Обычное решение

В химии регулярным раствором называется раствор, энтропия смешения которого равна энтропии идеального раствора того же состава, но является неидеальным из-за ненулевой энтальпии смешения . ^{[1] [2]} Такой раствор образуется в результате случайного смешивания компонентов с одинаковым молярным объемом и без сильных специфических взаимодействий, ^{[1] [2]} и его поведение отличается от поведения идеального раствора , демонстрируя разделение фаз при промежуточных составах и температуры ( разрыв смешиваемости ). ^[3] Его энтропия смешивания равна энтропии идеального раствора того же состава из-за случайного смешивания без сильных специфических взаимодействий. ^{[1] [2]} Для двух компонентов

${\displaystyle \Delta S_{mix}=-nR(x_{1}\ln x_{1}+x_{2}\ln x_{2})\,}$

где – газовая постоянная , общее количество молей и мольная доля каждого компонента. Только энтальпия смешения отлична от нуля, в отличие от идеального раствора, а объем раствора равен сумме объемов компонентов. ${\displaystyle R\,}$ ${\displaystyle n\,}$ ${\displaystyle x_{i}\,}$

Функции

Регулярное решение также можно описать законом Рауля, модифицированным функцией Маргулеса только с одним параметром : ${\displaystyle \alpha }$

${\displaystyle \ P_{1}=x_{1}P_{1}^{*}f_{1,M}\,}$

${\displaystyle \ P_{2}=x_{2}P_{2}^{*}f_{2,M}\,}$

где функция Маргулеса

${\displaystyle \ f_{1,M}={\rm {exp}}(\alpha x_{2}^{2})\,}$

${\displaystyle \ f_{2,M}={\rm {exp}}(\alpha x_{1}^{2})\,}$

Обратите внимание, что функция Маргулеса для каждого компонента содержит мольную долю другого компонента. С помощью соотношения Гиббса-Дюэма также можно показать , что если первое выражение Маргулеса выполняется, то второе должно иметь ту же форму. Внутренняя энергия обычных растворов будет меняться во время смешивания или процесса.

Величину можно интерпретировать как W/RT , где W = 2 U ₁₂ - U ₁₁ - U ₂₂ представляет собой разницу в энергии взаимодействия между подобными и непохожими соседями. ${\displaystyle \alpha }$

В отличие от идеальных растворов, регулярные растворы обладают ненулевой энтальпией смешения из-за W -члена. Если разнородные взаимодействия более неблагоприятны, чем подобные, мы получаем конкуренцию между энтропийным членом смешения, который дает минимум свободной энергии Гиббса при x ₁ = 0,5, и энтальпийным членом, имеющим там максимум. При высоких температурах доминирует энтропийный член свободной энергии смешения и система полностью смешивается, но при более низких температурах кривая G ( x ₁ ) будет иметь два минимума и максимум между ними. Это приводит к разделению фаз. В общем, будет температура, при которой три крайние точки сливаются и система становится полностью смешиваемой. Эта точка известна как верхняя критическая температура раствора или верхняя температура растворения.

В отличие от идеальных растворов, объемы регулярных растворов уже не являются строго аддитивными, а должны рассчитываться на основе парциальных молярных объемов , которые являются функцией x ₁ .

Термин был введен в 1927 году американским физико-химиком Джоэлом Генри Хильдебрандом . ^[4]

Смотрите также

• Твердый раствор

Рекомендации

1. П. Аткинс и Дж. де Паула, Физическая химия Аткинса (8-е изд. WH Freeman 2006), стр.149
2. PA Rock, Химическая термодинамика. Принципы и приложения (Macmillan 1969), стр.263.
3. Физическая химия Саймона и МакКуорри: молекулярный подход
4. Природа термина «регулярное решение», т.168, стр.868 (1951).