3. Sens fizyczny
Nadmiarowy potencjał termodynamiczny (nadmiarowa entalpia swobodna, nadmiarowa
energia swobodna Gibbsa) 1 mola roztworu wynosi:
a po podstawieniu wyrażeń na współczynniki aktywności zgodnie z równaniami
EHL
i przekształceniu otrzymujemy wzór na potencjał termodynamiczny
mieszania 1 mola roztworu B w A:
Powyższy wzór można otrzymać przy założeniu układu złożonego:
- z mieszaniny substancji rozpuszczonej i ustalonej części rozpuszczalnika
oraz
- z pozostałej ilości rozpuszczalnika w stanie czystym (niezmienionym).
Dwa ostatnie składniki powyższego równania wynikają ze zmiany wartości
molowych potencjałów termodynamicznych składników w takim stanie, w jakim
są w roztworze, w porównaniu z wartościami dla czystych składników
(konsekwencja przyjęcia czystej substancji za stan standardowy).
Przyjmuję, że zmiany strukturalne (a więc i potencjału termodynamicznego)
dotyczą tylko rozpuszczalnika związanego z substancją rozpuszczoną. Te
zmiany związane są ściśle z zachowaniem się w zakresie dużego
rozcieńczenia, w
którym obowiązuje prawo Henry'ego. W tym zakresie substancji rozpuszczonej
jest zbyt
mało i nie jest ona w stanie wpływać na strukturę rozpuszczalnika, którego
współczynnik aktywności jest w związku z tym równy 1 (współczynnik
aktywności
substancji rozpuszczonej jest stały). Przykładami mogą być układy
metanol-woda
i etanol-woda, które przy 760 mm Hg spełniają prawo Henry'ego do ułamka
molowego alkoholu równego około 0,005 (Per Dalager, J. Chem. Eng. Data 14 (3),
298, 1969).
Poniżej przedstawiam schematyczny wykres zależności odwrotności
współczynników
aktywności od ułamka molowego w układzie dwuskładnikowym, zgodny z
równaniami
EHL
(zakresy odpowiadające prawu Henry'ego są oczywiście zbyt duże).
Konsekwencją powyższych rozważań jest ogólny wniosek, że niezależnie od
stosowanego równania do dokładnego opisu współczynników aktywności w
układzie
dwuskładnikowym trzeba co najmniej czterech parametrów - co najmniej dwa do
opisu niesymetrycznej krzywej (w zakresie nie odpowiadającym prawu Henry'ego) i
dokładnie dwa do uwzględnienia zmian strukturalnych składników mieszaniny.
Skok do:
Spis treści
Skok do:
Góra strony