Термодинамика растворов

Лекции читает проф. Успенская И.А.

Программа курса

Основная цель курса — обучение использованию современных представлений о термодинамике растворов для решения научных и практических проблем. Отличительной особенностью курса является его ориентация на решение конкретных задач, в первую очередь, расчета равновесий с участием растворов. Разделы, имеющие отношение к термодинамике растворов и изучаемые в общем курсе физической химии, в рамках настоящего спецкурса рассматриваются сжато.

Программа курса
    1. P — V — T — свойства жидкостей. Общие положения. Правила смешения для смесей жидкостей. Фугитивность чистой жидкости.
    1. Парциальные мольные свойства (ПМС) гомогенных и гетерогенных систем. Способы определения ПМС. Системы отсчета термодинамических свойств растворов. Классификация растворов. Строгорегулярные, субрегулярные и атермальные растворы, как частный случай полиномиального представления избыточной энергии Гиббса раствора.
    1. Коэффициенты активности. Оценка коэффициентов активности на основании свойств чистых компонентов. Расчет коэффициентов активности по результатам изучения гетерогенных равновесий.
      Уравнение Гиббса-Дюгема. Интегрирование уравнения Гиббса-Дюгема в двухкомпонентных системах. Особенности интегрирования уравнения Гиббса-Дюгема в тройных системах. Методы Даркена и Вагнера.
    1. Особенности записи условий фазового равновесия при разных способах выбора стандартного состояния компонентов раствора. Расслаивание жидкостей. Критические явления в растворах.
      Модели растворов неэлектролитов: Вильсона, Ван-Лаара, NRTL, UNIQUAC.
    1. Расчет параметров моделей из опытных данных. Пример: система этиловый спирт-вода, гексан-хлороформ.
    1. Модели, используемые при описании свойств растворов электролитов: Питцера, модифицированная модель е — NRTL, вириальные уравнения. Пример: система этиловый спирт-вода-хлорид натрия.
    1. Модель ассоциированных растворов. Идеально-ассоциированный раствор (на примере сплавов Mg-Sn).
    1. Решеточные модели жидкости. Модель подрешеток при описании термодинамических свойств твёрдых растворов. Вывод выражения для конфигурационной энтропии (гипотеза Темкина). Пример: системы ZrO2-Y2O3, Ti-N, Fe-C.
  1. Расчет термодинамических свойств трёхкомпонентных растворов на основании данных о граничных бинарных системах. Симметричные методы: Колера, Колинэ, Муггиани. Асимметричные методы: Бонье, Тупа, Хиллерта. Метод изопотенциалов. Метод Редлиха-Кистера.
Рекомендуемая литература
    1. А. Г. Морачевский, Н. А. Смирнова, Е. М. Пиотровская и др. Под ред. А. Г. Морачевского. Термодинамика равновесия жидкость–пар. Ленинград: Химия. 345 с.
    1. Я. И. Герасимов, В. А. Гейдерих. Термодинамика растворов. Изд. М оск. Ун-та. 1980. 181 с.
    1. Р. С. Рид, М. Праусниц, Т. К. Шервуд Свойства газов и жидкостей. 1982. 531 с.
  1. С. Уэйлес Фазовые равновесия в химической технологии т. 1, 2. 1984.