تتمثل الانظمه ثلاثيه المكون على رسم بيانى ذات احداثين...

11
) ف ن ص لعده ا ا ق( ون ك م ل ه ا ي ث لا ث مه! ظ نلا ا ر ان& ب ت ع ن ورى ان ر لض ا ن م ن ي ث احدا ات ى ذ ن ا ي9 ث م س ى ر عل ون ك م ل ه ا ي ث لا ث مه! ظ نلا ل ا ي م ت ث ام! ظ ن ل وار ا ط ا نF ي& ث ه لاق ع ل ح ا ي ض و ت ن ك م يP ك ل د& . وث ;pma&ت ب ا اره ث ر ح ل ه ا& ط وذرج غ ض ل ا ن م لا ك ساوى مت ت ل ي م& ي ات وث ك م لات ث ى ام ذ! ظ ل ن ي ث م ي ا ض ن ا ن ك م ي ما ك. & ب ي ك ر لب كداله ا و ه ما ك& ب ي ك ر لب ل ه ي ث ور ل ه ا ويo ئ م ل ه ا& ي س لت ا& ث ات& ي ك ر م ل ه ا ي9 ث س لت ا ات ي م ك ل د ا حدث ت ع م لاع ضلا ا ل ك ش ل ا& ث نF ي& ي م10 - 18 ع ل ض ه , و ي ق ن ل ا ات وث ك م ل ا ها ل ر م ر ي ى لت وا ت ل ي م ل وس اo ل رو ي م ي و ه ويo ئ م ل ه ا& ي س لتذه ا ا ث ر ت ل ي م ل ر ا& عب ه ي ق فلا وط ا ط خ ل ع ا ض و ت س ,وo را ل طه ا ق ن ل ل& ث ا ق م ل ا ت ل ي م ل ا ى لعده ا ا ق ل د ا ي عر ضف ن م داء ;pma&ي ث ا& ت ك ر م ل ن م100 ل& ث ا ق م ل ا ت ل ي م ل د راس ا ي ع% ول ط ى عل ات ساق م ل ا& ث ان ي غط ن ن ي ر خلا ا نF ي& ي ك ر م ل ل ه ويo ئ م ل ه ا& ي س لت ا ا كد ه اعده . و ق ل ل ى عل وله ه س& ب ول ض خ ل ا ن ك م ي ن ي ر خلا ا ن سيo را ل ا ن ي ر خلا ا ن عي ل ض ل ا ن م اعات ق نلار ا ى ف اعات ق نلار ول ا ط ى عل لات ي ل ا ات ساق م لس ا ا ي ق& ن ه ي ي ع م طه ق ن ل ل& ث ا ق م ل ا& ب ي ك ر لب ا ى ل ا لات ي ل ه ا ويo ئ م ل ا& ب س لت ع ا م& ج ذىo و ت ان& ب& ج ت ما ك. لات ي ل وس اo رو ل ا ن م ل ك اه& ح ت ا100 ن م عامده ن م ل ا لات ي ل ا ات ساق م ل وع ا م& ج م ه ان ي س د ي ه ل ه ا ري! ظ ن ل ا& ب س حP ك ل وذ% ت ل ي م لع ا ا ق نوى ار سا ب لات ي ل ا ت ل ي م لع ا لا ض ى ا ل طه ا ق ن اى

Upload: saso-essam

Post on 20-Dec-2015

72 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

physical

TRANSCRIPT

Page 1: تتمثل الانظمه ثلاثيه المكون على رسم بيانى ذات احداثين من الضرورى ان نعتبر ان كلا من الضغط ودرجه الحراره

) الصنف ) قاعده المكون ثالثيه االنظمه

من احداثين ذات بيانى رسم على المكون ثالثيه االنظمه تتمثلوبذلك . ثابت الحراره ودرجه الضغط من كال ان نعتبر ان الضرورىيمكن . كما التركيب كداله النظام اطوار بين العالقه توضيح يمكن

تحديد مع االضالع متساوى بمثلث مكونات ثالث ذى نظام تمثيل ايضاهو كما للتركيب الوزنيه المئويه بالنسبه المركبات النسبيه الكميات

بالشكل المكونات 18-10مبين لها يرمز والتى المثلث رؤوس وتمثل الخطوط , , وتوضع الرأس لنقطه المقابل المثلث وضلع النقيهصفر من ابتداء لمركب من المئويه النسبه زياده المثلث عبر االفقيه

الى القاعده وهكذا % . 100عند للقاعده المقابل المثلث راس عندطول على بالمسافات يعطيان االخرين للمركبين المئويه النسبهالحصول . ويمكن االخرين الرأسين االخرين الضلعين من االرتفاعات

الثالث المسافات بقياس معينه لنقطه المقابل التركيب على بسهوله . يجب كما الثالث الرؤوس من كل اتجاه فى االرتفاعات طول على

الى الثالث المئويه النسب جمع يؤدى حسب% 100ان وذلكاى من المتعامده الثالث المسافات مجموع ان الهندسيه النظريه

المثلث ارتفاع تساوى الثالث المثلث اضالع الى نقطه

Page 2: تتمثل الانظمه ثلاثيه المكون على رسم بيانى ذات احداثين من الضرورى ان نعتبر ان كلا من الضغط ودرجه الحراره

والماء والكلوروفورم الخليك حمض نظام

من معلوم مدى فى والماء والكلوروفورم الخليك حمض نظام ويعتبرالثنائيه ) النظم تشبه التى البسيطه للنظم نموزجا الحراره درجهسائل ( بنظام فيها المكون يكون التى

النسبيه الكميات حيث تحدث النظام هذا فى الطورين منطقهشكل . ويعرض الخليك حمض عند 19-10الصغيره النظام هذا سلوك

حراره 18ْ8ْZدرجه S

تركيبى بين تربط انها حيث الرسم هذا من جزءا الربط خطوط تعتبر ( . حاالت جميع فى الطورين منطقه خالل من المتزنين الطورينخطوط - رسمت قد السابقه المكون الثنائى الطور بيانيه رسوماتمن فليس الحراره درجه ثابته افقيه خطوط النها نظرا لكن الربطرسمها ( .الضرورى

Page 3: تتمثل الانظمه ثلاثيه المكون على رسم بيانى ذات احداثين من الضرورى ان نعتبر ان كلا من الضغط ودرجه الحراره

المحدد المنحنى على النقطه هى المخطط هذا فى الفريده النقطهحرجه نقطه تسمى والتى لمنطقه

الطورين منطقه فى نقطه يناظر نظام على الطور قاعده وبتطبيقالنقطه هذه عند متساويا يصبح اتزان حاله فى

f = c - p + 2 = 3 - 2 + 2 = 3

والضغط الحراره درجه انها على الثالث الحريه درجات وتؤخذثابتا . احدهما تركيب كان اذا ولكن اعتباطا الطورين تركيب ومتغير

الثانى الطور تركيب يثبت التركيب هذا من الربط خط . فان

والماء والكلوروفورم الخليك حمض نظام فى

In acetic acid,chloroform and water system.

Page 4: تتمثل الانظمه ثلاثيه المكون على رسم بيانى ذات احداثين من الضرورى ان نعتبر ان كلا من الضغط ودرجه الحراره

Water (component 1) and chloroform (component 2) are both liquids at 25º and are almost completely immiscible. So shaking together some water and some chloroform, two phases are obtained; an aqueous phase containing traces of chloroform and a chloroform phase containing traces of water. Adding acetic acid (component 3) to this heterogeneous system and shaking again we observe that the mutual solubility of water and chloroform increases: the aqueous phase contains a larger quantity of chloroform and the chloroform phase contains a larger amount of water. The compositions of the two phases in chemical equilibrium are called “binodal compositions” and the segment that joints these two compositions is indicated as “tie line”. All the couple of binodal compositions obtained for different amount of added

acetic acid form the “binodal curve”; on this curve the “plait point”, indicated as P, is defined as the point at which the binodal compositions are identical. We note also that the amount of acetic acid is not the same in the two phases; in the triangular phase diagram this fact translates into an asymmetric binodal curves and in tie-lines that are not parallel to the side corresponding to the binary water- chloroform system. At increasing acetic acid concentration the system tends to become homogeneous with a single phase containing all the components. A similar behavior is observed adding ethanol to a water – chloroform biphasic system [1–4].

This behavior can be easily explained considering that both acetic acid and

ethanol behave as amphiphilic solvent in respect to water and chloroform. In fact their molecules have a hydrophilic moiety, respectively the carboxylic group,–COOH, and the alcoholic one, –OH, and a hydrophobic one, the CH3– and the CH3CH2– one. Therefore the same amphiphilic molecule can interact with water, trough the hydrophilic moiety, and with chloroform, trough the hydrophobic one. As a consequence the mutual solubility of water and chloroform increases.

A simple model of a ternary system containing two immiscible components and an amphiphilic solvent for both of them is due to Wheeler and Widom [5]. They considered three

Page 5: تتمثل الانظمه ثلاثيه المكون على رسم بيانى ذات احداثين من الضرورى ان نعتبر ان كلا من الضغط ودرجه الحراره

different bifunctional (rodlike) molecules, AA and BB, for the two immiscible liquids, and AB, for the amphiphilic solvent. These molecules cover completely the bonds of a regular lattice (one molecule per bond) in such a way that only A or only B ends may meet at a given lattice site. To account for the complete insolubility of the pure AA and BB phases, there is an infinite repulsion between A and B molecular ends associated to the same site. If all the other interactions are neglected, the Wheeler and Widom model reduces to the standard Ising model on the same lattice [5]. The original model was extended to the case of both two- [6] and three-body interactions [7–8] between the molecular ends associated to the same lattice site. This extended Wheeler-Widom model allows to predict asymmetric binodal curves in the triangular phase diagram of the ternary system and therefore can be applied to amphiphilic systems as water + chloroform + acetic acid.

The description of a phase diagram is generally given by the binodal and spinodal curves. The binodal curve, as defined before, divides the homogeneous monophasic region from the two-phase region. In this two-phase region the spinodal curve divides the metastable from the unstable region. For compositions between the binodal and spinodal we may have a supersaturation effect: although the solution is thermodynamically unstable, at small perturbations it remains mixed. On the contrary, under the spinodal curve all solutions will always spontaneously separate in two phases. The spinodal curve touches the binodal at the plait point. It is important to remark that while the binodal curve can be easily determined, the spinodal compositions can not be directly measured except for the plate point.

Because the determinant Dij of the matrix of the diffusion coefficientsmust be zero on the spinodal curve (see below) in 1978 it was suggested, from some of us, that this condition could be used to obtain the spinodal compositionsby extrapolating to zero the Dij values determined in the homogeneous region ofthe system [9]. In the same paper it was experimentally verified that the Dijvalues, determined for the ternary system water + chloroform + acetic acid at 25°C

Page 6: تتمثل الانظمه ثلاثيه المكون على رسم بيانى ذات احداثين من الضرورى ان نعتبر ان كلا من الضغط ودرجه الحراره

at five concentrations, see Fig. 1a, extrapolate to zero at the plait point. Two yearslater [10] the spinodal compositions of the binary system water-triethylamine have

been determined at two different temperatures, 19°C and 20°C

In a previous work [11] we have performed mutual diffusion experiments atother compositions of the same ternary system, with a fixed different water/chloroformmole ratio, set A in Fig. 1a, with the aim to analyze the possibility to obtain reliablespinodal compositions. Very recently, this extrapolation procedure has been compared

Page 7: تتمثل الانظمه ثلاثيه المكون على رسم بيانى ذات احداثين من الضرورى ان نعتبر ان كلا من الضغط ودرجه الحراره

with the theoretical spinodal curve predicted by the modified Wheeler and Widommodel described in more details below. As shown in Fig. 2, the theoretical spinodalcurve is in very good agreement with the spinodal composition obtained byextrapolating to zero the Dij values.The aim of the present work is to verify this extrapolation procedure byperforming another set of diffusion experiments in a different region of the phasediagram and closer to the binodal curve. Due to the high volatility of chloroform,we preferred not to work in the region of high chloroform mole fraction, on theright side of the ternary phase diagram, and also to avoid solutions with very lowamount of chloroform. The compositions at which we measured the diffusioncoefficients are indicated in Fig. 1a and Fig. 1b as the set B of points.

Page 8: تتمثل الانظمه ثلاثيه المكون على رسم بيانى ذات احداثين من الضرورى ان نعتبر ان كلا من الضغط ودرجه الحراره

THEORETICAL SPINODAL

Page 9: تتمثل الانظمه ثلاثيه المكون على رسم بيانى ذات احداثين من الضرورى ان نعتبر ان كلا من الضغط ودرجه الحراره

In determining the theoretical spinodal curve for the system water +chloroform + acetic acid at 25ºC, we used the extended Wheeler-Widom model onthe honeycomb lattice with three-body interactions between the molecular endsassociated to the same lattice site [7,12]. Based on the equivalence between themolecular model and the standard Ising model (spin ½, nearest neighborinteractions only) on the same honeycomb lattice, where the ferromagnetictransition, corresponding to the phase separation in the molecular model, is known(both analytically and in various approximations), we tried to get the besttheoretical binodal curve that fit properly the experimental points. As explained inthe Ref. [12], this can be done only in the mean-field approximation of thecorresponding Ising model and only locally (i.e., a global fit fails). For each of theexperimental binodal point and its associated tie line, we constructed within ourmodel the corresponding spinodal point. A global theoretical spinodal curve for thesystem can be thus determined. The results are presented in Fig. 2.