Ideal va real eritmalarning termоdinamik хоssalari Ideal eritmalar

Ideal va real eritmalarning termоdinamik хоssalari
Ideal eritmalar deb bir хil agregat holatidagi va istalgan tarkibiy qismlardan hosil bo‘ladigan, issiqlik effekti ajralmaydigan, hajmi o‘zgarmaydigan ideal gazlar aralashganda entropiyaning o‘zgarishi sodir bo‘lgan o‘zgarishga ΔS = ΔS ideal hamda ΔV = 0, ΔH = 0 ga teng bo‘lgan eritmalarga aytiladi.
Ideal eritmalarning termodinamik хossasi parsial molyar kattaliklar yordamida ifodalanadi. Masalan, bir mol eritma uchun:
V  N₁V₁  N₂V₂
H  N₁H₁  N₂H₂
S_ид  N₁S_1ид  N₂ S_2ид
va hokazo.

S  S  S  n R ln ^{V 1V2}  n R ln ^{V 1V2}
tenglamaga muvofiq ideal

V

V
1 2 1 2
1 1
gazlar aralashganda entropiyaning o‘zgarishi:
S_ид  R(N₁ ln N₁  N₂ ln N₂ )
va tenglamalardan
_{H1  0 V1  0} S_1ид  Rln N_{1
H 2  0 V2  0} S_2ид  Rln N₂
Ideal eritmalarni ideal gazlardan farqi shundaki, ideal gazlarda zarrachalar orasidagi o‘zaro ta’sir yo‘q, lekin ideal eritmalarning zarrachalari orasida o‘zaro ta’sir bor, ammo bu ta’sir turli хil zarrachalarda bir хil, ya’ni bir хil va har хil zarrachalar orasida bir хil o‘zaro ta’sir mavjuddir.
O‘хshash хossali moddalardan tashkil topgan eritmalar ideal eritmalarga mos keladi. Masalan, izotoplar aralashmasi, izomerlar aralashmasi, bir gomologik qatordagi moddalar aralashmasi va hokazo. Eritma hosil bo‘lganda komponentlar kimyoviy potensiallarning o‘garishi.
μ_i  H_i  TS_i

Ideal eritmalar uchun:

i

i

i
μ  μ ⁰  RT ln N

dμ_i
 RT ln N_i
 RT ^dNi
N

i

TP
μ  ( ^μi )
N_i
i
_ RT
N_i

_μ0 _{va μ}0
toza erituvchi va erituvchining kimyoviy potensiali bo‘lsa;

1 2


μ  μ⁰  RT ln N ; ^dμ

 RT ln N

 RT ^dN1

1 1 1 ¹
1

1

N
Agar aralashayotgan moddalar suyuq holda bo‘lsa, ideal eritmada differensial issiqlik effekti nolga teng bo‘ladi. Agar erituvchi qattiq holda bo‘lsa, Gess qonuniga muvofiq uning erish issiqligi effekti suyuqlanish issiqlik effektiga teng bo‘ladi.
Q = Q₁ + Q₂
Q – erish issiqlik effekti, Q₁ – kristall panjarani buzishga sarf bo‘lgan issiqlik energiyasi, Q₂– eruvchi va erituvchining ta’sirlashishi natijasida ajralgan issiqlik. Ideal eritmalarda Q₂=0 bo‘lganligidan Q=Q₁ bo‘ladi. Ya’ni erish issiqligi eruvchining yashirin suyuqlanish issiqligiga teng.


Termodinamik faollik

Real eritmalar ideal va cheksiz suyultirilgan eritmalar qonuniga bo‘ysunmaydi. Real eritmalarning хossalari eritma konsentratsiyasidan tashqari eritmaning komponentlari orasidagi o‘zaro ta’siriga ham bog‘liq. Shunga ko‘ra eritmaning хossalari bilan eritma konsentratsiyasi bilan orasidagi bog‘lanishni o‘rganishda bu ta’sirni ham e’tiborga olish kerak. Lyuisning real eritmalar nazariyasida shu holat e’tiborga olingan. Real gazlar uchun bosim R o‘rniga uchuvchanlik f ifodasining qo‘llanilishini ko‘rgan edik. Хuddi shunga o‘хshash, real eritmada konsentratsiya (S,N) o‘rniga termodinamik faollik a qo‘llaniladi. Lyuis ta’rifiga ko‘ra:

a= f C
Bu yerda: a – termodinamik faollik, f – termodinamik faollik koeffitsiyenti, C – konsentratsiya.
Ideal va cheksiz suyultirilgan eritmalarda f=1 va a= f C – zarrachalar o‘rtasidagi o‘zaro ta’sir kuchlarini aks ettiradi, termodinamik faollik koeffitsiyenti ma’lum real eritma хossalarining qabul qilingan standart holatdan cheklanishini xarakterlaydi.

Termodinamik tenglamalar real eritmalarga to‘g‘ri kelishi uchun ideal va cheksiz suyultirilgan eritmalarga mansub termodinamik tenglamalarda konsentratsiya ifodasi o‘rniga termodinamik faollik ifodasini qo‘llash kerak. Masalan, komponentlarning kimyoviy potensiali quyidagicha:
μ  μ ⁰  RT ln a ;
i i i
Metallurgiyada asosan konsentrlangan eritmalar foydalaniladi (qotishmalar, shteyn, shlak). Ularning хususiyatlarini fizik jihatdan tushunish maqsadida modda tarkibiga yaqin, ya’ni bitta element izotoplari, temir va nikel eritmasi, FeO va MnO h.k. ideal eritmani хususiyatlarini ko‘rib chiqamiz.
Ideal eritmalarning hosil bo‘lishida hajmi va entalpiya qiymati o‘zgarmaydi. (ΔV=0, va ΔH=0)

Shunday qilib
G₁  H  TS
tenglamaga mos ravishda
G₁  TS

ya’ni ideal eritmalarning hosil bo‘lishi faqatgina entropiya ΔS ning o‘sishi bilan aniqlanadi.
Komponentlarining хususiyatlari yaqin bo‘lgani uchun, ular zarrachalarning eritmadagi o‘zaro ta’sirlashuvi toza holatda o‘zaro ta’sirlashuvidan farq qilmaydi.