عنوان پروژه: اندازه گیری ضرایب فعالیتهای محلول های الکترولیت، مهندسی برق

رشته: مهندسی برق،پروژه تحقيقاتي دوره كارشناسي

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات: 73

فهرست مطا لب
فصل اول ‏
روشهاي آزمايشگاهي جهت اندازه گيري ضرايب فعاليت منفرد و متوسط يوني الكتروليتها
مقدمه
تنزل نقطه انجماد
افزايش نقطه جوش
تنزل فشار بخار
روش استاتيك
روش ديناميك
‏5- تعادل فشار بخار يا روش ايزوپيستيك
‏6- روشهاي الكتروشيميايي
‏6-1- پيلهاي الكتروشيميايي
حلاليت و نفوذ
خلاصه فصل
فصل دوم
تعيين ثابتهاي مدل خشكبارچي-ورا و كاربرد آن
مقدمه
مدل پيشنهادي
روش دوم:‏
پارامتر اندازه يون:‏
مقايسه نتايج با مدل پيترز
كاربرد معادله پيترز بر روي الكتروليتهاي مختلف
بحث و نتيجه گيري
خلاصه فصل

‏- مقدمه
روشهاي تجربي متفاوتي جهت اندازه گيري ضرايب ‏فعاليت محلولهاي الكتروليت مورد استفاده قرار ‏گرفته است. اين روشها به دو بخش تقسيم مي شوند بخش ‏اول شامل روشهايي است كه انحراف فعاليت جسم حل شده ‏با معادله گيبس دو هم را اندازه گيري مي كند و بخش ‏دوم شامل روشهايي است كه مستقيماً فعاليت جسم حل ‏شده را اندازه گيري مي كند. بخش اول شامل چهار روش ‏كه عبارتند از: 1- تنزل نقطه انجماد 2- افزايش ‏نقطه جوش 3- تنزل فشار بخار 4- ايزوپيستيك يا ‏تعادل فشار بخار.‏
بخش دوم شامل چهار روش: 1- نيروي الكتروموتوري ‏سلهاي گالواني با اتصال مايع 2- نيروي ‏الكتروموتوري با انتقال 3- حلاليت 4- نفوذ از اين ‏روشها روش پايداري براي نمكهاي كم محلول قابل ‏كاربرد است.‏
انرژي آزاد گيبس يكي از مهمترين توابع در تعادل ‏فازي است كه برحسب درجه حرارت و تركيب درصد اجزاء ‏تشكيل دهنده محلول است. وقتي كه محلول ما از حالت ‏ايده آل انحراف داشته باشد مثلاً در يك محلول ‏الكتروليت براي تابع انرژي گيبس اضافي داريم:‏
‏(1-1)‏
كه با استفاده از تابع انرژي آزاد گيبس اضافي مي ‏توان ضريب فعاليت را بدست آورد. در عمل مي توان ‏توابع انرژي آزاد گيبس اضافي را اندازه گيري نمود ‏و مقدار آن را از روي مقادير مربوط به ضرايب ‏فعاليت اجزاء در يك محلول مورد ارزيابي قرار ‏مي‌گيرد.‏
روش ديگر استفاده از مقادير مربوط به پتانسيل يك ‏پيل الكتروشيميايي است كه به طور مستقيم اندازه ‏گيري اين پتانسيل ها منجر به تعيين ضرايب فعاليت ‏متوسط و منفرد يوني در يك محلول الكتروليت مي شود. ‏براي يك محلول سه سازنده اي ارزيابي ضرايب فعاليت ‏متوسط و منفرد يوني بسيار پيچيده تر از ارزيابي ‏اين ضرايب در محلولهاي دو سازنده اي است.‏
‏2- تنزل نقطه انجماد
زماني كه يك الكتروليت در يك حلال حل مي شود نقطه ‏انجماد محلول نسبت به حلال خالص پايين مي آيد كه با ‏استفاده از اختلاف انرژي آزاد گيبس محلول نسبت به ‏حلال خالص يا همان انرژي آزاد گيبس اضافي مي توان ‏فعاليت يا ضريب فعاليت را محاسبه كرد ‏‎]‎‏ ‏‎[‎‏. همان ‏رابطه اي كه در فصل 4 بيان شد و گفتيم كه اساس روش ‏تنزل نقطه انجماد و ايزوپيستيك مي باشد. از اين ‏روش براي اندازه گيري ضريب فعاليت محلولهاي ‏الكتروليت يعني سيستمهاي دو جزئي و يا حتي ‏سيستمهاي سه جزئي نيز استفاده كردند ‏‎]‎‏126‏‎[‎‏.‏
‏3- افزايش نقطه جوش
اين روش پايه تئوري يكساني با روش تنزل نقطه ‏انجماد دارد اما افزايش در مودال نقطه جوش خيلي ‏كمتر از افزايش در مودال نقطه انجماد يعني در حدود ‏يك چهارم آن مي باشد. ‏
‏4- تنزل فشار بخار
تفاوت فشار بخار حلال خالص و محلول با دو روش ‏استاتيك و ديناميك اندازه گيري مي شود.‏
‏4-1- روش استاتيك
روشهاي ايستايي روشهاي ساده اي هستند كه جهت ‏اندازه گيري فعاليت يك حلال در مخلوطهايي كه يك جزء ‏تشكيل دهنده آن غير فرار مي باشد به كار گرفته مي ‏شود.‏
‏-2- روش ديناميك
در اين روش ابتدا هواي خشك را از آب عبور مي ‏دهند و بعد با يك خشك كننده (دسيكاتور) آب را جذب ‏مي كنند و بعداً هواي يكسان با اولي را از محلول ‏عبور مي‌دهند و بعد اين هوا را هم از يك ديسكاتور ‏عبور مي دهند. تمام اينها در يك حمام آبي ‏‏(ترموستات) انجام مي دهند. مقدار آبي كه در مرحله ‏اول جذب مي شود نشان دهنده فشار بخار حلال و مقدار ‏آبي كه در مرحله دوم جذب مي شود نشان دهنده فشار ‏بخار محلول مي باشد.‏
‏5- تعادل فشار بخار يا روش ايزوپيستيك
در سال 1917 بوس فيلد ‏‎(Bous Field)‎‏ ‏‎]‎‏ ‏‎[‎، پايه هاي روش ‏ايزوپيستيك را تعريف كرد كه بعداً توسط سين كليد ‏‎]‎‏ ‏‎[‎‏ توسعه داده شده است. ضرايب فعاليت متوسط يوني ‏صدها محلول آبي الكتروليت و انرژي آزاد حاصل از ‏اختلاط آنها با استفاده از روش ايزوپيستيك تعيين ‏شده است ‏‎]‎‏10،45‏‎[‎‏. در ‏
‏6- روشهاي الكتروشيميايي
در اين روشها از پيلهاي الكتروشيميايي استفاده ‏مي شود. اين روش در حد وسيعي جهت تعيين خواص ‏ترموديناميكي محلولهاي الكتروليت مورد استفاده ‏قرار مي گيرد. اين روش برخلاف روشهاي اندازه گيري ‏فشار بخار حلال قادر است مقادير مربوط به ضرايب ‏فعاليت اجزاء تشكيل دهنده يك محلول الكتروليت دو ‏سازنده اي را در غلظتهاي بسيار پايين گزارش كند. ‏يا قادر است كه ضرايب فعاليت مربوط به نمك را به ‏طور مستقيم گزارش كند و همچنين قابل بسط به ‏محلولهاي چند سازنده اي مي‌باشد.