Полимер ерітінділерінің термодинамикасы: Флори-Хаггинс теориясы және осмотикалық қысым

Полимерлердің еру термодинамикасы

әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті

Химия және химиялық технологиясы факультеті

Еру дегеніміз - термодинамикалық тұрақты гомогенді жүйе түзетін, өздігінен жүретін процесс. Ерудің міндетті шарты - компоненттер араласқанда еркін энергиясы азаю қажет.

Полимер ерітіндісі термодинамикалық тұрақты және қайтымды жүйе болғандықтан, полимер ерігенде еркін энергиясы төмендейді:

∆Gар = (Gер -∑ Gкомп) <0

Гиббс энергиясы процестегі энтальпия мен энтропиясының өзгеруімен анықталады:

∆ Gар = ∆Hар - T∆Sар

∆ Hар = Hер - ∑Hкомп

∆S = Sер - ∑Sкомп

Шарт бойынша ∆G ар <0, демек бұл өрнек бірнеше жағдайларда орындалады:

∆Hар<0; ∆Sар>0

∆Hар<0 ; ∆Sар<0, /∆H/ > /T∆S/

∆Hар>0; ∆Sар>0, /∆H/ < /T∆S/

∆Hар = 0; ∆Sар>0

Полимерлердің еру термодинамикасына әр түрлі факторлардың әсері.

Ерудің термодинамикалық параметрлері:

Полимер мен төмен молекулалық сұйықтың табиғатына

Полимерлердің фазалық күйіне

Макромолекуланың иілгіштігіне

Полимерлердің молекулалық массасына

Макромолекуланың химиялық құрылымына, текшелену тығыздығына тәуелді болады.

Полимер мен еріткіштің термодинамикалық ынтықтығы. Ерітінділердің термодинамикалық сапасы

μi=Gi; ∆G<0 және ∆μi<0.

μi =

р, T, ni

Флори - Хаггинстің полимер ерітінділердің теориясы

Теория мынадай қағидаларға сүйінген:

Макромолекуланың барлық иілгіш және олардың шамалары бірдей.

Еру атермиялық, яғни ∆H = 0.

Квазикристалдық тор no ұяшықтан тұрады, әр ұяшыққа еріткіштің бір молекуласы немесе еріткіш молекуласымен орын алмаса алатын тізбектің бір сегменті орналасады, жылулық қозғалыстың әсерінен сегмент еріткіш молекуласымен немесе басқа сегментпен ауыса алады.

Жүйеде еріткіштің n молекуласы және полимердің N тізбегі бар, әр тізбек r үзінділерден тұрады, яғни no = n+rN

Полимер ерітіндісінің үстіндегі бу қысымы

рi / p0i>X оң ауытқу, рi / p0i>X теріс ауытқу.

рi - ерітіндінің үстіндегі компоненттердің парциалдық бу қысымы.

р0i - таза компоненттердің үстіндегі қаныққан бу қысымы.

Осмос қысымы

π = cRT

Осмос қысымы дегеніміз - еріткіштің көлем бірлігіне келетін, компоненттер арасындағы термодинамикалық ынтықтық.

Флори - Хаггинс теориясы бойынша, осмос қысымының полимердің концентрациясына тәуелділігі Вант-Гофф теңдеуімен емес, Ван-дер-Ваальстың концентрация бойынша дәрежелі жіктелу теңдеуімен сипатталады:

π = RT(A1c + A2c + A3c + …)

A1=1/M, π/c = RT

Ұқсас жұмыстар

Ерітінділерден қатты заттарды бөлу: криоскопия, осмотикалық қысым, Нернст-Шилов заңы және химиялық кинетика

Осмос пен онкотикалық қысым, изотоникалық коэффициент; қышқыл-негіз теориясы және қанның протолиттік буферлік жүйелері

Беттік құбылыстардың термодинамикасы және адсорбция

Биологиялық жүйелердің термодинамикасы: бірінші және екінші заңдар, энтальпия мен энтропия

Газ қысымы: парциалдық қысым, манометрлер және атмосфералық қысым

Қысым және атмосфералық қысым: теория, бірліктер және тәжірибелік тапсырмалар

Сұйықтардың қасиеттері және гидростатикалық қысым

Атмосфералық қысым және оны өлшеу әдістері

Атмосфераның құрамы, құрылысы және атмосфералық қысым