Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Январь » 23 » Изучение растворов неэлектролитов с позиции теории возмущений
19:26
Изучение растворов неэлектролитов с позиции теории возмущений

   Любое исследование реальных растворов сводится к описанию процессов и зависимостей в данных системах, при помощи математических выражений. Одна из первых удачных теорий изучения растворов неэлектролитов это теория возмущений.

   Методология данного подхода сводится к решению двух задач: выбор простой системы с легко решаемыми для нее математическими зависимостями и внесение небольших поправок, которые называют возмущениями. Иначе, в простую математическую модель вносят поправочные коэффициенты, учитывающие различия между упрощенной моделью и реальной системой. Поправки обычно находятся путем обработки большого массива экспериментальных данных.

   Отличия между выбранной упрощенной моделью и состоянием реальной системы сводятся к виду потенциала межмолекулярного взаимодействия, вид которого заранее не известен. Отличия в потенциале межмолекулярного взаимодействия и выступают в роли параметров возмущения, по которым разлагают термодинамические функции исследуемой системы для сравнения ее со стандартной.

   Выбор теоретической модели должен обеспечивать максимально простой вид ее математического выражения и оптимальную сходимость с реальной исследуемой системой. Поправки на возмущения не должны превышать 10-30% от искомых величин. Поправки на возмущения, в физическом смысле, связаны с несимметричностью молекул, специфическими взаимодействиями, стерическими препятствиями взаимодействия на различных дистанциях, отклонениями от закона Рауля во влиянии воздействия добавки неэлектролита и пр. В любом случае, абсолютной 100% сходимости модели не будет никогда. Стремление к минимальной величине отклонений от найденной математической модели (даже с учетом поправок на возмущения) приводит к огромному количеству требуемых исследований и высочайшей точности оценки экспериментально найденных величин. Погрешность математической модели в пределах 1-4% можно считать допустимой при описании реальных систем средней сложности.

   Количественное развитие теории растворов сводится к накоплению массива экспериментальных данных, по которым можно строить и проверять математические модели, а так же, математические операции построения моделей. Качественное развитие теории возмущений принято подразделять на три направления:

   Теория конформных растворов неэлектролитов. Конформальные растворы – это системы, в которых все межмолекулярные взаимодействия между молекулами всех типов имеют один и тот же вид потенциала взаимодействия. То есть, все эффекты среды сводятся к выражению одного вида, усредненному по всем молекулам системы и отнесенном к парным межмолекулярным взаимодействиям во всем объеме раствора. Лонге-Хиггинс показал в своих работах методы расчета параметров реальных систем на основе приближенной модели идеального раствора. Исходными данными служат экспериментальные сведения о межмолекулярных взаимодействиях в растворе и термодинамические свойства чистых компонентов. К сожалению, данный метод пока применим лишь для простых систем, включающих небольшое количество компонентов с несложным строением молекул.

   Метод учета несферичности молекул. Все простейшие методы решения задач физической химии растворов базируются на модели состояния идеального раствора, для которого характерно не только отсутствие сложных сильных взаимодействия, но и сферическая форма молекул. В отличие от идеальных и реальных газов, растворы имеют достаточно плотную упаковку молекул. Что, на фоне отсутствия сильных диполь-дипольных взаимодействий (как в растворах электролитов), приводит к заметной роли объема, диаметра и формы молекул в физических процесса. Поэтому разрабатываются методы учета несферичности молекул в виде поправочных коэффициентов, вид которых может быть найден экспериментально и/или на основе молекулярных параметров компонентов системы.

   Смесь твердых сфер как стандартная модель в теории возмущений. Одна из простейших математических моделей для описания процессов в растворах неэлектролитов. Базируется на основе уравнения состояния идеального раствора и принимает все молекулы за сферические абсолютно упругие недеформируемые тела. Частным случаем теории твердых сфер является теория ячеистой структуры, разработанная Гуриковым Ю.В. Данная теория позволяет неплохо описывать процессы растворения газов в жидкостях в условиях доминирования сильной дальней сольватации.

   Выше приведенные достаточно простые молекулярно-статистические теории оценить вероятность распределения молекул в узлах кристаллической решетки, исходя из данных о геометрии молекул компонентов системы. Для повышения точности результатов и согласования с экспериментально найденными величинами, желательно включать в расчеты не только молекулярные параметры, но и макрофизические параметры исходных компонентов и исследуемого раствора.

Категория: Физическая химия растворов | Просмотров: 689 | Добавил: Chemadm | Теги: теория возмущений, растворы неэлектролитов | Рейтинг: 5.0/3
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]