Çözelti Termodinamiği

... konulu sunumlar: "Çözelti Termodinamiği"— Sunum transkripti:

1 Çözelti Termodinamiği
Yrd. Doç. Dr. Abid USTAOGLU

2 1.Çözeltilerin termodinamik özellikleri

3 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

4 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 =

5 1.4.1. Bir Çözeltinin Oluşumunun Serbest Enerji Değişimi
Karışma sırasında; veya 1 mol çözleti için yazarsak ve şeklinde yazılabilir

6 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.

7 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

8 1.Çözeltilerin termodinamik özellikleri
2.Çözelti Türleri

9 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

10 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.

11 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.

12 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,

13 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?

14 Kaynaklar 1. Doç.Dr. Kenan YILDIZ ders notları