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    
1-1-1 برهم كنش های بلندبرد    
برهم كنشهای كوتاه برد    
1-2  محلول ها و روابط ترمودینامیكی آنها    
1-2-1  محلول ایده آل    
1-2-2  روابط ترمودینامیكی محلولهای ایده آل    
1-2-3- محلولهای با قاعده    
1-2-4  محلولهای غیر ایده آل    
ترمودینامیك محلولهای غیر ایده آل    
1-2-5-1 پتانسیل شیمیایی حلال، فعالیت حلال و ضریب اسمزی در محلولهای غیر ایده آل    
1-2-6  معادله گیبس – دوهم برای محلولهای الكترولیت دوجزئی و رابطه بین ضریب فعالیت و ضریب اسمزی    
مدل های توصیف كننده محلولهای الكترولیتی    
مدل دبای- هوكل    
1-3-2- 1 پتانسیل در همسایگی یك یون    
پتانسیل كولمبی بین مولكولی به شكل    
1-3-1-1- ایرادات نظریه دبای هوكل    
1-3-2  مدل گوگنهایم    
1-3-3  مدل مایزنر وكوزیك    
1-3-4  مدل هیدراسیون استوكس و رابینسون    
1-3-5  مدل براملی    
1-3-6  مدل برهم كنش یونی پیتزر    
1-3-6-1  معادلات پیترز برای محلول الكترولیتی یك جزئی    
1-3-6-2  معادلات پیترز برای مخلوط های دو جزئی الكترولیت های 1:1    
1-4- روشهای تجربی اندازه گیری ضرایب فعالیت    
1-4-1  تنزل نقطه انجماد    
1-4-2  افزایش نقطه جوش    
1-4-3    تنزل فشار بخار    
1-4-3- ب: روش دینامیكی    
1-4-4- روش ایزوپیستیك یا تعادل فشار بخار    
1-4-5- روش رطوبت سنجی    
1-4-6  روش حلالیت و نفوذ    
1-4-7  روش هدایت سنجی    
1-4-8   روشهای الكتروشیمیایی    
1-4-8-1  استفاده از مدل برهم كنش یونی پیترز با استفاده از روش الكتروشیمیایی    
بخش دوم:    
بخش تجربی    
2-1  تجهیزات دستگاهی    
2-2  مواد شیمیایی    
2-3  تهیه محلول ها    
2-3-1- تهیه محلول غلیظ لیتیم كلرید با غلظت تقریبی    
2-3-2  تهیه محلول های اولیه غلیظ دوجزئی NaCl + LiCl با نسبتهای مولی مختلف (r =m1/m2)    
2-3-2-1- تهیه محلول غلیظ اولیه دو جزئی NaCl + LiCl با نسبت مدلی (r=100)    
2-4  روش پتانسیومتری با استفاده از الكترودیون گزین (سلول الكتروشیمیای بدون اتصال مایع)    
2-5  روش افزایش استاندارد    
2-6  تعیین ضرایب میانگین فعالیت بروش پتانسیومتری    
2-6-1- جمع آوری داده های تجربی    
2-6-2  كنترل كیفیت پاسخ دهی الكترودها    
2-6-3  تعیین شیب نرنستی و   همزمان دو الكترود در سلول بدون اتصال مایع (شیب وثابت سل)    
2-6-4  روش تعیین پارامترهای برهم كنش یونی مخلوط دو جزئی الكترولیت 1:1 ( NaCl + LiCl )با نسبتهای مدلی مختلف    
تعیین ضریب انتخابگری پتانسیومتری الكترود Na+ نسبت به یون Li+ (k12 )    
روش تعیین ضرایب میانگین فعالیت    
2-6-4-3   تعیین پارامترهای  در سیستم محلول یک جزیی NaCl    
2-6-4-4  تعیین پارامترهای برهم كنش یونی مخلوط دو جزئی NaCl+LiCl با نسبت های مولی مختلف    
2-7- نتیجه گیری    


مقدمه
كمتر كسی است كه از اهمیت محلولها غافل باشد تمام مواد برای اینكه جذب بدن شوند باید بصورت محلول درآیند تا بتوانند از غشاء سلول عبور نمایند. همچنین طبیعت اطراف ما براساس انحلال و عدم انحلال مواد شكل گرفته است .
تاریخ گسترده شیمی بر اهمیت فوق العاده پدیده حلالیت گواهی می دهد . طبیعت اسرار آمیز محلولها، فلاسفه با ستان را به تفكر واداشت كیمیاگران 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 كم 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 كامل بر ان استوار است. اغلب واكنشهای شیمیایی در فاز محلول انجام می شود و تحت تاثیر حلالیت اجزاء درون محلول قرار دارد. نیروهای جاذبه و دافعه ای كه حلالیت یك گونه در فاز مایع یا جامد را تعیین می كنند هر نوع تعادل فازی بین دو یا چند جزء را كنترل می كنند . محلولهای الكترولیت بدلیل اهمیتی كه دارند توجه شیمدانان را به خود معطوف داشته اند .
فارای، نخستین شخصی بود كه واژه الكترولیت رادر مورد تركیباتی كه محلول یا مذاب آنها رسانای الكتریسیته است به كار برد و واژه های دیگری از قبیل یون، كاتیون، آنیون و غیره را در الكتروشیمی رایج ساخت و بعد از او آرنیوس به مطالعه و بررسی خواص محلولهای الكترولیت پرداخت و نظریه نسبت? دقیق و روشنی را در مورد در رفتار الكتریكی محلولهای الكترولیت بیان نموده و به این ترتیب كه واحدهای اجسام الكترولیت در موقع حل شدنشان در آب، به دو یا چند ذره دارای بار الكتریكی تقسیم می شوند و این ذرات باردارد كه یون نام دارند عهده دار رسانش الكتریسیته در محلول هستند. تا سال 1920 معلوم شده بود كه رفتار الكترولیتها در غلظتهای كم از محلول های غیر الكترولیت متفاوت است .
در سال 1920 میلنر  به صورت تئوری توضیح داد . كه علت این تفاوت نیروهای بابرد بلند می باشد. در سال 1923 دبای – هوكل توضیح ساده ای را ارائه دادند كه با در نظر گرفتن نیروهای برد بلند بین یونها بدست آمده بود . سپس نظریه پردازهای زیادی، مسئله یك الكترولیت را با دقت زیادمورد بررسی قراردادند و قانون حدی دبای-هوكل را تصحیح كردند. حتی بعضی از این نظریه ها برای توضیح رفتار محلولهای الكترولیت غلیظ به كار رفت. پیشرفتهای مهم در این زمینه درحدود 50 سال گذشته بوده است، كه حتی در مورد الكترولیتهای مخلوط، تا غلظتهای نسبتا بالا نیز نظریه هایی ارائه گردید. گوگنهایم معادله دبای- هوكل را برای غلظتهای بالا اصلاح كرد. در سال 1973 پیترز مدل جامعی را برای پیش بینی ضرایب فعالیت الكترولیتها ارائه داد . سپس دانشمندان زیادی از جمله چن ، لی، سون، سیمون، كوپمات و بلوم و ورا این كار 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، كاهش نقطه انجماد محلول نسبت به حلال، كاهش فشار بخار حلال، فشار اسمزی. كه میزان تغییر این خواص در محلولهای الكترولیت چند برابر محلولهای غیر الكترولیت با مولالیته های یكسان است.
سوال اساسی در مورد انحراف از ایده آلی در محلولهای الكترولیت بر پایه نیروهای بین ذرات است لذا در شروع بحث در فصل اول به معرفی نیروهای بین ذره ای و نحوه ای عملكردشان می پردازیم، سپس در مورد انواع محلولها در روابط ترمودینامیكی حاكم 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 الكترولیتها  و تعیین پارامترهای بر هم كنش یونی دوتایی و سه تایی     برای مخلوط الكترولیت مورد نظر شرح خواهیم داد .

برخی از منابع
[1] pitzer , k, Mayorga, G,’ “J.phys.chemistry” ,1973,77,19,2300,2308
[2]pirzer , k“J.phys.chemistry”,1977,10,371-372
[3]Clegg, s, pitzer, “J. phys. Chem.” , 1992,96,3513,350
[4]pitzer, k,Simonson, J,” J . phys. Chem”1986,90,3005-3009
[5]pitzer, k ,”J. phys chem.” ,77,2,268-277
[6]Hildebrand, J.H., prausnitz, Scott,R.L ,”Regular and Related Solution” van norstrand  Reinhold . co , Newyork (1970)
[7]Rowlinson,J.S.,Swinton.F.L”.liquidmixtures”,3rded.Butter worth&Co(1982)
[8]Berry.R.S;Rice, S.A; Ross,J; “J. physical chemistry” ,John wiley & Sons, Newyork 1980
[9]Barrow, G.M;” physical chemistry” 4thed ;Mc Graw Hill( 1988)
[10] Levine, I.N;” phtsical chemisty”   
[11] Atkinz,p.W; “3 physical chemistry”5ed Oxford university press,1995
[12]  پایان نامه دوره کارشناسی ارشد,سلامت,رحمن,زیر نظر دکتر دیهیمی,دانشگاه شهید بهشتی2003
  [13]طر ح پژوهشی,دانشگاه شهید بهشتی ,گروه شیمی مجری طرح فرزاد دیهیمی,یک روش جدید ضرایب گزینش پذیری الکترود های یون گزین