2-1-2-روش­های اندازه­گیری گرانروی………………………………………………………………………………………………………………………………………. 9

 

2-1-2-1- گرانرومتر استوالد………………………………………………………………………………………………………………….. 9

 

2-1-2-2- روش استوک…………………………………………………………………………………………………………………………. 10

 

2-1-2-3-گرانرومتر شات گراته……………………………………………………………………………………………………………… 11

 

2-2- چگالی……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 12

 

2-2-1- استفاده از پیکنومتر………………………………………………………………………………………………………………….. 13

 

2-2-2- چگالی­سنج دیجیتالی آنتون پار………………………………………………………………………………………………… 14

 

2-3- ترمودینامیک محلول­ها……………………………………………………………………………………………………………………. 17

 

2-4- توابع اضافی…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 18

 

2-5- نحوه محاسبه و اندازه گیری توابع ترمودینامیکی………………………………………………………………………… 21

 

2-5-1- حجم مولار اضافی……………………………………………………………………………………………………………………… 21

 

2-5-1-1-مدل­های حجم مولار اضافی و پارامتر­های برهمکنش………………………………………………………….. 22

 

2-5-1-2- مدل پریگوگن-فلوری-پترسون…………………………………………………………………………………………….. 23

 

2-5-2- ضریب انبساط دمایی و دمایی اضافی هم­فشار………………………………………………………………………… 26

 

 

 

2-5-3- انحراف گرانروی 28

 

2-5-4- انرژی آزاد گیبس اضافی…………………………………………………………………………………………………………… 28

 

2-5-5- معادله چند جمله ای ردلیچ-کیستر………………………………………………………………………………………… 30

 

2-5-6- حجم مولی جزئی و مولی جزئی اضافی…………………………………………………………………………………… 31

 

فصل سوم: بخش تجربی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 34

 

3-1- مواد مصرفی…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

 

3-2- وسایل و تجهیزات…………………………………………………………………………………………………………………………… 34

 

3-3- اندازه گیری چگالی مایعات……………………………………………………………………………………………………………. 35

 

3-4- تعیین حجم مولار اضافی ………………………………………………………………………………………………………. 41

 

3-5- معادله بررسی شده برای حجم مولار اضافی (پریگوگن-فلوری –پترسون ).. 45

 

3-6- تعیین ضریب انبساط دمایی اضافی………………………………………………………………………………………………. 46

 

3-7- اندازه گیری گرانروی………………………………………………………………………………………………………………………. 49

 

3-8- انحراف گرانروی………………………………………………………………………………………………………………………………. 51

 

3-9- انرژی آزاد گیبس اضافی فعالسازی G*E…………………………………………………………………………………….. 55

 

3-10- محاسبه حجم­های مولی جزیی و حجم­های مولی جزیی اضافی……………………………………………. 59

 

فصل چهارم : بحث و نتیجه­گیری……………………………………………………………………………………………………………. 67

 

4-1- تغییرات حجم اضافی مخلوط­ها…………………………………………………………………………………………………… 67

 

4-2- بررسی تغییرات انحراف گرانروی (Δη) مخلوط­ها………………………………………………………………….. 71

 

4-3- بررسی تغییرات انرژی آزاد گیبس اضافی فعالسازی G*E…………………………………………………………. 76

 

-3- بررسی تغییرات ضریب انبساط پذیری دمایی هم­فشار………………………………………………………………….. 78

 

 

 

4-4- حجم­های مولی جزئی و حجم­های مولی جزئی اضافی مخلوط­های دو جزئی………………………….. 81

 

فصل پنجم: نتیجه گیری کلی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 86

 

نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 86

 

پیشنهاداتی برای تحقیقات آتی………………………………………………………………………………………………………………… 88

 

مراجع  ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 89

مقالات و پایان نامه ارشد

 

 

 

 

عنوان                                                       فهرست جداول                                             صفحه

 

34

 

37

 

38

 

39

 

40

 

جدول 3-6- حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف….. 42

 

جدول 3-7- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن                     42

 

جدول 3-8- حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن در دماهای مختلف    43

 

جدول 3-9- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن        43

 

جدول 3-10- حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف 44

 

جدول 3-11- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن                44

 

45

 

46

 

46

 

47

 

47

 

جدول 3-17- مقادیر ضریب انبساط دمایی اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترووبنزن در دماهای مختلف     …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 48

 

48

 

جدول 3-19- شماره­های کاپیلار جهت اندازه گیری گرانروی مایعات مختلف… … 50

 

جدول 3-20- گرانروی ترکیبات خالص در دمای 298.15 کلوین با توجه به مراجع ذکر شده 50

 

جدول 3-21- گرانروی مطلق و انحراف گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن.. .. 52

 

جدول 3-22- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن.. .. 52

 

جدول 3-23- گرانروی مطلق و انحراف گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن.. .. 53

 

جدول 3-24- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن 53

 

جدول 3-25- گرانروی مطلق و انحراف گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترووبنزن.. .. 54

 

جدول 3-26- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترووبنزن 54

 

جدول 3-27- مقادیر برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف… … 56

 

جدول 3-28- ضرایب ردلیچ-کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن      56

 

جدول 3-29- مقادیر برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن در دماهای مختلف… … 57

 

جدول 3-30- ضرایب ردلیچ-کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن 57

 

جدول 3-31- مقادیر برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف… … 58

 

جدول 3-32- ضرایب ردلیچ-کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترووبنزن    58

 

جدول 3-33- حجم مولی ترکیبات خالص در سه دما 60

 

جدول 3-34- حجم مولی جزیی و برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف      61

 

جدول 3-35- حجم مولی جزیی و برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن در دماهای         مختلف      62

 

جدول 3-36- حجم مولی جزیی و برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف      63

 

جدول 3-37- حجم مولی جزیی اضافی و برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف                                                                                                                   64

 

جدول 3-38- حجم مولی جزیی اضافی و برای سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف      65

 

جدول 3-39- حجم مولی جزیی اضافی و برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف      66

 

 

 

عنوان                                                     فهرست اشکال                                                 صفحه

 

            

 

شکل-2-1- سیالی که بین دوصفحه جریان دارد………………………………………………………………………………….. 7

 

شکل-2-2- گرانرومتر استوالد……………………………………………………………………………………………………………………. 9

 

شکل-2-3- دستگاه اندازه گیری گرانروی با روش استوک……………………………………………………………………… 10

 

شکل-2-4- ساختار گرانرومترشات گراته………………………………………………………………………………………………….. 11

 

شکل-2-5- پیکنومتر پر شده با مایع رنگی………………………………………………………………………………………………. 13

 

شکل-2-6- تصویر لوله Uشکل…………………………………………………………………………………………………………………. 15

 

شکل-2-7- ارتعاش نوسانگر……………………………………………………………………………………………………………………….. 16

 

شکل-2-8- تغییرات حجم محلول بر اثر افزایش یک مول حل­شونده……………………………………………………. 32

 

شکل-3-1- دستگاه چگالی سنج آنتون پار………………………………………………………………………………………………. 35

 

نمودار 3-2- نمودار تغییرات چگالی سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف………….. 38

 

39

 

40

 

67

 

نمودار4-2- تغییرات حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف         68

 

68

 

70

 

72

 

72

 

73

 

73

 

نمودار4-10- تغییرات انحراف گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف 74

 

74

 

نمودار4-12- تغییرات برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف….. 76

 

نمودار4-13- تغییرات برای سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف….. 76

 

نمودار4-14- تغییرات برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترو بنزن در دماهای مختلف….. 77

 

78

 

79

 

79

 

81

 

82

 

83

 

83

 

84

 

نمودار 4-23- تغییرات حجم مولی جزئی نیتروبنزن برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف   …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 84

 

85

 

85

 

 

 

فصل اول: مقدمه

 

مخلوط­های دوتایی

 

محلول به ترکیب همگن دو یا چند ماده گفته می­‌شود منظور از ترکیب همگن این است که اجزای تشکیل دهنده مخلوط در یک فاز باشند و اجزاء آن قابل تفکیک از یکدیگر نیستند.. به­طور معمول ماده­ای که به مقدار بیشتری در مخلوط موجود باشد، حلال نامیده می­شود. حلال می­تواند گاز، مایع و یا جامد باشد. به مواد دیگری که در محلول موجود هستند (به غیر از حلال) حل شونده می­گویند. حلال در هر فاز فیزیکی باشد، محلول هم در همان فاز خواهد بود. محلول­ها نقش بسیار مهمی در مطالعات علمی و تحقیقاتی دارند زیرا اکثر پدیده­های شیمیایی و بیوشیمیایی در فاز محلول انجام می­گیرد. سیستم های دوتایی از نقطه نظرهای متعددی حائز اهمیت می­باشند خواص شیمی فیزیکی مخلوط دوتایی از دو نقطه نظر نظری و عملی برای درک نظریه مایع اهمیت دارد ]1[. خواص ترمودینامیکی محلول­های مایع دوتایی اغلب براساس توابع اضافی هما­نند حجم مولار اضافی، آنتالپی اضافی و انرژی گیبس اضافی، مطرح می­شوند،­ مطالعه این خواص ترمودینامیکی و درجه انحراف آن از حالت ایده آل در درک طبیعت بر همکنش­های بین مولکولی میان دو محلول و همچنین به عنوان یک روش کمی و کیفی برای استنباط اطلاعات مربوط به ساختار مولکولی و نیروهای بین مولکولی بسیار مفید است [3,2].

 

از میان این خواص ترمودینامیکی، خواصی مانند چگالی، گرانروی، ضریب شکست، وخواص حجمی مرتبط با آن بیشتر مورد بررسی قرار می­گیرند زیرا این اطلاعات منعکس کننده رفتار واقعی حل شونده و میزان برهمکنش آن با حلال می­باشد که از این دانش می­توان در عملیات­های مهندسی مانند طراحی، کنترل و بهینه­سازی فرایندهای شیمیایی استفاده نمود [4].

 

 

 

اطلاعات چگالی، گرانروی مایعات خالص و مخلوط­ها به منظور اهداف نظری و عملی حائز اهمیت می‌باشند و از نظر کمی و کیفی در مطالعه جنبه­های ترمودینامیک – انتقال مرتبط با جریان مایع و گرما مفید می­باشد [5].

 

سولفولان یک حلال آب­گریز دو قطبی، با فرمول مولکولی C4H8SO2 دارای جرم مولکولی 17/120 گرم بر مول می­باشد که به شکل مایع خالص بی­رنگ است اما در صنعت اغلب در رنگ زرد روشن به علت برهمکنش با هوا می باشد که که بطور وسیع در صنعت نفت برای بازیافت ترکیبات آروماتیک و دیگر ترکیبات آلی با روش استخراج مایع[1] بکار می­رود و همچنین در استخراج گاز برای خالص­سازی و تصفیه بخار گاز طبیعی استفاده می­شود و برای جزء جزء کردن اسید چرب به اجزای اشباع و غیر اشباع، به عنوان حلال واکنش برای تهیه پیریدین، ایزوسیانات، تهیه دارو و همچنین فرآیند پلیمریزاسیون کاربرد و اهمیت ویژه­ای دارد [7,6].

 

کلروبنزن، یک مولکول قطبی است و به عنوان یک ترکیب مهم در سینتیک شیمیایی، در فرایند دارویی و بیولوژیکی”ضد قارچ”، به عنوان ضدعفونی کننده و به طور گسترده­ای در تهیه حلال­های صنعتی به­کار می­رود [9,8].

 

برومو بنزن مایعی زرد رنگ با بویی معطر که یک هالو بنزن است و به عنوان یک ماده اولیه در ساخت فن سیکلیدین استفاده می­شود و همچنین به عنوان حلال صنعتی و یک افزود­نی در روغن­های موتور به­کار می­رود و همچنین در تولید دارو کاربرد دارد [10].

 

نیترو بنزن، یک حلال دو قطبی چند منظوره است که برای تحقیقات سینیتیکی و الکتروشیمیایی به­کار می­رود که 95% آن در تهیه آنیلین مصرف می­شود و همچنین در تهیه لاستیک ، آفت­کشها، مواد منفجره، دارو و همچنین به عنوان یک عطر ارزان قیمت در تهیه صابون و موارد بسیار دیگر کاربرد دارد ]13,11[

 

مروری بر پژوهش­های انجام شده

 

کریشنا و همکارانش[2] در سال 2009 چگالی، گرانروی، مخلوط­ های دوتایی از سولفولان با آمین آلیفاتیک را در دمای15/308 درجه کلوین و در فشار اتمسفر اندازه­گیری کردند و توابع اضافی مربوطه را محاسبه و علامت و بزرگی این کمیت­ها را در عبارتی از پیوند هیدروژنی و برهمکنش­های دو قطبی دو قطبی بین ترکیبات به بحث گذاشته و مشاهده کردند که حجم مولار اضافی، محلول دو تایی منفی می­باشد که ناشی از برهمکنش­های دوقطبی دوقطبی قوی بین ترکیبات می­باشد [6].

 

مطالعات انجام شده توسط پات واری[3] و همکارانش بر روی خواص ترمودینامیکی مخلوط­های دوتایی شامل اندازه گیری چگالی، گرانروی و سرعت صوت مخلوط­های دوتایی سولفولان با ایزومرهای استات (اتیل استات، n پروپیل استات و n بوتیل استات) در دماهای مختلف است در این تحقیق توابع اضافی مربوطه محاسبه و داده­های تجربی با معادله ردلیچ کیستر ارتباط داده شده و اثرات ساختاری از جمله تغییرات طول زنجیر در میزان برهمکنش بین مولکولی به بحث گذاشته شد ]14[.

 

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...