Смешение, свободная энергия

Поверхность раздела между двумя жидкостями обычно обладает положительной свободной энергией. Межфазное поверхностное натяжение на границе раздела двух жидкостей также положительно. Условием полной смешиваемости жидкостей является выполнение требования, чтобы межфазное натяжение было отрицательным или равным нулю. В таком случае молекулярные силы не будут препятствовать смешению жидкостей, так как каждая из них притягивает молекулы другой с такой же или с большей силой, чем сила, с которой каждая жидкость притягивает свои собственные поверхностные молекулы. В этом случае молекулы свободно перемещаются из одной жидкости в другую. На поверхности раздела жидкость — жидкость молекулы ориентируются таким образом, чтобы энергия их взаимодействия была максимальной [210]. [c.192]

Как известно, процесс растворения веществ друг в Друге (смешение компонентов) сопровождается изменением свободной энергии системы АР. При этом лишь в том случае, когда АР смешения отрицательна, т. е. АР = АН — ГА5 < О, имеет место самопроизвольное растворение (АН и А5 — соответственно, изменение энтропии и энтальпии системы). [c.33]

При растворении полимеров в низкомолекулярных жидкостях энтальпия смешения АН в большинстве случаев мала в случае эластомеров она, как правило, положительна. Хорошая растворимость полимеров в большом числе растворителей обусловлена необычайно высокими значениями энтропии смешения. Именно с последним обстоятельством связаны и отклонения свойств растворов полимеров от свойств идеальных растворов. Теория растворов полимеров [2—5] позволила рассчитать энтропию смешения полимера с растворителем исходя из определения числа способов, которыми могут разместиться молекулы растворителя среди связанных в длинные гибкие цепи сегментов макромолекул (конфигурационную энтропию смешения). Несмотря на ряд существенных приближений используемой модели, полученные с ее помощью уравнения свободной энергии смешения и, соответственно, парциальных мольных свободных энергий компонентов системы (химических потенциалов полимера н растворителя) позволили объяснить важнейшие особенности поведения растворов полимеров. [c.33]

Анализ уравнения (11) показывает, что величина х является важной и удобной характеристикой термодинамического качества растворителя. Действительно, из уравнения (11) следует, что при X < 0,5 АР1 < О (т. е. свободная энергия уменьшается при растворении) при любых значениях молекулярной массы и концентрации полимера. Это означает, что при % < 0,5 имеет место неограничен ное смешение полимера любой молекулярной массы с растворителем. При X > 0,5 Д/ 1 становится больше нуля при определенных значениях X и что указывает на возникновение двух, находящихся в равновесии, фаз разбавленный раствор — набухший полимер. [c.34]

Растворы высокомолекулярных углеводородов в жидком пропане можно отнести к классу атермальных, поэтому перераспределение компонентов в системе до равновесного состояния связано с затратой свободной энергии. Таким образом энтропийная составляющая свободной энергии определяет свойства атермальных растворов, так как теплота смешения у атермальных растворов отсутствует. [c.220]

Теплота смешения, которая выражается через избыточную свободную энергию Гиббса как [c.119]

Используя понятие избыточной свободной энергии Гиббса (разность изменения свободной энергии при смешении чистых компонентов и изменения свободной энергии идеального раствора), отдельные коэффициенты активности могут быть выражены через мольные фракции компонентов смеси уравнением [c.26]

Расчет коэффициентов активности. Для определения коэффициентов активности часто используется понятие избыточной свободной энергии Гиббса, определяемой как разность изменений свободной энергии при смешении чистых компонентов реального раствора и соответствующего ему идеального [8] [c.409]

Первый член этого выражения соответствует изменению потенциала при смешении идеальных компонентов, а второй -изменению потенциала за счет неидеальности смеси. Таким образом, избыточная свободная энергия смешения Гиббса равна [c.43]

Другой подход к проверке термодинамической совместимости основан на анализе уравнения для избыточной свободной энергии смешения [уравнение (1.23)], записанном для бинарной смеси в виде [c.53]

Средняя мольная свободная энергия Гиббса, отнесенная к чистым компонентам (которая называется также свободной энергией смешения), согласно (26.17), равна [c.138]

С термодинамической точки зрения эмульсия есть двухфазная система с дисперсной фазой, содержащей микроскопические капли диаметром 0,1—100 мкм. Такие дисперсии никогда не являются полностью устойчивыми из-за того, что поверхность раздела между фазами обладает свободной энергией при соединении двух капель происходит уменьшение межфазной поверхности. Следовательно, коалесценция капель — это самопроизвольный процесс, в то время как эмульгирование требует затраты работы. Самопроизвольное эмульгирование наблюдается только в определенных системах, где две фазы предварительно взаимно ненасыщенны. Работа, необходимая для увеличения межфазной поверхности, черпается из свободной энергии смешения за счет массопереноса (см. гл. I). Истинно стабильные растворы, содержащие коллоидные мицеллы, не должны классифицироваться как эмульсии, так как они не имеют термодинамической фазы, которая может существовать отдельно. [c.75]

Здесь АН° и — изменения мольной энтальпии и энтропии при переходе сорбата из раствора в газообразное состояние Ри°= = —ЯТ прв — свободная энергия испарения сорбата —А/ = =/ 7 1пу — избыточная свободная энергия смешения. Для газовой [c.163]

В отличие от коллоидно-дисперсных систем высокомолекулярные системы значительно более устойчивы, так как они дают при смешении с растворителями молекулярные растворы, подобные обычным растворам низкомолекулярных веществ, но с очень длинными цепными молекулами. Такие растворы являются гомогенными системами они образуются самопроизвольно, потому что сам процесс растворения идет с уменьшением свободной энергии и не требует наличия стабилизатора. По этой причине растворы высокомолекулярных соединений являются термодинамически равновесными и потому обратимыми системами. [c.147]

Свободная энергия смешений компонентов неидеального раствора [c.7]

Такая простая форма уравнения для изменения свободной энергии при смешении характерна только для идеальных растворов. Соответствующая этому уравнению энтальпия смешения равна нулю. Действительно, на основании связи между изобарно-изотермическим потенциалом и энтальпией можно записать [c.305]

Таким образом, свободная энергия системы уменьшается на 826 кал независимо от того, каким путем — равновесным или самопроизвольным — произошло смешение. Можно при этом отметить, что внутрен- [c.88]

Так как изменение свободной энергии выражается уравнением AG = АЯ — TAS, то отклонения в поведении реальных растворов от совершенных могут определяться как тем, что АЯ = О, так и тем, что изменение энтропии при смешении не подчиняется уравнению [c.108]

Перед растворением высокомолекулярные вещества с гибкими линейными молекулами обычно набухают, т. е. поглощают низкомолекулярный растворитель, значительно увеличиваясь в массе и объеме. Таким образом, набухание является первой стадией растворения полимеров и как всякий самопроизвольный процесс может происходить только при уменьшении свободной энергии системы. Однако в отличие от растворения низкомолекулярных веществ, процесс смешения полимера и растворителя на первой стадии протекает односторонне — растворитель проникает в полимер, тогда как макромолекулы не переходят в растворитель. Причина такого одностороннего смешения, т. е. набухания, заключается в том, что скорость диффузии малых молекул растворителя в полимер значительно больше скорости диффузии больших молекул полимера в растворитель. [c.152]

С термодинамической точки зрения, для растворения существенно только одно условие — уменьшение свободной энергии. Поэтому растворение может идти и в том случае, если тепловой-эффект реакции отрицателен,—за счет только одного возрастания энтропии. С повышением температуры увеличивается значение энтропийного фактора, и для всякого высокомолекулярного вещества и растворителя должна существовать критическая температура, выше которой наблюдается их безграничное смешение. Практически это не всегда достижимо в связи с возможной деструкцией высокомолекулярного вещества и низкой =темпера-турой кипения растворителей. [c.216]

T. e. равно изменению свободной энергии при изотермо-изобарическом смешении двух разных газов (IX.221) со знаком минус. Легко понять, что использование формулы (IX.226) дает нулевое изменение свободной энергии при изотермо-изобарическом смешении одинаковых газов, так что противоречия с условием аддитивности не возникает. [c.256]

Для свободной энергии смешения согласно формулам (XIV.68) и (XIV.79) получаем [c.420]

Мольную свободную энергию смешения можно рассчитать согласно соотношениям [c.422]

В случае смешения двух и более жидкостей молекулы с большими силами притяжения стремятся уйти внутрь жидкости, а молекулы с более слабыми полями остаются на поверхности. Таким образом, поверхностный слой обогащается молекулами с меньшей свободной энергией. Установлено, что если поверхностное натяжение раствора меньше поверхностного натяжения растворителя, то концентрация растворенного вещества у поверхности выше, чем в объеме. Возможен случай, когда поверхностный слой будет целиком состоять из молекул того компонента, чьи силовые поля наиболее слабы. Подобное явление набл1рдается на практике, когда противопенная присадка на основе полиснлоксанов практически полностью переходит в поверхностный слой, а масло в объеме приобретает повышенную склонность к вспениванию. В связи с этим подобные присадки рекомендуется вводить в масло незадолго до их применения. [c.187]

С другой стороны, энергетические эффекты на одну макромолекулу высокополимера весьма велики в соответствии с большим числом контактирующих звек ьев. Поэтому ничтожно малой положительной свободной энергии взаимодействия звеньев различной природы достаточно для того, чтобы полимеры не смогли растворяться друг в друге. Несовместимость полимеров является поэтому скорее правилом, чем исключением и наблюдается не только при смешении полимеров в массе, но и в хороших растворителях. Наблюдается даже расслоение сополимеров одинаковой химической природы, но с широкой гетерогенностью по составу. Исключение составляют полимеры с полярными заместителями, для которых взаимодействие разнородных звеньев энергетически выгодно и которые поэтому хорошо совмещаются друг с другом. [c.34]

Равновесные данные х—у—Р—Т (при Р или Т = onst). Очевидно, эти данные являются избыточными, поэтому возникает проблема выбора наилучших значений, по которым производится оптимизация. Если данные х—у термодинамически несовместимы, то имеется возможность непосредственного определения коэффициентов активности и избыточной свободной энергии смешения. Тогда в качестве невязок в критерии (4.28) можно использовать разность коэффициентов активности по одному из компонентов, разность избыточных энергий смешения, разность концентраций, разность температур или давлений. Для несовместимых данных использование различных невязок будет приводить и к различным наборам параметров. Уравнения [c.119]

В соответствии с моделью Вильсона, в которой он ввел понятие локальные объемные доли компонеь[Тов, уравнение (1.23) приобретает вид для свободной энергии смешения [c.43]

Концепция локального состава используется также при выводе другого уравнения для описания фазового равновесия частично смешивающихся систем - уравнения NRTL. Предполагается, что раствор состоит из ячеек двух сортов с молекулами первого и второго типов в центре. Избыточная свободная энергия такого двухжидкостного раствора выражается через мольно-взвешенную энергию гипотетических жидкостей, включающих ячейки первого и второго типа. Используя двухжидкостную модель раствора и вводя концепцию локальных составов с модификацией исходного соотношения, применяя дополнительный параметр а , характеризующий неоднородность смешения, Праузниц и Ренон предложили для расчета коэффициентов активности следующее выражение [c.46]

Формулы (IX.221)—(IX.225) справедливы, однако, лишь в случае смешения частиц разного сорта. Если происходит изотермо-изобари-ческое смешение одинаковых газов, суммарное изменение свободной энергии и энтропии должно равняться нулю в силу аддитивности функций, хотя объем, доступный движущимся молекулам, увеличивается. Кажущееся противоречие между аддитивностью термодинамических функций и соотношениями (IX.221)—(IX.225) было отмечено Гиббсом и носит название парадокса Гиббса. Парадокс Гиббса находит объяснение при учете неразличимости тождественных частиц. Действительно, после смешения одинаковых газов в объеме V находятся (Л/ + Л/2) неразличимых частиц, что отражается соответствующим факториальным множителем. Вместо (IX.200) должны записать [c.255]

Формулы первого приближения позволяют удовлетворительно описать зависимость энтальпии смешения от состава в ряде простых систем, однако теоретические значения энтропии смешения не согласуются с данными опыта. Лучшее согласие с экспериментом получают, рассматривая параметр ы) как свободную энергию взаимообмена, т. е. как изменение свободной (а не потенциальной) энергии при квазихимической реакции. В таком случае необходимо учитывать зависимость величины ы) от температуры. Выражения для термодинамических функций содержат два параметра w и (1т1(1Т величина ёт/йТ определяет изменение энтропии при квазихимической реакции. Однако теория не указывает путей расчета величин w и йтИТ, и эти величины являются, по существу, эмпирическими параметрами. Их подбирают так, чтобы получить хорошее согласие между рассчитанными и экспериментальными значениями функций смешения при некотором (допустим, эквимолярном) составе раствора. [c.424]