Физико-химический анализ жидких систем.

Представления о структуре однокомпонентных жидкостей в высшей мере степени неопределенные. Структура жидких растворов представляет еще более сложную проблему. Очевидно, что в этом случае в бинарной системе должен происходить постепенный переход от структуры одного компонента к структуре сольватов и затем к структуре второго компонента.

В твердых растворах полная смешиваемость компонентов происходит только тогда, когда компоненты имеют сходное пространственное расположение атомов или ионов и близкие размеры структурных единиц. При ограниченной растворимости сохраняется структура растворителя, в которую путем внедрения или замещения входят атомы или ионы растворенного вещества.

Для ФХА жидких систем особенно важен принцип непрерывности – при непрерывном изменении параметров, выражающих состояние системы, ее свойства изменяются непрерывно при условии, что не возникают новые фазы и не исчезают старые.

Наличие разрыва на зависимости состава системы от какого-то параметра (Т, состав) или наличие разрыва на производной этого свойства означает наличие фазового превращения в системе.

Применение этого принципа для интерпретации экспериментальных данных нередко представляет существенные трудности. Известно, что любую кривую можно представить как состоящую из прямолинейных участков. Поэтому не всегда можно однозначно утверждать, что зависимость представляет непрерывную кривую.

Жидкие системы могут быть как гомогенными, так и гетерогенными. В случае гомогенных систем задачей ФХА является исследование образования ассоциатов и комплексов в растворах, а также возможное изменение структуры жидкости. Эти процессы хорошо известны в твердом состоянии. Возможность существования их в жидкости следует из близости жидкости и твердого тела.

Для ФХА систем часто используется псевдомольные экстенсивные параметры. Если система состоит из (na) молей компонента А и (nb) молей компонента В, то по назначению (у) экстенсивного параметра данной системы можно рассчитать его мольное значение (Y):

Y = y/(na + nb) (16)

Если в системе происходит реакция А + В = АВ, то число молей в системе:

N = n´a + n´b + n´ab, (17)

где nґa и nґb – число молей А и В, не вступивших в реакцию. Мольное значение параметра в этом случае будет:

Y = y/(n´a + n´b + n´ab). (18)

Как правило, nґab не известно, поэтому расчет мольных свойств в системе проводится по первому уравнению (16). Тогда такие свойства называются псевдомольными.

Все свойства системы можно разделить на 3 группы:

1) Аддитивные - свойства, которые в идеальном бинарном растворе подчиняются уравнению

Y = yaСa + ybСb.

Y – свойство системы; ya и yb – свойства компонентов, Сa и Сb – концентрат компонентов; с (мольные %, вес %, объемные доли).

В зависимости от способа выражения концентрации свойства могут быть мольно-аддитивными, масс-аддитивными, или объемно-аддитивными.

2) Условно - аддитивные свойства, которые более или менее определяются по свойствам компонентов. Тогда расчет проводится по уравнению

Y = yaf(Сa) + ybf(Сb) .

Вид функции f (Ci) подбирается обычно эмпирически и в него не вкладывается обычно какой либо физический смысл.

3) Неаддитивные – свойства системы, которые не находятся в связи с величинами свойств компонентов или не имеют смысла для отдельных компонентов (теплота смешения).

При анализе зависимости состав-свойство часто используются диаграммы Δy – C, где Δy = уэксп – уадд. На этих кривых более четко выявляется аномальный ход зависимостей состав-свойство, что позволяет делать выводы о характере взаимодействий в системе.

Основные типы реакций, протекающих в жидких системах

1)Ассоциативно-диссоциативные процессы:

Ассоциированная молекула растворенного вещества Ах при растворении в растворителе S может претерпевать молекулярную диссоциацию: Ах = …хА.

Молекулярная ассоциация может быть обусловлена как электростатическим, так и диполь-дипольным взаимодействием между молекулами, входящими в состав ассоциата.

Молекула ассоциата (Ах) возникает за счет различных типов связей, наиболее часто встречаются водородные связи (Н-связи).

Другое по теме

Инфразвук
В течение последних десятилетий резко возросло количество разного рода машин и других источников шума, распространение портативных радиоприемников и магнитофонов, нередко включаемых на большую громкость, увлечение громкой популярной музыкой. Отмечено, что в городах каждые 5-10 лет уровень шума возрастает на 5 дБ (дециб ...

Синергетика и системный синтез
Синергетика в контексте культуры Опыт в развитии междисциплинарных исследований научное сообщество накопило небольшой. Развитие кибернетики имеет только полувековую историю, а возраст синергетики -всего три с небольшим десятилетия. Поэтому у нас нет возможности, как у умудренных жизнью мэтров, пользоваться оборот ...