Çözelti Termodinamiği Yrd. Doç. Dr. Abid USTAOGLU
1.Çözeltilerin termodinamik özellikleri
1.4.1. Bir Çözeltinin Oluşumunun Serbest Enerji Değişimi Saf bir i maddesi, T sıcaklığında 𝑃 𝑖 0 denge buhar basıncına (DBB) sahiptir. Bu madde bir çözeltide iken T sıcaklığında daha düşük bir DBB olan Pi değerine sahip olur. Bu olayı 3 adımda düşünebiliriz. 1.Adım (a): T sıcaklığında 𝑃 𝑖 0 basıncında 1 mol i yoğun fazının i buhar fazına buharlaşması. 2.Adım (b): T sıcaklığında 1 mol i buharının basıncının 𝑃 𝑖 0 dan Pi değerine azalması. 3.Adım (c): 1 mol i buharının Pi buhar basıncında ve T sıcaklığında çözelti şeklinde yoğunlaşması. Saf bir i ile çözeltideki i arasındaki molar serbest enerji arasındaki fark
1.4.1. Bir Çözeltinin Oluşumunun Serbest Enerji Değişimi Ancak olay dengede iken olayın tamamı G(b) değerine eşittir. veya Sabit T ve P de A maddesinin nA molü ile B maddesinin nB molü bir çözelti yapmak üzere karıştırılırsa, Karışımdan önceki serbest enerji = Karışımdan sonraki serbest enerji =
1.4.1. Bir Çözeltinin Oluşumunun Serbest Enerji Değişimi Karışma sırasında; veya 1 mol çözleti için yazarsak ve şeklinde yazılabilir
1.4.2. Teğet Metodu ile Çözeltinin Molar Değerlerini Bulmak Çözeltinin toplam serbest enerji değişimi belli ise, çözeltiyi oluşturan bileşenlerin kısmi molar serbest enerjilerini teğet metodu ile tespit etmek mümkündür. o p r q s A B A-B çözeltisinde XA bileşimini (şekildeki p noktası) ele alalım. XA bileşiminde çözeltinin toplam enerjisi ‘‘pq’’ yada ‘‘or’’ kadar bir değere eşittir. XB değeri ise ‘‘rq’’ veya ‘‘op’’ değerine denktir.
1.4.2. Teğet Metodu ile Çözeltinin Molar Değerlerini Bulmak Denkleminden yola çıkarak, ‘‘os’’ aralığı çözelti içinde A maddesinin kısmi molar serbest enerji değerini vermektedir. Örnek; 1320 C de sıvı Kalay-Bakır alaşımının teşekkül serbest enerjileri (GM) verildiğine göre XSn=0.3 deki Sn ve Cu nun aktivite değerlerini bulunuz. XSn 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 GM (cal/mol) -1777 -2739 -3187 -3322 -3257 -3025 -2618 -2025 -1264
1.Çözeltilerin termodinamik özellikleri 2.Çözelti Türleri
2.1.İDEAL ÇÖZELTİLER 2.1.1.İdeal çözeltilerin özellikleri İdeal çözeltilerde (Raoult Kanunu) olup A-B ikili bir ideal çözeltide, şeklinde yazılabilir. Burada; Yine ideal çözeltide sabit T ve sabit bileşimdeki bir sistem için, G’= Sistemin serbest enerjisi V’= Sistemin hacmi
Sabit T, P ve nj de sistemideki i bileşeninin mol sayısı ni deki değişme için, Bu nedenle, Saf i için; İdeal bir çözeltinin teşekkülünde meydana gelen hacim değişmesi Görüldüğü üzere i maddesinin çözelti oluşumda hacimsel bir değişim olmamaktadır.
2.1.2.İdeal çözeltinin teşekkül ısısı Gibbs-Helmoltz denkleminden yola çıkarak, Görüldüğü üzere ideal çözeltilerde i maddesinin entalpisinde bir değişim olmamaktadır. Diğer bir ifadeyle i maddesinin saf haldeki entalpi değeri ile çözelti içindeki entalpi değeri aynı kalmaktadır.
2.1.3.İdeal çözeltinin teşekkül entropisi Bir bileşenin serbest enerjisinin sabit basınçta sıcaklığa göre türevinin o bileşenin entropisinin ters işaretlisini verdiğini biliyoruz. Bu durumda, Herhangi bir çözelti için,
Örnek 2.1. Bakır-Nikel ikili sistemi ideal çözelti tipinde alaşım yaptıklarına göre 727 C de Xni=0.3 olan alaşımdaki nikelin oksitlenmemesi için ortamın oksijen basıncı ne olmalıdır?
Kaynaklar 1. Doç.Dr. Kenan YILDIZ ders notları