesen,C.,Sander,C.B.,Frdenslund,A.,Rasmussen,P.,(1983),

Fluid Phase Equilibria,13,279.

[35] Chorng,S.,Hirata,S.,F.,(1997),101,3209

[36]  Samoilov,O.Ya.,(1965),”Stracture of Electrolyte Solution and The Hydration of Ions”,Consultants Bureau Enterprise INC.,N.

[37] Harvey,A.H.,Copeman,T.W.,Prausnitz,J,M.,(1988),J.Phys.Chem.,92,

,64,32,

[38] Stokes,R.H.,Robinson,R.A.,(1948),J.Amer.Chem.Soc.,70,1870.

[39] Zemaitis,J.F.,Clark,D.M.,Rafal,M.,(1986),”Handbook of Aqueos    Electrolyte Thermodynamics”Dipper,AIChE Publiation.N.Y.

[40] Zemaitis,J.F.,Clark,D.M.,Rafal,M.,(1986),”Handbook of Aqueos Electrolyte Thermodynamics”Dipper,AIChE Publiation.N.Y.

[41] Meissner,H.P.,(1980),”Thermodynamics of Aqueous Systems With Industirial Appilcations”,edited by Newman,S.A.,Acs Sym Posium

[42]Gering.K.L.,(1964),J.Amer.Chem.Soc.,86.127.

[43]  پایان نامه دوره کارشناسی ارشد,سلامت,رحمن,زیر نظر دکتر دیهیمی,دانشگاه شهید بهشتی۲۰۰۳

  [۴۴]طر ح پژوهشی,دانشگاه شهید بهشتی ,گروه شیمی مجری طرح فرزاد دیهیمی,یک روش جدید ضرایب گزینش پذیری الکترود های یون گزین

چکیده

در این رساله ، مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتیNaCl(m1)+LiCl(m2)  در محیط آبی و در محدوده غلظتی ۰٫۰۱ مول بر کیلوگرم تا حدود محلول های الکترولیتی اشباع شده ، بوسیله روش پتانسیومتری در دمایoC  ۲۵ مورد بررسی قرار گرفت . انحراف از ایده آلیته برای این مخلوط دوتایی الکترولیتی با تعیین ضرایب میانگین فعالیت  NaCl(m1)در یک سل گالوانی بدون اتصال مایع و با استفاده از یک الکترود یون گزین آمونیوم (Na+ ISE) با غشاء پلیمری حاوی آیونوفور سدیم  )( بهمراه یک الکترودAg/AgCl  مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی با مدل سازی این سیستم الکترولیتی بر اساس مدل نیمه تجربی برهمکنش یونی Pitzer، با جمع آوری و ثبت رایانه ای داده های پتانسیومتری برای چهار سری مخلوط الکترولیتی این نمک ها (با کسر های مولالی : , ۱۰, ۵۰, ۱۰۰ ۱r =m1/m2 =) در در قدرت های یونی یکسان  الکترولیتی  قدرت های یونی یکسان انجام گرفت.  بدین ترتیب با تطابق داده های پتانسیومتری و مدل نظری و با استفاده از روش نموداری Pitzer و همچنین با بهره گیری از روش محاسباتی تکرار، پارامترهای مختلف مربوط به ضرایب ویریال ببرای هر سی باشد.بوط به رقت های بالاتر ، د ، نتایج حاصله و روش ارائه شده با در نظر گرفتن گزینش پذیری این نوع الکترود ها وسررای برهمکنش های یونی دوتایی و سه تایی (,  و) برای نمک خالص NaCl و بویژه پارامترهای مختلف مخلوط الکترولیتی مورد نظر برای بر همکنش های یونی دوتایی (θNa,Li) و سه تایی )  (ΨNa,Li,Clبدست آمد. نتایج پتانسیومتری بدست آمده به خوبی با نتایج مشابه محاسباتی که براساس روش های فشار بخار (توسط Pitzer و همکاران) و نتایج حاصله از روش رطوبت سنجی (که توسط   Guendouziو همکاران) گزارش شده است ، توافق دارد. با توجه به این نکته که استفاده از این نوع الکترودها برای مطالعه تجربی چنین سیستم های حاوی مخلوط الکترولیتی فقط در این آزمایشگاه انجام گرفته است ، نتایج حاصله و روش الکتروشیمیایی ارائه شده با این نوع الکترود ها در بررسی ترمودینامیکی چنین مخلوط های الکترولیتی که دارای مزایایی چون سرعت اندازه گیری بالا و امکان دستیابی به نتایج مربوط به رقت های زیادتر را دربرمیگیرد ، میتواند بعنوان یک روش قابل توجه در بررسی ترمودینامیکی مخلوط های الکترولیتی قلمداد گردد.

مقدمه

کمتر کسی است که از اهمیت محلولها غافل باشد تمام مواد برای اینکه جذب بدن شوند باید بصورت محلول درآیند تا بتوانند از غشاء سلول عبور نمایند. همچنین طبیعت اطراف ما براساس انحلال و عدم انحلال مواد شکل گرفته است .

تاریخ گسترده شیمی بر اهمیت فوق العاده پدیده حلالیت گواهی می دهد . طبیعت اسرار آمیز محلولها، فلاسفه با ستان را به تفکر واداشت کیمیاگران قرون وسطی در جستجوی طلا و زندگانی ابدی بودند از اینرو علاقمند به تهیه آب حیات و حلال جهانی[۱] بودند.

با گذشت زمان و با افزایش علم بشر، علوم و اعتقادات خرافه ای جای خود را به دانش منطقی و بر مبنای واقعیت داد . اما با این وجود با توسعه علم شیمی از اهمیت موضوع کم نشد و شیمیدانان همیشه و در همه جا با مسائل مربوط به حلالیت مواجه می شوند. آنها از تفاوت حلالیت مواد، در فرآیندهای جداسازی و خالص سازی بهره می گیرند و روشهای تجریه ای آنها تقریبا به طور کامل بر ان استوار است. اغلب واکنشهای شیمیایی در فاز محلول انجام می شود و تحت تاثیر حلالیت اجزاء درون محلول قرار دارد. نیروهای جاذبه و دافعه ای که حلالیت یک گونه در فاز مایع یا جامد را تعیین می کنند هر نوع تعادل فازی بین دو یا چند جزء را کنترل می کنند . محلولهای الکترولیت بدلیل اهمیتی که دارند توجه شیمدانان را به خود معطوف داشته اند .

فارای، نخستین شخصی بود که واژه الکترولیت رادر مورد ترکیباتی که محلول یا مذاب آنها رسانای الکتریسیته است به کار برد و واژه های دیگری از قبیل یون، کاتیون، آنیون و غیره را در الکتروشیمی رایج ساخت و بعد از او آرنیوس به مطالعه و بررسی خواص محلولهای الکترولیت پرداخت و نظریه نسبتﴼ دقیق و روشنی را در مورد در رفتار الکتریکی محلولهای الکترولیت بیان نموده و به این ترتیب که واحدهای اجسام الکترولیت در موقع حل شدنشان در آب، به دو یا چند ذره دارای بار الکتریکی تقسیم می شوند و این ذرات باردارد که یون نام دارند عهده دار رسانش الکتریسیته در محلول هستند. تا سال ۱۹۲۰ معلوم شده بود که رفتار الکترولیتها در غلظتهای کم از محلول های غیر الکترولیت متفاوت است .

در سال ۱۹۲۰ میلنر[۲] به صورت تئوری توضیح داد . که علت این تفاوت نیروهای بابرد بلند می باشد. در سال ۱۹۲۳ دبای – هوکل توضیح ساده ای را ارائه دادند که با در نظر گرفتن نیروهای برد بلند بین یونها بدست آمده بود . سپس نظریه پردازهای زیادی، مسئله یک الکترولیت را با دقت زیادمورد بررسی قراردادند و قانون حدی دبای-هوکل را تصحیح کردند. حتی بعضی از این نظریه ها برای توضیح رفتار محلولهای الکترولیت غلیظ به کار رفت. پیشرفتهای مهم در این زمینه درحدود ۵۰ سال گذشته بوده است، که حتی در مورد الکترولیتهای مخلوط، تا غلظتهای نسبتا بالا نیز نظریه هایی ارائه گردید. گوگنهایم معادله دبای- هوکل را برای غلظتهای بالا اصلاح کرد. در سال ۱۹۷۳ پیترز مدل جامعی را برای پیش بینی ضرایب فعالیت الکترولیتها ارائه داد . سپس دانشمندان زیادی از جمله چن ، لی، سون، سیمون، کوپمات و بلوم و ورا این کار را برای پیش بینی نظری ضرایب فعالیت ادامه دادند. علاوه بر این روشهای نظری، روشهای تجربی نیز برای اندازه گیری ضرایب فعالیت وجود دارد . مانند افزایش نقطه جوش، کاهش نقطه انجماد محلول نسبت به حلال، کاهش فشار بخار حلال، فشار اسمزی. که میزان تغییر این خواص در محلولهای الکترولیت چند برابر محلولهای غیر الکترولیت با مولالیته های یکسان است.

سوال اساسی در مورد انحراف از ایده آلی در محلولهای الکترولیت بر پایه نیروهای بین ذرات است لذا در شروع بحث در فصل اول به معرفی نیروهای بین ذره ای و نحوه ای عملکردشان می پردازیم، سپس در مورد انواع محلولها در روابط ترمودینامیکی حاکم بر آنها شرح مبسوطی خواهیم داد ودر آخر مدلهای ارائه شده برای تعیین ضریب فعالیت و روشهای تجربی اندازه گیری ضریب فعالیت را می آوریم. و در فصل دوم نحوه استفاده از روش پتانسیومتری برای تعیین ضرایب میانگین فعالیت برای مخلوط الکترولیتها  و تعیین پارامترهای بر هم کنش یونی دوتایی و سه تایی   برای مخلوط الکترولیت مورد نظر شرح خواهیم داد .

 نیروهای بین ذره ای

اصولا محلولها بر پایه تفاوت در برهم کنشهای بین ذره ای دسته بندی می شوند .

آگاهی از این برهم کنش های بین ذره ای در بسیاری از روشهای محاسباتی (مانند شبیه سازی مونتی  کارلو و شبیه سازی دینامیک مولکولی) و روشهای نظری برای محاسبه ضرایب فعالیت ضروری است.

در این فصل در مورد برهم کنش های «بلندبرد» و «کوتاه برد» و تاثیر آنها در خواص ترمودینامیکی محلولها توضیحاتی ارائه می گردد.

   ۱-۱-۱ برهم کنش های بلندبرد

اساسا نیروهای بلندبرد، بین ذرات یونی وجود دارند . نیروهای بلندبرد ماهیت الکتروستاتیکی دارند و متناسب با عکس مربع فاصله بین ذرات می باشند .[۱۹,۲۰,۲۱]

از آن جائیکه این نیروها در فاصله های زیاد هم موثر هستند، به نیروهای بلندبرد موسوم هستند. در محلول های رقیق می توان فقط نیروهای با برد بلند را در نظر گرفت و از تاثیر نیروهای دیگر صرفنظر کرد. نیروهای القایی و نیروهای پراکندگی و نیروهای شیمیایی از نوع نیروهای بلندبرد هستند.[۲۲]

۱-۱-۲            برهم کنشهای کوتاه برد

این نیروها مابین ذرات یونی و نیز ذرات مولکولی وجود دارد، نیروهای جاذبه لناردجونز معمولا با معکوس توان ششم یا بالاتر از فاصله رابطه دارند و نیروهای دافعه لناردجونز هم چون در فواصل کوتاه بین ذرات (یعنی با معکوس توان دوازدهم یا بیشتر فاصله) عمل می کنند، بنابراین این نیروها هم در دسته نیروهای کوتاه برد قرار می گیرند.

همچنین پیوندهای هیدروژنی نیز جزء نیروهای کوتاه برد هستند .

اهمیت نیروهای کوتاه برد به غلظت حل شونده، بستگی دارد در محلولهایی با غلظت بالا از نمک نیروهای بابرد کوتاه از اهمیت زیادی برخوردار است. در صورتی که در غلظتهای پایین از وجود چنین نیروهایی در مقابل نیروهای بلندبرد می تواند صرفنظر کرد. مدلهای مختلفی که برای بیان خواص ترمودینامیکی محلولهای الکترولیت ارائه شدند، در بعضی موارد هر دو این نیروها (مانند مدل پیترز) و در مواردی نیز فقط نیروهای بلندبرد (مانند مدل دبای- هوکل) در نظر گرفته شده اند. اما بهترین نتایج از مقایسه با نتایج تجربی با در نظر گرفتن هردو این نیروها بدست می آید.

 ۱-۲  محلول ها و روابط ترمودینامیکی آنها

محلولها از یک دیدگاه به سه دسته تقسیم می شوند. ۱- محلولهای ایده آل ۲- محلولهای غیر ایده آل (حقیقی) ۳- محلولهای با قاعده[۳] . از دیدگاه دیگری می توان محلولها را به دو دسته تقسیم کرد: ۱- محلولهای الکترولیت ۲- محلولهای غیر الکترولیت که می توان گفت محلولهای غیر الکترولیت در وقتهای زیادی بصورت ایده آلی رفتار می کنند از اینرو به آنها محلولهای رقیق ایده آل می گویند (البته وجود محلولهای ایده آل تصوری بیش نیست) در واقع محلولهای الکترولیت به دو دسته ایده آل و غیر ایده آل تقسیم بندی می شوند . محلولهای الکترولیت همواره در دسته محلولهای غیر ایده آل قرار می گیرند.

  ۱-۲-۱  محلول ایده آل

محلول ایده آل مزایایی مشابه با مزایای  مفهوم گاز ایده آل دارد درست همانگونه که قانون ایده آل برای توصیف رفتار گازهای حقیقی به عنوان یک تقریب اولیه به کار می رود، قوانین محلول ایده آل نیز برای توصیف محلولهای حقیقی درمحدوده غلظتی معینی و با تقریب به کار می رود. محلول ایده آل محلولی است که در آن فعالیت یک جزء با کسر مولی اش در محدوده کامل غلظتی برابر است .۱[۱۱]

 

 ۱-۲-۲  روابط ترمودینامیکی محلولهای ایده آل


[۱] Universal salvent

[2] milner

[3] regular . solution

[4] Gibbs – Duhem equation

 

65,000 ریال – خرید

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید. 

 

 

مطالب پیشنهادی:
برچسب ها : , , , , , , , , , ,
برای ثبت نظر خود کلیک کنید ...

براي قرار دادن بنر خود در اين مکان کليک کنيد
به راهنمایی نیاز دارید؟ کلیک کنید


جستجو پیشرفته مقالات و پروژه

سبد خرید

  • سبد خریدتان خالی است.

دسته ها

آخرین بروز رسانی

    شنبه, ۲۹ مهر , ۱۳۹۶

اولین پایگاه اینترنتی اشتراک و فروش فایلهای دیجیتال ایران
wpdesign Group طراحی و پشتیبانی سایت توسط دیجیتال ایران digitaliran.ir صورت گرفته است
تمامی حقوق برایbankmaghale.irمحفوظ می باشد.