استاد راهنما:

 

دکتر عباسعلی رستمی

 

 

 

استاد مشاور:

 

دکتر عبدالله عمرانی

 

 

 

دی ماه 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب                        

 

عنوان                                                                                                                                                                 صفحه

فصل اول: مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1

مخلوط­های دوتایی          1

فصل دوم: مبانی تئوری……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 5

2-1- گرانروی.. 5

2-1-1- واحدهای گرانروی……………………………………………………………………………………………………………………… 8

2-1-2-روش­های اندازه­گیری گرانروی……………………………………………………………………………………………………………………………………… 9

2-1-2-1- گرانرومتر استوالد…………………………………………………………………………………………………………………. 9

2-1-2-2- روش استوک………………………………………………………………………………………………………………………… 10

2-1-2-3-گرانرومتر شات گراته…………………………………………………………………………………………………………….. 11

2-2- چگالی……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 12

2-2-1-  استفاده از پیکنومتر…………………………………………………………………………………………………………………. 13

2-2-2- چگالی­سنج دیجیتالی آنتون پار……………………………………………………………………………………………….. 14

2-3- ترمودینامیک محلول­ها…………………………………………………………………………………………………………………… 17

2-4- توابع اضافی…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 18

2-5- نحوه محاسبه و اندازه گیری توابع ترمودینامیکی……………………………………………………………………….. 21

2-5-1- حجم مولار اضافی…………………………………………………………………………………………………………………….. 21

2-5-1-1-مدل­های حجم مولار اضافی و پارامتر­های برهمکنش…………………………………………………………. 22

2-5-1-2- مدل پریگوگن-فلوری-پترسون……………………………………………………………………………………………. 23

2-5-2- ضریب انبساط دمایی و دمایی اضافی هم­فشار……………………………………………………………………….. 26

2-5-3- انحراف گرانروی 28

2-5-4- انرژی آزاد گیبس اضافی………………………………………………………………………………………………………….. 28

2-5-5- معادله چند جمله ای ردلیچ-کیستر……………………………………………………………………………………….. 30

2-5-6- حجم مولی جزئی و مولی جزئی اضافی………………………………………………………………………………….. 31

فصل سوم: بخش تجربی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 34

3-1- مواد مصرفی……………………………………………………………………………………………………………………………………. 34

3-2- وسایل و تجهیزات………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

3-3- اندازه گیری چگالی مایعات…………………………………………………………………………………………………………… 35

3-4- تعیین حجم مولار اضافی ………………………………………………………………………………………………………. 41

3-5-  معادله بررسی شده برای حجم مولار اضافی (پریگوگن-فلوری –پترسون ).. 45

3-6- تعیین ضریب انبساط دمایی اضافی……………………………………………………………………………………………… 46

3-7- اندازه گیری گرانروی……………………………………………………………………………………………………………………… 49

3-8- انحراف گرانروی……………………………………………………………………………………………………………………………… 51

3-9- انرژی آزاد گیبس اضافی فعالسازی G*E…………………………………………………………………………………….. 55

3-10- محاسبه حجم­های مولی جزیی و  حجم­های مولی جزیی اضافی…………………………………………… 59

فصل چهارم : بحث و نتیجه­گیری……………………………………………………………………………………………………………. 67

4-1-  تغییرات حجم اضافی مخلوط­ها…………………………………………………………………………………………………… 67

4-2- بررسی تغییرات انحراف گرانروی (Δη) مخلوط­ها…………………………………………………………………. 71

4-3- بررسی تغییرات انرژی آزاد گیبس اضافی فعالسازی G*E………………………………………………………… 76

-3- بررسی تغییرات ضریب انبساط پذیری دمایی هم­فشار………………………………………………………………….. 78

4-4- حجم­های مولی جزئی و  حجم­های مولی جزئی اضافی مخلوط­های دو جزئی…………………………. 81

فصل پنجم: نتیجه گیری کلی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 86

نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 86

پیشنهاداتی برای تحقیقات آتی………………………………………………………………………………………………………………… 88

مراجع  ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 89

عنوان                                                       فهرست جداول                                صفحه

جدول3-1-  مواد مصرف شده ، نام شرکت و درجه خلوص…… 34

جدول 3-2- چگالی ترکیبات خالص در دمای 298.15 با توجه به مراجع ذکر شده.. 37

جدول 3-3-  چگالی سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در کسر مولی های مختلف….. 38

جدول3-4- چگالی سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن در کسر مولی های مختلف….. 39

جدول 3-5- چگالی سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در کسر مولی های مختلف….. 40

جدول 3-6- حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف….. 42

جدول 3-7- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد  برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن                    42

جدول 3-8- حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن در دماهای مختلف   43

جدول 3-9- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد  برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن        43

جدول 3-10- حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف 44

جدول 3-11- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن                44

جدول 3-12- مقادیر حجم مولار اضافی،انحراف استاندارد و پارامتر برهمکنش برای سیستم­های دوتایی توسط تئوری پریگوگن-فلوری- پترسون در دماهای مختلف….. 45

جدول 3-13- مقادیر ضریب انبساط دمایی اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف       46

پایان نامه

 

جدول 3-14- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد ضریب انبساط دمایی اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن… 46

جدول 3-15- مقادیر ضرایب انبساط دمایی اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن در دماهای مختلف       47

جدول 3-16- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد ضریب انبساط دمایی اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان +   بروموبنزن… 47

جدول 3-17- مقادیر ضریب انبساط دمایی اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترووبنزن در دماهای مختلف     …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 48

جدول 3-18- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد ضریب انبساط دمایی اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان +  + نیتروبنزن… 48

جدول 3-19- شماره­های کاپیلار جهت اندازه گیری گرانروی مایعات مختلف… … 50

جدول 3-20- گرانروی ترکیبات خالص در دمای 298.15 کلوین با توجه به مراجع ذکر شده 50

جدول 3-21- گرانروی مطلق و انحراف گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن.. .. 52

جدول 3-22- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن.. .. 52

جدول 3-23- گرانروی مطلق و انحراف گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن.. .. 53

جدول 3-24- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن    53

جدول 3-25- گرانروی مطلق و انحراف گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترووبنزن.. .. 54

جدول 3-26- ضرایب ردلیچ کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترووبنزن 54

جدول 3-27- مقادیر  برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف… … 56

جدول 3-28- ضرایب ردلیچ-کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن      56

جدول 3-29-  مقادیر  برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن در دماهای مختلف… … 57

جدول 3-30-  ضرایب ردلیچ-کیستر و انحراف استاندارد برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن 57

جدول 3-31-  مقادیر  برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف… … 58

جدول 3-32-  ضرایب ردلیچ-کیستر و انحراف استاندارد  برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترووبنزن    58

جدول 3-33- حجم مولی ترکیبات خالص در سه دما 60

جدول 3-34- حجم مولی جزیی  و  برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف      61

جدول 3-35- حجم مولی جزیی  و  برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن در دماهای        مختلف      62

جدول 3-36- حجم مولی جزیی  و  برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف      63

جدول 3-37- حجم مولی جزیی اضافی  و  برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف     64

جدول 3-38- حجم مولی جزیی اضافی  و  برای سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف      65

جدول 3-39- حجم مولی جزیی اضافی  و  برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف      66

عنوان                                                      فهرست اشکال                                                  صفحه

شکل-2-1- سیالی که بین دوصفحه جریان دارد………………………………………………………………………………….. 7

شکل-2-2- گرانرومتر استوالد……………………………………………………………………………………………………………………. 9

شکل-2-3- دستگاه اندازه گیری گرانروی با روش استوک……………………………………………………………………… 10

شکل-2-4- ساختار گرانرومترشات گراته………………………………………………………………………………………………….. 11

شکل-2-5- پیکنومتر پر شده با مایع رنگی……………………………………………………………………………………………… 13

شکل-2-6- تصویر لوله  Uشکل………………………………………………………………………………………………………………… 15

شکل-2-7- ارتعاش نوسانگر………………………………………………………………………………………………………………………. 16

شکل-2-8- تغییرات حجم محلول بر اثر افزایش یک مول حل­شونده…………………………………………………… 32

شکل-3-1- دستگاه چگالی سنج آنتون پار………………………………………………………………………………………………. 35

نمودار 3-2- نمودار تغییرات چگالی سیستم دوتایی  سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف…………. 38

یک مطلب دیگر :

 

نمودار 3-3- تغییرات چگالی سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف . 39

نمودار 3-4- تغییرات چگالی سیستم دوتایی سولفولان + نیترو بنزن در دماهای مختلف….. 40

نمودار4-1- تغییرات حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی  سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف    67

نمودار4-2- تغییرات حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف         68

نمودار4-3- تغییرات حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترو بنزن در دماهای مختلف    68

نمودار4-5- تغییرات حجم مولار اضافی برای سیستم دوتایی  سولفولان با حل­شونده ها در 15/298 کلوین. 70

نمودار4-6- تغییرات گرانروی برای سیستم دوتایی  سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف….. 72

نمودار4-7- تغییرات گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف….. 72

نمودار4-8- تغییرات گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترو بنزن در دماهای مختلف….. 73

نمودار4-9- تغییرات انحراف گرانروی برای سیستم دوتایی  سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف   73

نمودار4-10- تغییرات انحراف گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف 74

نمودار4-11- تغییرات انحراف گرانروی برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترو بنزن در دماهای مختلف    74

نمودار4-12- تغییرات  برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف….. 76

نمودار4-13- تغییرات  برای سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف….. 76

نمودار4-14- تغییرات  برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترو بنزن در دماهای مختلف….. 77

نمودار4-15- تغییرات ضرایب انبساط دمایی و ضریب انبساط دمایی اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف….. 78

نمودار 4-16- تغییرات ضرایب انبساط دمایی و ضریب انبساط دمایی اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان+ بروموبنزن در دماهای مختلف….. 79

نمودار 4-17- تغییرات ضرایب انبساط دمایی و ضریب انبساط دمایی اضافی برای سیستم دوتایی سولفولان + نیترو بنزن در دماهای مختلف….. 79

نمودار 4-18-  تغییرات حجم مولی جزئی سولفولان برای سیستم دوتایی  سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف       81

نمودار 4-19- تغییرات حجم مولی جزئی کلروبنزن برای سیستم دوتایی سولفولان + کلروبنزن در دماهای مختلف       82

نمودار 4-20-  تغییرات حجم مولی جزئی سولفولان برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن در دماهای مختلف       83

نمودار 4-21- تغییرات حجم مولی جزئی بروموبنزن برای سیستم دوتایی سولفولان + بروموبنزن در دماهای مختلف       83

نمودار 4-22- تغییرات حجم مولی جزئی سولفولان برای سیستم دوتایی سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف       84

نمودار 4-23- تغییرات حجم مولی جزئی نیتروبنزن برای سیستم دوتایی  سولفولان + نیتروبنزن در دماهای مختلف  ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 84

نمودار 4-24- تغییرات حجم مولی جزئی اضافی جزء اول برای سیستم­های دوتایی در 15/298 درجه کلوین.. 85

نمودار 4-25- تغییرات حجم مولی جزئی اضافی جزء دوم برای سیستم­های دوتایی در 15/298 درجه کلوین.. 85

 

چکیده

چگالی و گرانروی مخلوط های دوتایی سولفولان با کلرو بنزن، بروموبنزن و نیتروبنزن در محدوده کسر مولی (0-1) در دماهای 15/298، 15/303و 15/308 کلوین و در فشار جو اندازه گیری شد

از روی اطلاعات تجربی چگالی و گرانروی حجم مولار اضافی، ضریب انبساط دمایی اضافی، انحراف گرانروی و مقادیر انرژی آزاد گیبس فعال­سازی اضافی و همچنین مقادیر حجم های مولی جزئی نیز محاسبه گردید.

کمیت های ترمودینامیکی اضافی نام برده شده در بالا در معادله ردلیچ-کیستر قرار داده شد تا پارامترهای برهمکنش­های دوتایی تخمین زده شود. از نتایج تجربی حجم مولار اضافی توسط نظریه پریگوگن-فلوری-پترسون مقادیر حجم مولار اضافی پیش بینی و بهم ارتباط داده شدند

نتایج نشان داد که مقادیر حجم مولار اضافی برای همه محلول­های دوتایی منفی می باشد همچنین مقادیر گرانروی و انرژی آزاد گیبس فعال­سازی اضافی منفی بدست آمد . میزان و نوع برهمکنش­های بین حلال و حل شونده های مخلوط­های دوتایی نیز تفسیر گردید

واژه های کلیدی

مخلوط­های دوتایی، معادله ردلیچ -کیستر، خواص اضافی، نظریه پریگوگن-فلوری-پترسون، ضریب انبساط دمایی اضافی

فصل اول: مقدمه

 

مخلوط­های دوتایی

محلول به ترکیب همگن دو یا چند ماده گفته می­‌شود منظور از ترکیب همگن این است که اجزای تشکیل دهنده مخلوط در یک فاز باشند و اجزاء آن قابل تفکیک از یکدیگر نیستند.. به­طور معمول ماده­ای که به مقدار بیشتری در مخلوط موجود باشد، حلال نامیده می­شود. حلال می­تواند گاز، مایع و یا جامد باشد. به مواد دیگری که در محلول موجود هستند (به غیر از حلال) حل شونده می­گویند. حلال در هر فاز فیزیکی باشد، محلول هم در همان فاز خواهد بود. محلول­ها نقش بسیار مهمی در مطالعات علمی و تحقیقاتی دارند زیرا اکثر پدیده­های شیمیایی و بیوشیمیایی در فاز محلول انجام می­گیرد. سیستم های دوتایی از نقطه نظرهای متعددی حائز اهمیت می­باشند خواص شیمی فیزیکی مخلوط دوتایی از دو نقطه نظر نظری و عملی برای درک نظریه مایع اهمیت دارد ]1[. خواص ترمودینامیکی محلول­های مایع دوتایی اغلب براساس توابع اضافی هما­نند حجم مولار اضافی، آنتالپی اضافی و انرژی گیبس اضافی، مطرح می­شوند،­ مطالعه این خواص ترمودینامیکی و درجه انحراف آن از حالت ایده آل در درک طبیعت بر همکنش­های بین مولکولی میان دو محلول و همچنین به عنوان یک روش کمی و کیفی برای استنباط اطلاعات مربوط به ساختار مولکولی و نیروهای بین مولکولی بسیار مفید است [3,2].

از میان این خواص ترمودینامیکی، خواصی مانند چگالی، گرانروی، ضریب شکست، وخواص حجمی مرتبط با آن بیشتر مورد بررسی قرار می­گیرند زیرا این اطلاعات منعکس کننده رفتار واقعی حل شونده و میزان برهمکنش آن با حلال می­باشد که از این دانش می­توان در عملیات­های مهندسی مانند طراحی، کنترل و بهینه­سازی فرایندهای شیمیایی استفاده نمود [4].

اطلاعات چگالی، گرانروی مایعات خالص و مخلوط­ها به منظور اهداف نظری و عملی حائز اهمیت می‌باشند و از نظر کمی و کیفی در مطالعه جنبه­های ترمودینامیک – انتقال مرتبط با جریان مایع و گرما مفید می­باشد [5].

سولفولان یک حلال آب­گریز دو قطبی، با فرمول مولکولی C4H8SO2 دارای جرم مولکولی 17/120 گرم بر مول می­باشد که به شکل مایع خالص بی­رنگ است اما در صنعت اغلب در رنگ زرد روشن به علت برهمکنش با هوا می باشد که که بطور وسیع در صنعت نفت برای بازیافت ترکیبات آروماتیک و دیگر ترکیبات آلی با روش استخراج مایع[1] بکار می­رود و همچنین در استخراج گاز  برای خالص­سازی و تصفیه بخار گاز طبیعی استفاده می­شود و برای جزء جزء کردن اسید چرب به اجزای اشباع و غیر اشباع، به عنوان حلال واکنش برای تهیه  پیریدین، ایزوسیانات، تهیه دارو و همچنین فرآیند پلیمریزاسیون کاربرد و اهمیت ویژه­ای دارد [7,6].

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...