ФИЗИКА ЖӘНЕ ХИМИЯ КАФЕДРАСЫ ________Аналитикалық және физколлоидтық Химия_______________
№2_ Дәріс
Химиялық потенциал жүйедегі басқа компоненттердің моль сандары және сәйкес параметрлері тұрақты болғанда сипаттамалық функциялардың бір компоненттің моль саны бойынша дербес туындысына тең
Химиялық потенциал жүйедегі басқа компоненттердің моль сандары және сәйкес параметрлері тұрақты болғанда сипаттамалық функциялардың бір компоненттің моль саны бойынша дербес туындысына тең
Химиялық потенциал. Гиббс және Гельмгольц энергиялары арқылы процестің өздігінен жүруін және жүйеде тепе-теңдік күйдің орнауын анықтауға болады.
Бұл энергиялар заттың мөлшеріне байланысты.
Мұндай тәуелдік химиялық потенциал арқылы анықталады.
Химиялық потенциал жүйе құрамындағы компоненттердің концентрацияларына және парциалдық қысымдарына байланысты.
Химиялық потенциал () интенсивтік параметр, ол процестің жүру бағытын анықтайды.
Процесс химиялық потенциалдың көп жағынан аз жағына қарай, яғни химиялық потенциалдың кему бағытында жүреді.
Химиялық потенциал жүйедегі басқа компоненттердің моль сандары және сәйкес параметрлері тұрақты болғанда сипаттамалық функциялардың бір компоненттің моль саны бойынша дербес туындысына тең.
Изобаралық-изотермиялық процестер үшін:
Екі компонентті жүйе үшін
Химиялық потенциал μi = μ0i + RTlnC
Реал газдар үшін парциалдық қысымның орнына фугитивтікті (ұшқыштықты) f қолданады.
Фугитивтік деп идеал газ сияқты қасиет көрсететін реал газдың қысымын айтады:
f I – парциалдық фугитивтік; I – фугитивтіктің парциалдық коэффициенті;р I – i – компонентінің парциалдық қысымы.
Фугитивтік – идеал газдардың химиялық потенциалын есептеуге арналған теңдеуді реал газдар үшін пайдалану үшін парциалдық қысымның орнына қолданылатын шама.
Реал ерітінділерде концентрацияның орнына активтікті (а) қолданады.
Активтік – идеал ерітінділерге арналған термодинамикалық теңдеулерді реал ерітінділер үшін қолдануға пайдаланылатын концентрация шамасы. Активтіктің өлшем бірлігі концентрация:
а = а *с; а= а /с мұндағы а – активтік коэффициенті; с – реал ерітіндінің концентрациясы.
Химиялық потенциал үшін:
i = i o+RT ln a i = i o+ RT ln c i + RT ln i
Активтік деп реал ерітіндінің нағыз химиялық потенциалын анықтау үшін идеал ерітіндінің химиялық потенциалын есептеуге арналған теңдеуге қойылатын шама (концентрация мәні).
Мысал: Төменде келтірілген 25oC ерітіндінің үстіндегі су буының қант ерітіндісінің концентрациясына байланысын сипаттайтын мәліметтерден еріткіштің активтігін және активтік коэффициентін есептеңіз.
Шешімі: Судың ерітіндідегі мольдік үлесін есептейік.
X= (mcу/Mсу) / [mсу/Mсу + mқант/Mқант]
Судың активтігін мына теңдеумен есептейміз: a = pсу/P0.
Мұндағы Р0=23,75 мм.сн.бағ. - таза судың үстіндегі бу қысымы.
m (қант), моль/кг
0,000
0,200
0,500
1,000
2,000
Р (су буы), мм.снаб.бағ.
23,75
23,66
23,52
23,28
22,75
m (қант), моль/кг
0,000
0,200
0,500
1,000
2,000
Р (су буы), мм.сн.бағ.
23,75
23,66
23,52
23,28
22,75
X (су)
1,000
0,996
0,993
0,982
0,965
а (су)
1,000
0,996
0,990
0,980
0,958
(су) = a/X
1,000
1,000
0,997
0,998
0,993
μi шамасы берілген i - ші компоненттің моль санының i-ден басқа барлық компоненттердің тұрақты қысымында, температурасында және моль сандарында шексіз кіші dni шамасына өзгеруі нәтижесінде пайда болатын Гиббс энергиясының шексіз аз өзгеруін білдіреді. Бірақ dni шексіз аз болғандықтан және i-ден басқа барлық басқа компоненттердің моль саны өзгермейтіндіктен, i- компоненті жүйеге жүйенің тұрақты құрамымен қосылады деп санауға болады.
Көбінесе μi химиялық потенциалы қосылатын компоненттің
1 моліне жатқызылады, сондықтан химиялық потенциалдың физикалық мағынасын тұжырымдауға болады.
