Your SlideShare is downloading. ×
0
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük

10,817

Published on

Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük konusunda bir sunum olmadığını gördüm ve bir öğretim notu olarak bu sunumu öğrencilerimze armağan ediyorum. …

Fazlar, Faz Diyagramları ve Çözünürlük konusunda bir sunum olmadığını gördüm ve bir öğretim notu olarak bu sunumu öğrencilerimze armağan ediyorum.

0 Comments
8 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
10,817
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
75
Comments
0
Likes
8
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Prof.Dr. M. Levent AKSU İleFazlar ve Çözünürlük Prof.Dr. İbrahim USLU Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 2. Faz nedir• Bir sistemin tektür (homojen) bir parçası olan ve sistemin diğer parçalarından kesin bir sınırla ayrılmış olan bölüme faz denir.• Bu tanıma göre bir kap içindeki su, üzerindeki su buharı ile beraber iki fazdan oluşan; buzlu su ise, üç fazdan oluşan bir sistemdir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 3. Suyun Fazları Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 4. Faz Sayısı, P• Sistemdeki faz sayısı P ile gösterilir .• Örneğin bir gaz karışımı veya kristal haldeki bir katı tek fazlıdır .• Ancak su-buz karışımı iki fazlı bir sistemdir . Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 5. Faz nedir?• Faz kelimesi Yunanca da “görünüş” anlamındadır . Faz maddenin hem kimyasal hem de fiziksel açıdan homojen olan haline denir .• Maddelerin tek bir sıvı ve tek bir gaz fazı varken katı halde deki faz sayısı birden fazla olabilir.(Örneğin beyaz fosfor, kırmızı fosfor )• Bileşenden kasıt ise sistemde bulunan tür sayısıdır . Örneğin ikili bir sistem çözücü ve çözünen bileşenlerinden oluşur . Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 6. Katı Halde Birden Fazla Faz• Maddelerin tek bir sıvı ve tek bir gaz fazı varken katı halde deki faz sayısı birden fazla olabilir.• Örneğin beyaz fosfor, kırmızı fosfor gibi fosfor birden fazla katı fazı vardır.• Beyaz fosfor çok tehlikelidir.• Kimyasal silah olarak kullanılabilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 7. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 8. Beyaz Fosfor• Fosfor dumanının teneffüs edilmesi ciğerlerde ani yaralar oluşmasına ve teneffüs eden kişinin havasızlıktan boğulmasına yol açmaktadır.• Hemen sonraki aşamada insan vücudu içten dışa doğru yanmaktadır.• Çoğu kez, beyaz fosforla yanan kişinin elbiselerinde fazla iz meydana gelmemekte, yanma reaksiyonu vücut içinden cilde kadar sürmektedir.• Beyaz fosfor kullanımı sonrasında çekilen fotoğraflar, kemiklerine kadar yanmış, ancak elbiseleri pürüzsüz kurbanlar bulunduğunu ortaya koymuştur.• Yanma reaksiyonu bir kez başladığında durdurulamamaktadır. Nihai etki,napalmın aynısı, hatta daha kötüsüdür. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 9. Bileşen sayısı, C• Dengede bulunan bir sistem bileşiminde kimyasal formül ya da denklem şeklinde gösterilebilen, kimyaca bağımsız maddelerin sayısıdır.• Örneğin, dengeli karışım şeklindeki buz, su ve su buharının bileşen sayısı 1 dir; çünkü her üç faz "H20" kimyasal formülü ile gösterilebilir veya yağ, su ve emülgatörden oluşan 2 fazlı bir sistem olan emülsiyon ise 3 bileşenli bir sistemdir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 10. Bileşen sayısı, C• Sistemdeki bileşenlerin sayısı C sistemde bulunan fazların bileşimlerini tanımlamak için gerekli minimum sayıda bağımsız türdür.• Eğer sistemde bulunan türler birbirleri ile reaksiyona girmiyorlarsa ,sistemde bulunan bileşenlerin sayısı bulunan türlerin sayısıdır.• Örneğin saf su tek bileşenli, su/ metanol karışımı ise iki bileşenli bir sistemdir .• Saf bir gaz için C değeri, sistemde tek bir çeşit molekül• veya bileşen olduğu için 1dir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 11. Faz kuralının tek bileşen içeren bir sisteme uygulanması sonucu hesaplanan serbestlik dereceleri (F) Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 12. Reaksiyonlu Sistemlerde Bileşen sayısı• Ancak sistemde bulunan türler reaksiyona girip bir denge oluşturuyorlarsa durum değişir.• Örneğin• NH4Cl(k)NH3(g) + HCl(g)• Reaksiyonunu alalım . Görüldüğü gibi sistemin her iki fazı da “NH4Cl” formal yapısındadır . Bu durumda sistem tek bileşenlidir. Ancak sisteme bir miktar HCl katarsak HCl ve NH3’ün bağıl değerleri artık gelişigüzel bir haldedir ve sistem çok bileşenli bir haldedir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 13. Örnek• CaCO3(k)  CaO(k) + CO2(g) Sistemini alalım .• Bu iki bileşenli bir sistemdir. Çünkü CaO tek başına CaCO3(k)’ın bileşimini tanımlamaz.• Ayrıca bu üç tür reaksiyon stokiometrisi ile birbirine bağlı olduklarından ister saf CaCO3(k) ister saf CaO(k) isterse saf CO2(g) veya her üçünden de gelişigüzel miktarlarda alalım sistem daima iki bileşenlidir.• Sistemde bulunan bileşenlerin sayısı• C=S-R• şeklinde tanımlanır . Burada S: Her iki faz sisteminde bulunan farklı türlerin sayısı R: Bu türler arasında bulunan ilişkilerin sayısı ( örneğin denge reaksiyonları veya yük nötralliği ) Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 14. Sulu sukroz çözeltisi• Sistemde bulunan türler (S) = 2 (su ve sukroz molekülleri )• Aralarındaki ilişki sayısı ( R) = 0• C=2-0=2 Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 15. Sulu NaCl çözeltisi• Sistemdeki türler (S)= 3 (su molekülleri , Na+ ve Cl- iyonları )• Aralarındaki ilişki sayısı ( R) =NaCl→ Na+ ve Cl- (Yük nötralliği) =1• C= 3 -1 = 2 Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 16. Sulu fosforik asit• Sistemdeki türler (S)= 6 ( H2O, H3PO4, H2PO4-, HPO42-, PO43-, H+)• Aralarındaki ilişki sayısı ( R) =4• Bunları listeleyelim• i) asit dengeleri• H3PO4(sulu) H++ H2PO4-(sulu)• H2PO4-(sulu)  H++ HPO42-(sulu)• HPO42-(sulu)  H++ PO43-(sulu)• ii) Yük nötralliği• H3PO4 (sulu)  3H+ + PO43-(sulu)• C=6–4=2 Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 17. Gıbbs’in Faz Kuramı• İki faz denge halinde ise  (T, P)   (T, P)• eğer üç faz denge halinde ise   (T, P)   (T, P)    (T, P)• Bu denklem aynen iki bilinmeyenli bir denklem gibi sabit T ve P değerlerinde çözüm verir .• Serbestlik derecesi (F) = Sağlanması gereken minimum denklem sayısı veya bir sistemde belirtilmesi gereken minimum değişken sayısıdır .• Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 18. Şimdide P tane faz ve C tane bileşen içeren bir sistem için• Önce şiddet veya intensif özellikleri sayalım : – Basınç (P) – Sıcaklık(T) .• Bunun yanı sıra fazın bileşimini tanımlamak için C-1 tane bileşenin mol kesirlerinin verilmesi gerekir (x1 +x2 + ……+ xC = 1) .• Burada P tane faz olduğuna göre toplam mol kesri sayısı :P (C -1) . Bu durumda toplam değişken sayısı :• P (C -1)+2 olur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 19. Denge halinde bir J maddesini her bir fazdaki kimyasal potansiyeli eşittir• J,  J,  ...... ( P tane faz için )• Dolayısıyla her J bileşeni P -1 tane denklem sağlamalıdır .• (aradaki her = işareti sağlanması gereken bir denklemi göstermektedir) .• Bu durumda her bir fazda C tane bileşen olduğuna göre sağlanması gereken toplam denklem sayısı C(P- 1) olur . Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 20. • Fazlar arasında oluşan denge İncelenirken, Gibbs tarafından önerilen eşitlik kullanılır:• Burada C, sistemdeki bileşen veya bileşen çeşidi sayısını; P ise, sistemdeki faz sayısını göstermektedir. F değeri de serbestlik derecesidir.• Bu değer, sistemin mevcut durumunu koruyabilmesi veya sistemin tümüyle tanımlanabilmesi için bilinmesi gereken en az değişken sayısını verir.• Bu değişkenler sistemi tanımlayan basınç, sıcaklık veya sistemi oluşturan bileşenlerin oranlan gibi değişkenlerdir Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 21. Serbestlik derecesi• Sistemin tanımlanması için gerekli olan değişken sayısıdır.• Bu değişkenler, sıcaklık, basınç, konsantrasyon, kırılma indisi ve viskozite gibi özelliklerdir.• Elimizdeki su buharından oluşan bir sistemi tam olarak tanımlayabilmek için sıcaklığın yanısıra ya hacim, ya basınç ya da başka bir özelliğinin de bilinmesi gerekir.• Sistemin 2 serbestlik derecesi vardır.• Su ve su buharından oluşan bir sistemi ise, sadece sıcaklığı bildirerek tanımlayabiliriz. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 22. Faz kurallarının tek bileşenli sistemlere uygulanışı• Su ve su buharını üçüncü faz olan buz oluşana kadar soğuttuğumuzu düşünelim.• Bu durumda, faz kuralına göre sistemin serbestlik derecesi sıfırdır, yani sistem tamamen tanımlanmıştır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 23. Üçlü nokta hesaplanan bir değer değildir• Maddenin üç halinin (katı, sıvı, gaz) aynı anda termodinamik denge halinde olduğu sıcaklık ve basınç değerine üçlü nokta denir.• Her madde için bu nokta sadece bir tanedir.• Örneğin suyun üçlü noktası 273,16K(0,010C) ve 611,73 paskaldır.• Yani üçlü nokta su donma noktasından (00C) az yukarıda, atmosfer basıncının yaklaşık 1/166 i kadar basınç değerinde katı, sıvı, gaz halleri denge de olacak şekilde bulunuyor.• Suyun her üç fazının bir arada dengede bulunduğu• koşul (0.006 atm, 0.0098°C), suyun üçlü noktası (triple• point) olarak adlandırılır.• Bu özel noktanın F değerinin sıfır olduğunu hesaplamıştık• Üçlü nokta hesaplanan bir değer olmadığı için termometrelerin kalibre edilmesinde de kullanılmaktadır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 24. Üçlü nokta• Normal şartlar altında su 0°Cde donmasına rağmen, hava basıncının 1 atmden 0.006 atme indirilmesi ile donma sıcaklığı yükselerek 0.0098°C olur. Üçlü noktanın altındaki basınç değerlerinde buz halindeki su, sıcaklığın arttırılması ile sıvılaşmadan buhar fazına geçer (süblimasyon). http://www.spiritualizm.com Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 25. Üçlü nokta Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 26. Örnek 1• Etil alkol ve etil alkol buharı.• 1. Faz: etilalkol• 2. Faz: etilalkol buharı• Her iki faz, C2H5OH ile gösterilir. Yani C = ldir.• F-1-2+2• F=1• Bu demektir ki sistem, bir özellik ile (sıcaklık, ya da basınç vs) tanımlanabilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 27. Örnek 2• Su + Su buharı + Etilalkol• 1. faz: su ve etilalkol (tamamen karışır)• 2. faz: su buharı• Bileşen sayısı: 2 (1. Bileşen su, 2. bileşen etilalkol)• F = C - P + 2,• F=2-2+2• F = 2 bulunur.• Demek ki, etilalkol ve su karışımından oluşan bir sistem, 2 değişkenle tanımlanır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 28. Örnek 3• Su + Sıvı benzilalkol + Su buharı• 1. Faz: Su• 2. Faz: Su buharı• 3. Faz: Benzilalkol• Bileşen sayısı (1. Bileşen su ve 2. bileşen benzilalkol)• F = 2 - 3 + 2 den,• F=1• Demek ki, kısmen karışabilen su-benzilalkol sistemi, 1 değişkenle tanımlanabilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 29. Örnek 4• a)Buharı ile dengede olan sıvı su• Bu sistem kimyasal bir tepkimenin olmadığı tek bir bileşen katı ve sıvı olmak iki faz içeren bir sistemdir• F= C +2-P = 1+2 -2 =1• Bu sonuç verilen bir basınçta suyun tek bir kaynama noktası olması gerçeği ile de uyum içindedir : Buharı ile dengede olan su sistemi için buradan da görüldüğü gibi P ve T’nin sadece biri bağımsız değişken olarak seçilebilir,ikisi birden seçilemez Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 30. Örnek 5• b)Su buharı ve alkol ile dengede olan sıvı su• Burada da iki bileşen ve iki faz vardır• F= C + 2 - P = 2+2 -2 = 2• Burada buharı ile dengede olan suya inert N2 gazı katılırsa sistemin karakteristiği değişir.• Burada hem P hem de T bağımsız değişken olarak seçilebilir. P ve T sabitse sistemin bileşimi de sabittir Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 31. Örnek 5• c)Buharı ile dengede olan alkol ile sıvı suyun karışımı• Burada da kimyasal tepkime olamayıp sistemde iki bileşen ve iki faz vardır.• F= C + 2 - P = 2+2 -2 = 2• Ancak buradaki bu bağımsız değişkenler P,T ve buharın bileşimidir. Bunlardan herhangi ikisi sabitse üçüncüsü de otomatikman sabit olur Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 32. Örnek 6• d)Yüksek sıcaklıkta katı karbon, O2,CO2 ve CO’nun kimyasal dengede bulunduğu sistem• İki fazlı sistem ve dört tane tür var . Ayrıca türler arasında• C(k) + O2 (g)  CO2 (g)• C(k) + ½ O2 (g)  CO (g)• Tepkimeleri de yazılabilir• F=(S-R) +2-P = 4-2+2-2=2 Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 33. Örnek 7• e)Kısmen ayrışmış katı MgCO3• Burada da ikisi katı biri gaz , 3 tane faz ve 3 tanede tür vardır. Türler arasında da• MgCO3(k) MgO(k)+ CO2 (g) tepkimesi vardır .• F=(S-R) +2-P = 3 -1 +2-3 = 1 Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 34. Örnek 8• Kısmen ayrışmış katı NH4Cl• Burada da bir katı biri gaz iki tane faz ve üç tane tür var ve türler arasında• NH4Cl(k)  NH3(g)+ HCl (g) tepkimesi vardır .• F=(S-R) +2-P = 3 -1 +2-2 = 2 Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 35. Faz diyagramı• Belli bir maddenin katı, sıvı ve gaz durumunu veya birkaç maddeden oluşan bir karışımın fiziksel görünümünün değişimini, sıcaklık, basınç veya karışımın içeriğinin fonksiyonu olarak gösteren grafiklere faz diyagramı denmektedir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 36. İki bileşenli sistemler ve faz diyagramı• Bazı sıvı maddeler her oranda birbirleri ile karışmalarına rağmen bazılarını karıştırmak pratik olarak mümkün değildir.• Sıvı maddelerin çoğu bu iki durum arasındadır ve değişik oranları kullanılarak homojen karışımları elde edilebilir.• Bu oranların saptanması için faz diyagramlarından yararlanılır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 37. Fenol ve su içeren bir sistemin faz diyagramı• faz diyagramındaki "gbhci"eğrisi tek fazlı ve iki fazlı bölgeyi birbirinden ayıran, iki sıvı fazın birbiri ile dengede olduğunu gösteren sıcaklık ve fenol derişimi değerlerini verir.• Eğrinin dış kısmı her iki bileşenin tektür (homojen) karışım yaptığı, eğrinin iç kısmı ise, iki sıvının karışmadığı karışmadığı bölgeyi göstermektedir.• İki bileşen taşıyan ve tek fazlı olan kısım için F=3 olarak hesaplanır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 38. Fenol ve su içeren bir sistemin faz diyagramı• Faz diyagramında 50°Cde fenol derişiminin % 11e çıkması ile iki sıvının birbiri ile karışmadığı ve fenol açısından zengin fazın su fazının altında biriktiği görülür. (b noktası).• Fenol derişimi artırıldıkça, fenol içeren faz miktarı artarken, su içeren faz miktarı azalır.• Fenol oranı % 63ü geçince, fenol içeriği fazla olan tek fazlı bir• sistem oluşur.• Tek fazlı sistem 66.8°Cnin üzerindeki sıcaklıklarda fenol oranından bağımsız olarak elde edilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 39. Salol - timol sistemi• 2-Hydroxybenzoic acid phenyl ester; phenyl salicylate. Salol;• Fenol salisilik esteri; salisilik asit fenilik esteri; analjezik ve antipiretik etkili ilaç; enterik kaplı tabletleri romatizma, diyare ve farenjit tedavisinde, ointmentleri ise güneş yanmasına karşı kullanılmıştır.• Timol (Kekik Yağı) (Uçucu Yağ Asidi)• Timol, arıları cezbedici kokular yaydığından kolonileri yağmacılığa açık hale getirir. Kekik yaprağında bulunan timol, oldukça güçlü bir akar öldürücüdür.• 80-120 mikron boyunda olan akarlar arıların göğsünde bulanan hava deliklerinin içine girerek solunum borularına yerleşir. Akarlar burada çoğalarak yayılırlar. Akarlarla bulaşık arıların kanatları sarkık ve titrektir. Timol akarlar Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 40. Salol - timol sistemi• Salol - timol sistemine ait faz diyagramında dört bölge bulunur• Birinci bölge tek bir sıvı fazdan oluşur.• İkinci bölge katı salol ile salol ve timolden oluşan sıvı karışımdan oluşur.• Üçüncü bölge katı timol İle salol ve timolden oluşan sıvı fazdan oluşur. Dördüncü bölgede İse, salol ve timol katı halde bir karışım oluşturmuşlardır.• Dördüncü Bölge ,Faz diyagramında da görüldüğü gibi, 13°Cnin altındaki sıcaklıklarda her iki maddenin derişimden bağımsız olarak sistem, katı salol ve katı timolden oluşmaktadır.• Birinci hariç, diğer bölgeler iki faz İçermektedirler. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 41. Salol - timol sistemi – X noktası• X noktasında, % 60 timol ve % 40 salol içeren karışım 50°Cye ısıtıldığında, sistemin tek bir fazdan oluştuğu görülür.• Sıcaklığın 29°Cye indirilmesiyle sıvı faz içinde katı timol kristallerinin oluştuğu gözlenir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 42. Salol - timol sistemi – Y noktası• Y noktası için % 25 timol ve % 75 salol içeren 50°Cdeki• sıvı karışımın soğutulmasıyia 22°Cde sıvı faz içinde katı salol kristallerinin oluştuğu gözlenir.• Bileşenlerin derişimlerinden bağımsız olarak 13°Cnin altında sistemde sıvı faz tümüyle ortadan kalkar. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 43. Salol - timol sistemi ve ötektik noktası• 13 °C sıcaklıkta % 34 timol ve % 64 salol içeren karışım hazırlandığında, sistemde katı salol ve timol ile sıvı faz olmak üzere birbiri ile denge durumunda olan iki faz oluşur. Bu noktaya ötektik nokta denir.• Ötektik noktasında ortamda iki faz ve iki bileşen bulunması nedeniyle, sistemin serbestlik derecesi 2 olarak hesaplanır ve sistemin bu durumda kalabilmesi için iki değişkenin (sıcaklık ve madde oranları) değiştirilmemesi gerektiği anlaşılır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 44. Salol - timol sistemi ve ötektik noktası• Ötektik noktadaki karışım içinde bulunan salol ve timol kristalleri, birbiri içinde karışmış küçük taneli bir yapı oluşturmuştur.• Her iki maddenin kristalizasyonu aynı anda ve birarada gerçekleşir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 45. Ötektik nokta -Salamura• İki veya daha fazla katının karışımının erime noktası, karışımı oluşturan unsurların görece oranlarına bağlıdır.• Terim Yunanca eutektos; kolayca eriyenden gelmektedir.• Tuzun suya katılması karışımın donma sıcaklığını azaltır. Belli bir noktanın üzerinde daha fazla tuz ihtiva eden salamura, salamuranın donma noktasını azaltır. Ulaşılabilen en düşük donma noktası için gerekli olan salamuranın ihtiva ettiği tam tuz miktarını veren orana “Ötektik karışım” adı verilir. Bir ötektik karışımın donma sıcaklığına “ÖtektikSıcaklık” adı verilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 46. Ötektik nokta -Salamura• Donma hattının altında buz ve sıvı salamura birlikte bulunur.• Karışım soğutuldukça buz oranı artar, sıvı salamura oranı azalır (21°C).• Öteklik sıcaklık altında bütün karışımlar tamamen katı hale gelir.• Ötektik noktanın ötesindeki katılaşma eğrisinin altında katı tuz ve sıvı salamura sıcaklıkla değişebilen oranlarda beraber bulunurlar Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 47. Üç Bileşenli Sistemler• Ayrıca çoğu zaman üç sıvı bileşenden oluşan sistemler de çok kullanılmaktadır.• Bunlara en çok bilinen örnek olarak emülsiyonlar veya parfüm/su/alkol sistemi verilebilir.• Bunlar üç bileşenden oluşmalarına rağmen, tek bir fazdan oluşan homojen görünümlü olarak hazırlanabilirler.• Bu durum bileşenlerin birbiri içinde kısmen veya tümüyle çözünüp çözünmemesine bağlıdır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 48. Üç bileşenli sistemler genellikle eşkenar üçgenlerle gösterilir 4813- Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 49. Üçgen faz diyagramlarının okunması Birbiri ile tamamen karışan üç bileşenin faz diyagramını alalımBurada bir R noktasının bileşenanalizini yapalım .Buna göre hangi köşedeki bileşenaranıyorsa ana karşı düşenkenara bir paralel çizilir ve obileşenin değişim kenarıylakesiştirilir.Örneğin C bileşenin arıyor olalımbuna göre AB kenarına bir paralelçizilir ve buradan C bileşeninmiktarı bulunur.Diğer iki bileşenden birinin miktarıda aynı şekilde bulunduktan sonraüçüncü bileşenin miktarı otomatikolarak ortaya çıkar. 4913- Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 50. Üç Bileşenli SistemlerEğer iki bileşenin oranı(örneğin A/B) sabitse bu noktalar diğer bileşeninkenarına göre aynı doğru üzerine düşerler, ÖrneğinA)xA =0,20 ; xB =0,40 ; xC = 0,40B)xA =0,10 ; xB =0,20 ; xC = 0,70C)xA =0,30 ; xB =0,60 ; xC = 0,10noktalarını alalım 5013- Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 51. Kısmen karışan sıvıların faz diyagramlarıBirbiri ile çok az karışan eter ve su sistemi alalım ve bunları herikisiyle de tam olarak karışan etanol ekleyelim. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 52. Sisteme eklenen ve her iki fazda da farklı oranlarda çözünen A maddesi( ki burada etanol) her iki fazın birbiri ile karışma meylini artırır.K noktasında A maddesinin her iki fazdaki çözünme miktarı aynı olur.Burada M ve N noktalarında birbiri ile dinamik dengede bulunan iki tanefaz bulunur.Dolayısıyla bu üç sıvını birbiri ile farklı oranlarda karıştırmak suretiyleçeşitli sistemler oluşturulabilir. Her bir sistemin M ve N noktalarıfarklıdır.Bu tip sistemlerin bir çoğunda MN doğrusun uzantısı BC kenarıüzerinde L noktası ile belirlenen bir kutup noktası üstüne düşer.Dolayısı ile bir karışımın X ve L noktaları ve çözünürlük eğrisi de belli iseM ve N noktaları kolaylıkla bulunabilir.X noktası için faz analiziM+N=XM / N  NX / MX Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 53. Sıcaklık etkisiŞu ana kadar incelenen sistemler izotermal sistemlerdi. Yani sıcaklıksabit tutuluyordu. Faz diyagramları sıcaklıkla büyük bir değişimgösterir. Örneğin yukarıdaki sistemi alalım . Bileşenlerden biri kısmenikisi de tamamen karışıyorsa Eğer sıcaklık çok düşürülürse heterojen bölge tamamen diyagram kaplayabilir Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 54. Eğer iki faz kısmen ve biride tamamen karışıyorsa sıcaklığın azaltılmasıaşağıdaki etkiye sebep olur. Eğer üç fazda kısmen karışıyorsa Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 55. İki Farklı Tuzun Su İçindeki ÇözünürlüğüBurada duruma göre bir, iki ve üç fazlı bölgeler oluşabilirKatyonları aynı olan tuzlarda genellikle hidratlaşma gözlenir .Hidraşlaşma ile oluşan bileşik yeni bir fazdır .: Anyonları aynı olantuzlarda ise genellikle çift tuz veya hidrat halinde çift tuz elde edilirKatyonları aynı olan tuzların verdiği faz diyagramları aşağıdaki gibidir Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 56. Şimdi de bu diyagramları teker teker yorumlayalım(a)diyagramıBurada DF eğrisi B’nin su içindeki çözünürlük eğrisi, EF eğrisi C’nin suiçindeki çözünürlük eğrisidir her ikisi de F noktasında doygunluğa erişir Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 57. (b)DiyagramıBurada görüldüğü üzere B tuzu ile su arasında D hidrat bileşiği(B.nH2O) oluşur.Ayrıca D bileşiği EF sıvısı ile C tuzu da HN sıvısı iledenge halindedir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 58. (c)Diyagramı Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 59. Şimdi de anyonları aynı olan faz diyagramlarını detayına inmedeninceleyelim Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 60. T-x diyagramı• Birbiri ile katı halde bir karışım vermeyen iki bileşenin (örneğin buz ve kristal halindeki madde) sıvı haldeki karışımını düşünelim .• Çözünenin sıvı fazdaki derişimi xB olsun . Böyle bir karışımın T-x diyagramı Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 61. T-x diyagramı• Çözücü olarak alınan A bileşeninin donma noktası a ile gösterilmiştir. Çözünen olarak alınan B bileşeninin donma noktası genelde A’nınkinden daha yüksek olup b noktası ile temsil edilmiştir. Eğer l sıvısı soğutulursa m noktasında saf çözücü kristalleri , n sıvısı soğutulursa r noktasında saf çözünen kristalleri oluşur . Buna göre ame eğrisi çözücünün donma noktası veya çözünürlük eğrisi , bre eğrisi de çözünenin donma noktası veya çözünürlük eğrisidir.• Şimdi de çözünenin sıcaklık ile değişimini inceleyelim . Çözünürlük eğrisi üzerinde sıvı faz ile katı faz arasında dinamik bir denge kuruluştur . Çözünenini ideal çözelti içindeki kimyasal potansiyeline B(k) , saf kristal halindeki kimyasal potansiyele de B(s)* diyelim Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 62. • Şimdi de çözünenin sıcaklık ile değişimini inceleyelim . Çözünürlük eğrisi üzerinde sıvı faz ile katı faz arasında dinamik bir denge kuruluştur .• Çözünenini ideal çözelti içindeki kimyasal potansiyeline B(k) , saf kristal halindeki kimyasal potansiyele de B(s)* diyelim Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 63. • Sabit sıcaklık ve basınçta çözünenin katı fazdaki kimyasal potansiyeli sabitken çözeltideki kimyasal potansiyeli derişime bağlıdır .• Çözeltinin doygunluk derişimine x dersek xB < x ise B(s) > B(k) olur ve sıvı fazdan katı faza kimyasal potansiyeller eşit olana dek madde akışı olur . Dinamik denge kurulduğunda• B(k)(T,P) = B(s)(T,P,x)• B(k)(T,P)= B(s)* + RTlnx• Dolayısıyla• lnx = (B(k) - B(s)*) / RT Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 64. Buharlaştırma ve sonra kristallendirme• Seyreltik bir çözeltiden daha derişik bir çözelti elde etmek için çözücünün sabit basınç altında uzaklaştırılması “buharlaştırma” doygun bir çözeltiden katı fazın ayrılması işlemine de ”kristallendirme” adı verilir.• Burada kütle denkliği kullanılarak bazı basit hesapların nasıl yapıldığına bakalım : Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 65. Buharlaştırma ve sonra kristallendirme• Burada sıcaklığı t 0C, kütlesi F ve kütle kesri xB(F) olan seyreltik çözeltiden ( B katı bir çözünen) t1 0C sıcaklığında kütlesi V olan buhar ayrılsın (katı olduğundan buhar fazına geçen miktarı xB(V)  0)• Oluşan doygun çözeltinin kütlesi L kütle kesri xB(L). Bu çözelti t1 0C sıcaklığından t2 0C sıcaklığına soğutulursa ayrılan kristallerin kütlesi C kütle kesri de xB(C) olsun. Kalan çözeltinin kütlesi D kesri de xB(D) olur.• Buna göre Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 66. Buharlaştırma ve sonra kristallendirme• F=V+L=V+D+C• F xB(F) = V xB(V) + D xB(D) + C xB(C)= V xB(V) + L xB(L)• xB(V)o olduğunda bu son iki bağıntı• C xB(C) = F xB(F) - D xB(D)• D = F-V- C olduğundan• C xB(C) = F xB(F) - xB(D) (F-V- C) Fx B(F )  x B(D)   Vx B(D) C x B( C )  x B ( D ) Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 67. Buharlaştırma yapmaksızın kristallendirme• Eğer doygun bir çözeltiden buharlaştırma yapmaksızın kristallendirme• yapılması durumunda C  F x B( F )  x B( D )  x B( C )  x B( D ) Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 68. Çözünme entalpisi• Bir maddenin geçiş sıcaklığı T0 ve çözünürlüğü x ise H  T2  T0  ln x    T T  R  1 o • Bir madden T1 ve ve T2 sıcaklıklarında çözünürlüğü x1 ve x2 ise x1 H  T2  T1  ln    T T  x2 R  1 2 • H diferansiyel çözünme entalpisi olarak bilinir• Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 69. Faydalanılan Kaynaklar• Bu ders notunun hazırlanmasında Prof.Dr Mehmet Levent AKSU’nun hazırlamış olduğu sunumundan pek çok slaytlar olduğu gibi alınmıştır. Kendisine teşekkürlerimi sunarım.• Ayrıca Figen Tırnaksız’ın “Fazlar Arası Denge ve Faz Kuralı” isimli dökümanından yararlanılmış ve bazı ifadeler ve şekiller olduğu gibi alınmıştır.• Bunun ötesinde internette bazı açık dökümanlardan da yararlanılmıştır.• Bu sunumu hazırlamam ve özellikle fiziko kimya öğrencilerimizin istifadesine sunmamım tek sebebi dersleri daha iyi kavramaları içindir.• Bunun ötesinde bu sunumdan hiçbir maddi menfaatim yoktur.• Bu sunum bu özellikleriyle tam bir ders notudur. Ayrıca öğretim üyesi arkadaşlarımın kullanmasından da büyük mutluluk duyarım. Prof.Dr. İbrahim USLU

×