بررسی و آشنایی با علم شیمی

بخشی از فهرست پروژه بررسی و آشنایی با علم شیمی
مقدمه    
بخش اول:    
مبانی نظری    
نیروهای بین ذره ای    
۱-۱-۱ برهم کنش های بلندبرد    
برهم کنشهای کوتاه برد    
۱-۲  محلول ها و روابط ترمودینامیکی آنها    
۱-۲-۱  محلول ایده آل    
۱-۲-۲  روابط ترمودینامیکی محلولهای ایده آل    
۱-۲-۳- محلولهای با قاعده    
۱-۲-۴  محلولهای غیر ایده آل    
ترمودینامیک محلولهای غیر ایده آل    
۱-۲-۵-۱ پتانسیل شیمیایی حلال، فعالیت حلال و ضریب اسمزی در محلولهای غیر ایده آل    
۱-۲-۶  معادله گیبس – دوهم برای محلولهای الکترولیت دوجزئی و رابطه بین ضریب فعالیت و ضریب اسمزی    
مدل های توصیف کننده محلولهای الکترولیتی    
مدل دبای- هوکل    
۱-۳-۲- ۱ پتانسیل در همسایگی یک یون    
پتانسیل کولمبی بین مولکولی به شکل    
۱-۳-۱-۱- ایرادات نظریه دبای هوکل    
۱-۳-۲  مدل گوگنهایم    
۱-۳-۳  مدل مایزنر وکوزیک    
۱-۳-۴  مدل هیدراسیون استوکس و رابینسون    
۱-۳-۵  مدل براملی    
۱-۳-۶  مدل برهم کنش یونی پیتزر    
۱-۳-۶-۱  معادلات پیترز برای محلول الکترولیتی یک جزئی    
۱-۳-۶-۲  معادلات پیترز برای مخلوط های دو جزئی الکترولیت های ۱:۱    
۱-۴- روشهای تجربی اندازه گیری ضرایب فعالیت    
۱-۴-۱  تنزل نقطه انجماد    
۱-۴-۲  افزایش نقطه جوش    
۱-۴-۳    تنزل فشار بخار    
۱-۴-۳- ب: روش دینامیکی    
۱-۴-۴- روش ایزوپیستیک یا تعادل فشار بخار    
۱-۴-۵- روش رطوبت سنجی    
۱-۴-۶  روش حلالیت و نفوذ    
۱-۴-۷  روش هدایت سنجی    
۱-۴-۸   روشهای الکتروشیمیایی    
۱-۴-۸-۱  استفاده از مدل برهم کنش یونی پیترز با استفاده از روش الکتروشیمیایی    
بخش دوم:    
بخش تجربی    
۲-۱  تجهیزات دستگاهی    
۲-۲  مواد شیمیایی    
۲-۳  تهیه محلول ها    
۲-۳-۱- تهیه محلول غلیظ لیتیم کلرید با غلظت تقریبی    
۲-۳-۲  تهیه محلول های اولیه غلیظ دوجزئی NaCl + LiCl با نسبتهای مولی مختلف (r =m1/m2)    
۲-۳-۲-۱- تهیه محلول غلیظ اولیه دو جزئی NaCl + LiCl با نسبت مدلی (r=100)    
۲-۴  روش پتانسیومتری با استفاده از الکترودیون گزین (سلول الکتروشیمیای بدون اتصال مایع)    
۲-۵  روش افزایش استاندارد    
۲-۶  تعیین ضرایب میانگین فعالیت بروش پتانسیومتری    
۲-۶-۱- جمع آوری داده های تجربی    
۲-۶-۲  کنترل کیفیت پاسخ دهی الکترودها    
۲-۶-۳  تعیین شیب نرنستی و   همزمان دو الکترود در سلول بدون اتصال مایع (شیب وثابت سل)    
۲-۶-۴  روش تعیین پارامترهای برهم کنش یونی مخلوط دو جزئی الکترولیت ۱:۱ ( NaCl + LiCl )با نسبتهای مدلی مختلف    
تعیین ضریب انتخابگری پتانسیومتری الکترود Na+ نسبت به یون Li+ (k12 )    
روش تعیین ضرایب میانگین فعالیت    
۲-۶-۴-۳   تعیین پارامترهای  در سیستم محلول یک جزیی NaCl    
۲-۶-۴-۴  تعیین پارامترهای برهم کنش یونی مخلوط دو جزئی NaCl+LiCl با نسبت های مولی مختلف    
۲-۷- نتیجه گیری    

مقدمه
کمتر کسی است که از اهمیت محلولها غافل باشد تمام مواد برای اینکه جذب بدن شوند باید بصورت محلول درآیند تا بتوانند از غشاء سلول عبور نمایند. همچنین طبیعت اطراف ما براساس انحلال و عدم انحلال مواد شکل گرفته است .
تاریخ گسترده شیمی بر اهمیت فوق العاده پدیده حلالیت گواهی می دهد . طبیعت اسرار آمیز محلولها، فلاسفه با ستان را به تفکر واداشت کیمیاگران قرون وسطی در جستجوی طلا و زندگانی ابدی بودند از اینرو علاقمند به تهیه آب حیات و حلال جهانی  بودند.
با گذشت زمان و با افزایش علم بشر، علوم و اعتقادات خرافه ای جای خود را به دانش منطقی و بر مبنای واقعیت داد . اما با این وجود با توسعه علم شیمی از اهمیت موضوع کم نشد و شیمیدانان همیشه و در همه جا با مسائل مربوط به حلالیت مواجه می شوند. آنها از تفاوت حلالیت مواد، در فرآیندهای جداسازی و خالص سازی بهره می گیرند و روشهای تجریه ای آنها تقریبا به طور کامل بر ان استوار است. اغلب واکنشهای شیمیایی در فاز محلول انجام می شود و تحت تاثیر حلالیت اجزاء درون محلول قرار دارد. نیروهای جاذبه و دافعه ای که حلالیت یک گونه در فاز مایع یا جامد را تعیین می کنند هر نوع تعادل فازی بین دو یا چند جزء را کنترل می کنند . محلولهای الکترولیت بدلیل اهمیتی که دارند توجه شیمدانان را به خود معطوف داشته اند .
فارای، نخستین شخصی بود که واژه الکترولیت رادر مورد ترکیباتی که محلول یا مذاب آنها رسانای الکتریسیته است به کار برد و واژه های دیگری از قبیل یون، کاتیون، آنیون و غیره را در الکتروشیمی رایج ساخت و بعد از او آرنیوس به مطالعه و بررسی خواص محلولهای الکترولیت پرداخت و نظریه نسبت? دقیق و روشنی را در مورد در رفتار الکتریکی محلولهای الکترولیت بیان نموده و به این ترتیب که واحدهای اجسام الکترولیت در موقع حل شدنشان در آب، به دو یا چند ذره دارای بار الکتریکی تقسیم می شوند و این ذرات باردارد که یون نام دارند عهده دار رسانش الکتریسیته در محلول هستند. تا سال ۱۹۲۰ معلوم شده بود که رفتار الکترولیتها در غلظتهای کم از محلول های غیر الکترولیت متفاوت است .
در سال ۱۹۲۰ میلنر  به صورت تئوری توضیح داد . که علت این تفاوت نیروهای بابرد بلند می باشد. در سال ۱۹۲۳ دبای – هوکل توضیح ساده ای را ارائه دادند که با در نظر گرفتن نیروهای برد بلند بین یونها بدست آمده بود . سپس نظریه پردازهای زیادی، مسئله یک الکترولیت را با دقت زیادمورد بررسی قراردادند و قانون حدی دبای-هوکل را تصحیح کردند. حتی بعضی از این نظریه ها برای توضیح رفتار محلولهای الکترولیت غلیظ به کار رفت. پیشرفتهای مهم در این زمینه درحدود ۵۰ سال گذشته بوده است، که حتی در مورد الکترولیتهای مخلوط، تا غلظتهای نسبتا بالا نیز نظریه هایی ارائه گردید. گوگنهایم معادله دبای- هوکل را برای غلظتهای بالا اصلاح کرد. در سال ۱۹۷۳ پیترز مدل جامعی را برای پیش بینی ضرایب فعالیت الکترولیتها ارائه داد . سپس دانشمندان زیادی از جمله چن ، لی، سون، سیمون، کوپمات و بلوم و ورا این کار را برای پیش بینی نظری ضرایب فعالیت ادامه دادند. علاوه بر این روشهای نظری، روشهای تجربی نیز برای اندازه گیری ضرایب فعالیت وجود دارد . مانند افزایش نقطه جوش، کاهش نقطه انجماد محلول نسبت به حلال، کاهش فشار بخار حلال، فشار اسمزی. که میزان تغییر این خواص در محلولهای الکترولیت چند برابر محلولهای غیر الکترولیت با مولالیته های یکسان است.
سوال اساسی در مورد انحراف از ایده آلی در محلولهای الکترولیت بر پایه نیروهای بین ذرات است لذا در شروع بحث در فصل اول به معرفی نیروهای بین ذره ای و نحوه ای عملکردشان می پردازیم، سپس در مورد انواع محلولها در روابط ترمودینامیکی حاکم بر آنها شرح مبسوطی خواهیم داد ودر آخر مدلهای ارائه شده برای تعیین ضریب فعالیت و روشهای تجربی اندازه گیری ضریب فعالیت را می آوریم. و در فصل دوم نحوه استفاده از روش پتانسیومتری برای تعیین ضرایب میانگین فعالیت برای مخلوط الکترولیتها  و تعیین پارامترهای بر هم کنش یونی دوتایی و سه تایی     برای مخلوط الکترولیت مورد نظر شرح خواهیم داد .

برخی از منابع
[۱] pitzer , k, Mayorga, G,’ “J.phys.chemistry” ,1973,77,19,2300,2308
[۲]pirzer , k“J.phys.chemistry”,1977,10,371-372
[۳]Clegg, s, pitzer, “J. phys. Chem.” , 1992,96,3513,350
[۴]pitzer, k,Simonson, J,” J . phys. Chem”1986,90,3005-3009
[۵]pitzer, k ,”J. phys chem.” ,77,2,268-277
[۶]Hildebrand, J.H., prausnitz, Scott,R.L ,”Regular and Related Solution” van norstrand  Reinhold . co , Newyork (1970)
[۷]Rowlinson,J.S.,Swinton.F.L”.liquidmixtures”,3rded.Butter worth&Co(1982)
[۸]Berry.R.S;Rice, S.A; Ross,J; “J. physical chemistry” ,John wiley & Sons, Newyork 1980
[۹]Barrow, G.M;” physical chemistry” 4thed ;Mc Graw Hill( 1988)
[۱۰] Levine, I.N;” phtsical chemisty”   
[۱۱] Atkinz,p.W; “3 physical chemistry”5ed Oxford university press,1995
[۱۲]  پایان نامه دوره کارشناسی ارشد,سلامت,رحمن,زیر نظر دکتر دیهیمی,دانشگاه شهید بهشتی۲۰۰۳
  [13]طر ح پژوهشی,دانشگاه شهید بهشتی ,گروه شیمی مجری طرح فرزاد دیهیمی,یک روش جدید ضرایب گزینش پذیری الکترود های یون گزین