اندازه گیری ضریب های فعالیت میانگین KCl در سامانه ی الکترولیتی "پتاسیم کلرید + آب + سرین" و بررسی ترمودینامیکی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران

چکیده

در این پژوهش سامانه­ ی الکترولیتی سه جزئی "پتاسیم کلرید + آب + سرین" از دیدگاه ترمودینامیکی و براساس مدل برهمکنش یونی پیتزر مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور اندازه گیری های ضریب­ های فعالیت میانگین به روش پتانسیومتری با استفاده از سلول گالوانی بدون اتصال مایع انجام گرفت. سلول گالوانی مورد استفاده از نوع –wt)%|K+-ISE100O(2Ag-AgCl|KCl(mA), Serine(wt%), H  بوده و الکترودهای یون گزین مورد استفاده الکترود یون­ گزین پتاسیم بر پایه غشای PVC و الکترود Ag/AgCl. بودند که هر دو در آزمایشگاه ساخته شدند. اندازه ­گیری­ ها در دمای K 298 و در محدوده­ ی قدرت یونی mol/kg 0017/0 تا 5/2 مولال در محلول ­هایی دارای 0/0،0/2، 0/4، 0/8 و 0/10 درصد جرمی از سرین در مخلوط حلال آب ـ سرین انجام شد. بررسی­ های ترمودینامیکی به کمک پردازش داده های تجربی پتانسیومتری با مدل برهم­کنش یونی پیتزر صورت گرفت. در این کار نخست با تعیین پتانسیومتری ضریب ­های فعالیت میانگین الکترولیت پتاسیم کلرید در آب و مقایسه­ ی آن با ضریب­ های فعالیت میانگین محاسبه شده توسط مدل برهم­کنش یونی پیتزر، کارایی روش و زوج الکترود ساخته شده مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس با انطباق ضریب­های فعالیت میانگین به ­دست آمده با مدل، ضریب­ های تنظیم پذیر پیتزر(0)(1),C(Ø)تعیین شدند.در پایان با استفاده از ضریب ­های تنظیم پذیر به­دست آمده، ویژگی­ های ترمودینامیکی محلول مانند ضریب اسمزی حلال (Æ) و انرژی گیبس افزونی (GE) بر اساس مدل برهمکنش یونی پیتزر محاسبه شدند.  نتیجه­ ها نشان می­ دهند که مدل برهم­کنش یونی پیتزر برای توصیف سامانه­ ی الکترولیتی مورد مطالعه موفق می ­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] وهاب صحرایی، سیروس قطبی، وحید تقی خانی، خداد نظری، بررسی ضریب فعالیت محلول های الکترولیتی و ضریب اسمزی مایع یونی [BMIM][BF4] با استفاده از معادله حالت GV-SAFT-MSA، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)31: 45 تا 54 (1391).

[2] سیما رضوان طلب، الهام جنت دوست، عارف علیپور، تعیین ضریب های فعالیت یون ها و نمک های اصلی دریاچه ارومیه، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)31: 35 تا 43 (1391).

[3] Modarresi S., Dehghani M.R., Alimardani P., Kazemi-Sabzvar S., Feyzi F., Measurement and Modeling of Mean Ionic Activity Coefficient in Aqueous Solution Containing NaNO3 and Poly Ethylene Glycol, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 32(2): 31-39 (2013).

[4] Yinghui M., Xin Z., Yue-xiao S.,  Cation-Dependent Structural Instability of Graphene Oxide Membranes and Its Effect on Membrane Separation Performance, Desalination, 399: 40-46 (2016).

[5] Gmehling J., Kleiber M., Chapter 2–Vapor–Liquid Equilibrium and Physical Properties for Distillation, Distillation, Fundamentals and Principles, 45–95 (2014).

[6] Ghalami-Choobar B., Shekofteh-Gohari M., Determination and Modeling of Activity Coefficients of the Ionic Liquid1-ethyl-3-methylimidazolium Chloride in the (Water+Formamide) Mixed Solvent System at 298.2 K, Journal of Molecular Liquids, 180: 154-159 (2013).

[7] Ghalami-Choobar B., Mirzaie S., Thermodynamic Study of (KCl+proline+water) System Based on Potentiometricmeasurements at T= (298.2 and 303.2) K, Journal of Molecular Liquids, 169: 124-129 (2012).

[8] Rouhi A., Bagherinia M.A., Mean Activity Coefficient Measurement and Thermodynamic Modeling of the Ternary Mixed Electrolyte (MgCl2 + Glucose + Water) System at T = 298.15 K, J. Chem. Thermodynamics, 91: 286–291 (2015).

[9] Pitzer K.S., Thermodynamics of Electrolytes. I. Theoretical Basis and General Equations, The Journal of Physical Chemistry, 77: 268-277 (1973).

[10] Pitzer K.S. Kim J.K., Thermodynamics of Electrolytes. IV. Activity and Osmotic Coefficients for Mixed Electrolytes, Journal of the American Chemical Society, 96: 5701-5707 (1974).

[11] Pitzer K.S., “Activity Coefficients in Electrolyte Solutions”, Boca Raton, FL: CRC (1991)

[12] Ivanović T., Popović D.Z, Rard J.A, Grujić S.R., Miladinović Z.P., Miladinović J., Isopiestic Determination of the Osmotic and Activity Cefficients of the {yMg(NO3)2 + (1 − y)MgSO4}(aq) System at T=298.15 K, The Journal of Chemical Thermodynamics, 113: 91-103 (2017).

 [13] Salamat-Ahangari R., Isopiestic Investigation of the Ternary System NaBr+NaCl+H2O at 298.15KJournal of Molecular Liquids,  219:1000-1005 (2016).

[14] Zelenina L.N, Chusova T.P., Isakov A.V., Thermodynamic Properties of Dysprosium Polyselenides, The Journal of Chemical Thermodynamics, 102: 89-94 (2016).

[15] Rasulov S.M., Abdulagatov I.M., PVTx and Vapor-Pressure Measurements of the Quaternary Water+n-octane+Sodium Dodecyl Sulfate+1-Propanol Solutions, Journal of Molecular Liquids, 237: 272–281 (2017).

[16] El-Sonbati A.Z., Diab M.A., Shoair A.F., Barakat A.M.,  Potentiometric, Thermodynamics and Theoretical Calculations of Some Rhodanine Derivatives, Journal of Molecular Liquids, 216: 821-829 (2016).

[17] Zhao X., Li S., Zhai Q., Jiang Y., Hu M., Investigating Thermodynamic Properties of LiCl in Amide–Water Mixtures with ɛ-Increasing and ɛ-Decreasing Solvent at 298.15 K, Fluid Phase Equilibria, 382: 127–132 (2014).

[18] Novoselova A., Smolenski V., Electrochemical Behavior of Neodymium Compounds in Molten Chlorides, Electrochimica Acta, 87: 657-662 (2013).

[19] FejerB.G., Tracy B.D.,  Lunar Tidal Effects in the Electrodynamics of the Low Latitude Ionosphere, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 103: 76-82 (2013).

[20] Rahimzadeh A., Bagherinia M.A., Thermodynamic Properties Determination of Aqueous Mixtures of CaCl2 and Ca(NO3)2 by the Potentiometric Method at T = 298.15±0.1 K, The Journal of Chemical Thermodynamics, 88: 78–84 (2015).

[21] Phutela R.C. Pitzer K.S., Thermodynamics of Aqueous Calcium Chloride, Journal of Solution Chemistry, 12: 201–207 (1983).

[22] Ghalami-Choobar B. Mirzaie S., Thermodynamic Study of (KCl+Proline+Water) System Based on Potentiometric Measurements at T= (298.2 and 303.2) K, Journal of Molecular Liquids, 169: 124-129 (2012).

[23] Ma J., Zhang X., Zhuo K., Liu H., Wang J., Activity Coefficients of CaCl2 in (Serine or Proline + water) Mixtures at T= 298.15 K, The Journal of Chemical Thermodynamics, 42: 689-694 (2010).

[24] Pinho S.P., Water Activity in Aqueous Amino Acid Solutions, with and without KC1 at 298.15 K, Journal of Chemical & Engineering Data, 53: 180-184 (2008).

[25] Hiemstra P.S., Wetering S., Stolk J., Neutrophil Serine Proteinases and Defensins in Chronic Obstructive Pulmonary Disease: Effect on Pulmonary Epithelium, Eur. Respire. J, 12: 1200-1208 (1998).

[26] Lin J. Hsu H., “Study of Sodium Ion Selective Electrodes and its application”, 3rd ed., Prentice Hall (1996).

[27] Bagherinia M.A., Pournaghdi M., Determination and Modeling of Activity Coefficients of Cobalt Chloride in the (Water + Ethanol) Mixed Solvent System by Potentiometric Method at 298.15 K, Journal of Molecular Liquids, 199: 339–343  (2014).

[28] Bates R.G., “Determination of pH, Theory and Practice”, 2nd ed., John Wiley, New York (1964).

[29] Phutela R.C. Pitzer K.S., Thermodynamics of Aqueous Calcium Chloride, Journal of Solution Chemistry, 12: 201–207 (1983).