چکیده

 اسمولا لیتی سرم از نظر فیزیولوژی کمیت مهمی است که به طور مستقیم به سلامت انسان مربوط می شود. گلوکز، کلرید سدیم و اوره مهم ترین اجزای تشکیل دهنده اسمولالیتی هستند. همچنین کلسیم و پتاسیم از کاتیونهای معدنی حیاتی برای بدن هستند. بنابراین بررسی برهمکنش این مواد در محلول های آبی دارای اهمیت است. کمیتهای ترمودینامیکی مانند ضریب فعالیت و اسمزی دربرگیرنده اثرهای انترویی و انتالپی بوده و بنابراین سنجه مستقیمی از این برهمکنش ها هستند. بنابراین در این مطالعه روش های نظری و تجربی برای بررسی این پارامترهای ترمودینامیکی در محلول های دارای این اجزای حیاتی به کار رفته است. در گام اول، ضریب فعالیت در مخلوط الکترولیتها به کمک مدل تقریب متوسط کروی پیش بینی شده است. در این راستا این مدل با دو معادله حالت مرجع کره سخت یعنی معادله حالت قطبی – ورا و همچنین معادله حالت متصوری و همکاران، همراه شد. این مدل ها با به کارگیری یک قاعده اختلاط و بدون افزودن پارامتر تنظیم شونده اضافی به بررسی مخلوط الکترولیت ها گسترش داده شدهاند. نتیجه های به دست آمده نشان داد که هر دو مدل قابلیت یکسانی در پیش بینی ضریب فعالیت در محلول های تک الکترولیت در دماهای گوناگون دارند. اما کاربرد مدل قطبی – و را در پیشبینی ضریب فعالیت در سامانه های دارای دو و سه الکترولیت به نتیجه های بهتر میانجامد. در گام دوم، ضریب اسمزی در محلول های دارای اوره و نمکهای مختلف به صورت نظری و آزمایشگاهی تعیین گردیده است. این دادهها با روش کاهش فشار بخار محلول و در دمای K ۳۱۰ اندازهگیری شدند. محلول – های سه تایی از در دو غلظت مختلف از اوره (۰/۳ و ۱ مولال) و سه غلظت مختلف از الکترولیت ( ۰/۲۵، ۰/۵ و۰/۷۵ مولال) بررسی شدند. نتیجه ها نشان دادند که در این محلول ها نمک تعیین کننده رفتار ضریب اسمزی است. همچنین اثرهای ویژه هر یون که در سامانه های دوتایی دیده شده بود نیز در سامانه های سه تایی مشاهده شد. مدل CFC-SAII نیز بدون پارامتر اضافی برای مخلوط برای پیش بینی رفتار ضریب اسمزی در این محلول های پیچیده به کار رفت. در گام نهایی، اسمز سنج کاهش نقطه انجماد برای اندازه گیری ضریب اسمزی در محلول های سه تایی آب /اوره یا گلوکزNaCl یا اKC یا واCaC و همچنین محلول چهار تایی آب ٬ اوره / گلوکز/ NaCl در غلظتهای پایین ( در حد غلظت فیزیولوژی) به کار رفت. این نتیجه ها نشان دادند که  تعیین کننده ضریب اسمزی در حد غلظت پلاسما بوده و این مقدار حدود ۰/۹۳ است. سرانجام مدل e FC-SAFT برای بررسی نظری این محلول ها به کار رفت. برای این منظور از یک رهیافت نظری برای مدل سازی قندها به – کمک این مدل استفاده شد. همچنین با به کارگیری قاعده های اختلاط مناسب زمینه برای پیش بینی خاصیتهای ترمودینامیکی اینگونه محلول های پیچیده فراهم شد.

 واژگان کلیدی: محلول الکترولیت، ضریب فعالیت، ضریب اسمزی، برهمکنش نمک – زیست مولکول،

فهرست مطالب

فصل اول:پیشگفتار

بخش مراجعه در معادله ePC-SAFT دایره هیا توخالی پیش و دایره های توپر پس از افزودن نیروهای پراکندگی هستند

بخش مراجعه در معادله ePC-SAFT دایره هیا توخالی پیش و دایره های توپر پس از افزودن نیروهای پراکندگی هستند

فصل دوم:معرفی ضریب های فعالیت واسمزی و بررسی کارهای انجام دهش درتعیین آنها برای سامانه های دارای اجزای موثر در اسمولالیتی پلاسما

۱-۲) مقدمه

 در این فصل کمیتهای ترمودینامیکی مورد توجه در این مطالعه – ضریب اسمزی و ضریب فعالیت – معرفی – می شود. از آنجا که شناخت این کمیت ها در ارتباط با محلول آرمانی بوده، این گونه محلول را بررسی کرده و سپس انحراف از آن با این کمیتهای ترمودینامیکی بیان می شود. پس از این معرفی گذرا، کارهای انجام شده پیشین در مورد بررسی ترمودینامیکی گونه های اصلی تشکیل دهنده اسمولالیتی پلاسما بیان می شود. از آنجا که الکترولیت ها و سپس زیست مولکول ها – اوره و گلوکز- مورد توجه بوده، در ابتدا کارهای مربوط به بررسی الکترولیت ها بیان می شود. سپس کارهای انجام شده در تعیین این کمیت ها با حضور اوره و گلوکز ارائه می شوند. در پایان نیز به خلاصه فصل و جهت گیری فصل آینده پرداخته میشود.

۵-۲) بحث و نتیجه گیری فصل

در این فصل به طور خلاصه پارامترهای ترمودینامیکی مورد بررسی در این مطالعه ضریب اسمزی و ضریب فعالیت – تعریف شد. این پارامترها در ارتباط با انحراف محلول از حالت آرمانی هستند. از آنجا که محلول – های الکترولیت به همراه دو زیست مولکول – اوره و گلوکز- مورد توجه کار حاضر هستند، در این فصل ابتدا به صورت فشرده روش های ترمودینامیکی بررسی محلول های الکترولیت ارائه شد. با توجه به در نظر گرفتن محدوده دمایی و غلظتی مورد بررسی در این مطالعه و تلاش برای ارائه یک مدل پیشگو، مدل تقریب متوسط کروی انتخاب شد. ارائه این مدل به همراه جزئیات آن موضوع فصل بعد را تشکیل می دهد. در ادامه نیز مدلهای موجود برای بررسی ترمودینامیکی محلول های آبی الکترولیت + زیست مولکول دسته بندی شده و نمونه هایی برای هر دسته بیان شد. از آنجا که در این حالت اثرهای مختلفی مانند الکترواستاتیک، تجمع و پراکندگی دارای اهمیت است مدل ePC-SAFT که یکی از بهترین مدلهای موجود است انتخاب شد. بنابراین بررسی خود را در فصل آینده با مدل تقریب متوسط کروی پیگیری کرده و در فصل های بعد نتیجه – های اعمال این مدل را مورد توجه قرار می دهیم.

2-1-مقدمه         5

2-2-حلول آرمانی،ضریب فعالت واسمزی  6

2-3-بررسی کارهای انجام شده درتعیین ضریب فعالیت الکترولیت ها  8

2-4-بررسی کارهای انجام شده درتعیین ضریب فعالیت محلول های دارای الکترولیت واوره یا گلوکز   11

2-5-بحث ونتیجه گیری فصل 18

تابع توزیع شعاعی برای یک سیال چگال ساده

تابع توزیع شعاعی برای یک سیال چگال ساده

فصل سوم:ضریب فعالیت متوسط یونی درمحلول های الکترولیت و ارائه مدل به کار رفته

۱-۳) مقدمه

با توجه به حضور یونهای گوناگون مانند سدیم، کلسیم، پتاسیم و کلر در پلاسما، شناخت رفتار محلول های آبی دارای الکترولیت گام اول در راستای درک رفتار محلول های پیچیدهتر با حضور زیست مولکول است. بنابراین از آن جا که در بخشی از این پژوهشی به مدل سازی ترمودینامیکی محلول های الکترولیتی نیاز است، در این فصل به این موضوع پرداخته می شود. در ابتدا به صورت کوتاه محلول های الکترولیت معرفی شده و سپس ارتباط بین ویژگی های ترمودینامیکی در این محلولها بیان می شود. مدل های مورد استفاده در این مطالعه برای تعیین ضریب فعالیت متوسط یونی نیز در ادامه بیان می شود. در نهایت نیز به چگونگی گسترش مدلها برای به دست آوردن این پارامتر در مخلوط الکترولیتها پرداخته می شود.

۲-۳-۳) معادله حالت قطبی -ورا

اولين گام اساسی برای توسعه نظریه های اغتشاشی وجود یک معادله حالت دقیق برای مخلوط کره های سخت است. در این صورت این نظریه می تواند برای توصیف سامانههای واقعی از جمله الکترولیت ها به کار رود/ ۶۲/، در این راستا قطبی و ورا دو معادله حالت دقیق برای کره های سخت ارائه کردند. همچنین آنها این معادله های حالت را با استفاده از قاعده های اختلاط به مخلوط کره های سخت بسط داده و با معادله حالت شناخته شده BMCSL مقایسه نمودند. بنابراین در این بخش به بررسی این معادله های حالت میپردازیم. در ابتدا با معادله های کره سخت خالص آشنا شده و سپس گسترش آنها به مخلوط توصیف می شود. همچنین این بررسی را در حد فشردگی بالا و نسبت قطر زیاد از کره های سخت انجام می دهیم.

3-4- خلاصه فصل

در این فصل ضریب فعالیت متوسط یونی معرفی شده و ارتباط آن با ویژگیهای ترمودینامیکی به اختصار ارائه شد. معادله های به کار رفته در مدل تقریب متوسط کروی به همراه دو معادله حالت قطبی – ورا و منصوری و همکاران بیان شدند. همچنین گسترش مدل مورد استفاده در مطالعه حاضر برای توصیف مخلوط الکترولیتهای دارای آنیون مشترک با به کارگیری یک قاعده اختلاط ارائه شد. به کار نبردن پارامتر تنظیم شونده اضافی نکته کلیدی در گسترش این مدل ها به محلول های دارای بیش از یک الکترولیت است. با به کارگیری این مدلها می توان به محاسبه ضریب فعالیت متوسط یونی در محلول های الکترولیت پرداخت که نتایج محاسبات در فصل آینده آمده است.

3-1-مقدمه      20

3-2-محلول های الکترولیتی 21

3-2-1-ارتباط بین ضریب فعالیت متوسط یونی وضریب اسمزی درمحلول های الکترولیت    24

3-2-2-ویژگی های اضافی محلول های الکترولیت 26

3-3-مدل تقریب متوسط کروی 28

3-3-1-ضریب فعالیت بامدل تقریب متوسط کروی 29

3-3-2-معادله حالت قطبی-ورا 31

3-3-2-1-معادله های حالت برای کره های سخت خالص   31

3-3-2-2-گسترش معادله های حالت برای مخلوط کره های سخت 33

3-3-2-3-ارائه یک عبارت کلی برای محاسبه کسرحجمی پر شده درحالت منظم وچگالی بالا برای کره های سخت با قطرهای متفاوت 36

3-3-3- معادله حرکت منصوری وهمکاران  40

3-3-4-ضریب فعالیت مخلوط الکترولیت ها    42

3-4-خلاصه فصل 44

تعادل بخار-مایع در سامانه دوتایی ان-دکان-اتان در دو دما و پیش بینی معادله ePC-SAFT و SAFT

تعادل بخار-مایع در سامانه دوتایی ان-دکان-اتان در دو دما و پیش بینی معادله ePC-SAFT و SAFT

فصل چهارم:ارائه نتیجه های نظری به دست آمده در بررسی محلول های الکترولیت

۱-۴) مقدمه

 در این فصل نتایج به دست آمده در تعیین ضریب فعالیت متوسط یونی ارائه میشود. در ابتدا روش انجام محاسبات توصیف شده و سپس این ضریب با به کارگیری مدل های معرفی شده در فصل پیشین در محلول – های دارای یک، دو و سه الکترولیت تعیین می شود. همچنین کارایی مدل ها در پیش بینی ضریب فعالیت متوسط یونی در شرایط دمایی و غلظتی گوناگون بررسی می شود.

۴-۴) خلاصه فصل

در این فصل به بررسی نتایج به دست آمده در تعیین ضریب فعالیت متوسط یونی در محلول های الکترولیت پرداخته شد. در ابتدا روش انجام محاسبات با مدلهای تقریب متوسط کروی بیان گردید. سپس نتایج برازش ضریب فعالیت در محلول های آبی دارای یک الکترولیت داده شده و مفهوم پارامترهای قابل تنظیم نیز بررسی شد. در ادامه نتایج پیش بینی این پارامتر در محلول های دارای یک، دو و سه الکترولیت بیان شدند. این پیش بینی برای مخلوطهای دارای آنیون مشترک کلر و با استفاده از یک قاعده اختلاط انجام شد. همچنین این کار بدون افزودن پارامتر اضافی و فقط با پارامترهای محلول های تک الکترولیت انجام شد. نتایج به دست آمده نشان دهنده توانایی یکسان دو مدل به کار رفته در برازش و پیش بینی داده های تجربی ضریب فعالیت در محلول های دارای یک الکترولیت است. همچنین با توجه به نتایج به دست آمده مدل GV-MSA توانایی به – تقریب یکسانی در پیش بینی ضریب فعالیت در محلول های آبی دو الکترولیتی دارد. اما این مدل می تواند با دقت بالاتری این پارامتر را در محلول های آبی دارای سه الکترولیت با آنیون مشترک کلر پیش بینی کند. این دقت به ویژه در غلظت های بالاتر مشهودتر است.

4-1-مقدمه  46

4-2-روش انجام محاسبات 46

4-3-ارائه نتیجه های به دست آمده 60

4-4-خلاصه فصل 60

جدول ثابت های جهانی سری توانی

جدول ثابت های جهانی سری توانی

فصل پنجم:نظریه اغتشاش ومعادله PC-SAFT

۱-۵) مقدمه

مکانیک آماری ابزاری قوی برای تعیین ویژگی های تعادلی سیال های خالص و مخلوط ارائه می کند. این امر به خاطر برقراری ارتباط بین ویژگی های ریز مقیاس و درشت مقیاس” توسط این دانش است/۵/ اگر ما بتوانیم برخی رابطه های کمی بین ویژگیهای دسته کوچکی از مولکولها برقرار سازیم، مکانیک آماری روشی را برای افزایش مقیاس” این رابطه ها به دسته بزرگی از مولکولها فراهم می کند. سپس این رابطه ها می توانند با نتیجه های آزمایشگاهی به دست آمده برای ویژگی های ترمودینامیکی مقایسه شوند. از آنجا که ما فهم فیزیکی مناسبی از سیال های چگال نداریم، بنابراین نمی توانیم یک نظریه مناسب – به جز درباره حالت های بسیار ساده – پی ریزی کنیم / ۵/: این مشکل به خاطر ناتوانی دانش مکانیک آماری نیست بلکه به – واسطه نداشتن دانش مناسب درباره ساختار سیال و نیروهای بین مولکولی است. برای غلبه بر این مشکل در گام اول می توان بر ویژگی های برخی سیال های آرمانی متمرکز شد و در گام دوم ویژگیهای سیال چگال واقعی را به سیال آرمانی مربوط ساخت. این فرایند بنیان نظریه اغتشاش است

5-5-خلاصه فصل

در این فصل در ابتدا نظریه اغتشاش و سپس مدل به کار رفته در کار حاضر مورد بررسی قرار گرفت. در این مدل زنجیر کره های سخت به عنوان حالت مرجع در نظر گرفته شده است. اثرهای الکترواستاتیک، پراکندگی و تجمع نیز به صورت عبارت های اغتشاشی به عبارت مرجع افزوده شدهاند. در این بخش معادله های مربوط به هر کدام از این عبارت ها بیان شد. همچنین چگونگی کاربرد این معادله و پارامترهای اجزای خالص ارائه شد. از طرف دیگر یک رهیافت نظری برای مدل سازی گلوکز با استفاده از این مدل به کار برده شد. در فصلی آینده نیز داده های تجربی به دست آمده و نتیجه مدلسازی این داده ها با استفاده از معادله حالت CPC-SAF بیان می شود. همچنین به بررسی اثرهای مختلف مشاهده شده در سامانه -های مورد بررسی میپردازیم.

5-1-مقدمه   62

5-2-نظریه اغتشاش   63

5-3-معادله حالت PC-SAFTا      73

5-3-1-مدل مولکولی  73

5-3-2-معادله حالت مرجع زنجیر سخت 75

5-3-3-سهم نیروهای پراکندگی درمعادله حالت  76

5-3-4-بخش تجمع درمعادله حالت   84

5-3-5-بخش الکترواستاتیک درمعادله حالت 87

5-4-روش برآورد ویژگی های ترمودینامیکی به کمک معادله PC-SAFTا     90

5-5-خلاصه فصل  95

فرمول ساختاری اوره

فرمول ساختاری اوره

فصل ششم:شرح روشهای آزمایشگاهی به کاررفته ونتیجه های به دست آمده درتعیین ضریب اسمزی

۶- ۱) مقدمه

 از دیدگاه ترمودینامیک ضریب اسمزی بیانگر انحراف از حالت آرمانی است. در واقع این پارامتر توصیف کننده حلال در یک محلول است. بنابراین با تعیین این پارامتر می توان به میزان آرمانی نبودن یک محلول در اثر وجود حل شونده های مختلف پی برد. روش های افزایش نقطه جوش و کاهش نقطه انجماد دو روش متداول آزمایشگاهی برای تعیین این پارامتر ترمودینامیکی هستند. معادله های ترمودینامیکی به دست آمده از نظریه اغتشاش نیز می توانند به صورت نظری این پارامتر را پیش بینی کنند. برای نیل به این هدف، در بخش اول این پژوهش ضریب اسمزی محلول های آبی دارای اوره و الکترولیت ها با روش کاهش فشار بخار Gonotec Gmb, Germany J.S. 31 Gonotec (070) اندازه گیری شده است. این کار با اسمزسنج دمای C” ۳۷ که متناظر با دمای نسبت داده شده به بدن انسان است، انجام شده است. در این راستا نمکهای NaCl و KCl که دارای یونهای موجود در پلاسما هستند در محلول آبی دارای اوره بررسی شدهاند. در بخش دوم، در ابتدا نتایج به دست آمده از اندازهگیری چگالی با دستگاه چگالی سنج ارتعاشی 602-DMAارائه می شود.

پس به کمک اسمزسنج کاهش نقطه انجماد، ضریب اسمزی در محلول هایی که دارای اجزای مهم شرکت کننده در اسمولالیتی پلاسما هستند اندازه گیری شده است. اندازهگیری کاهش نقطه انجماد با به کار گیری اسمزسنج بGonotec از شرکت Gonolce Gmb. Germany انجام شده است. در ادامه نیز نتایج به دست آمده به کمک معادله حالت “ePC-SAF”T مدل سازی شدهاند. در این جا باید اشاره نمود که پروتئینهای موجود در پلاسما نقش ناچیزی در اسمولا لیتی خون دارند / ۱۱۲/. سلولهای خونی نیز در اسمو لالیتی نقشں نداشته و البته در ویژگیهای دیگر مانند گرانروی موثر بوده که در این مطالعه بررسی نمیشوند.در این فصل ابتدا پایه نظری روش های آزمایشگاهی به کار رفته و چگونگی انجام آزمایش ها بیان شده و سپس نتایج به دست آمده بیان می شود

۶-۶) اندازه گیری

چگالی برای اندازه گیری چگالی از یک چگالی سنج نوسان کننده و ساخت شرکت آنتون پار (مدل 602-DMA) استفاده شده است. پس از کالیبره کردن چگالی سنج، نمونه های مورد نظر به آن تزریق شد. بر مبنای تغییر فرکانس لوله نوسان کننده و مقایسه آن با مقدار کالیره شده، داده های تجربی چگالی اندازه گیری شده اند. نمونه ها با ترازوی رقمی با دقت g ۰/۰۰۰۱ + آماده سازی شده و عدم قطعیت در اندازهگیری دما نیز کمتر از K ۰/۱ + بود. با استفاده از این روش چگالی برای محلول های آبی و اNaCl KCl, CaC با اوره یا گلوکز، در دمای k ۳۱۰/۱۵ و در غلظت ثابت ۰/۱ مولال از اوره یا گلوکز اندازه گیری شده است.

۷-۶) شرح نتایج نظری و آزمایشگاهی به دست آمده در تعیین ضریب اسمزی با به کار گیری روش افزایش نقطه جوش

برای اطمینان از درستی نتیجه های آزمایشگاهی به دست آمده، دو گام کالیبره کردن دستگاه و مقایسه داده ها با مقادیر موجود در مراجع ضروری است. در این آزمایش ها، محلول های آبی از اوره با ضریب اسمزی معلوم برای کالیبره کردن دستگاه به کار رفتند. به منظور مقایسه دادههای به دست آمده با نتایج موجود در مراجع علمی، داده های منتشر شده توسط هونگ و همکاران در نظر گرفته شد. محلول های آبی اوره و KCI بررسی شده و نتیجه این مقایسه به همراه پیشبینی معادله حالت ePCSAFT در شکل ۶-۲ نشان داده شده  است .البته باید اشاره نمود که در انجام محاسبات ضریب اسمزی برای حل شونده در محلول آب حل شونده در رقت بی نهایت از حل شونده برابر یک درنظر گرفته می شود.

6-1-مقدمه 97

6-2-کاهش فشار بخار محلول در اثر افزودن حل شونده غیرفرار 98

6-3-شرح دستگاه و روش مورد استفاده در انجام آزمایش های کاهش فشار بخار 99

6-4-کاهش نقطه انجماد محلول دراثر افزودن حل شونده غیر فرار 100

6-5-شرح دستگاه و روش مورد استفاده در انجام آزمایش ها 101

6-6-اندازه گیری چگالی 103

6-7-شرح نتیجه های نظری و آزمایشگاهی به دست آمده در تعیین ضریب اسمزی با به کارگیری روش افزاش نقطه جوش   104

6-7-1-اثرغلظت 106

6-7-2-اثرهای ویژه یونی 108

6-7-3-جمع پذیری سامانه های آب-نمک، وآب اوره در سامانه های سه تایی     110

6-8-بررسی داده های تجربی چگالی     112

6-9-شرح نتیجه های نظری وآزمایشگاهی به دست آمده در تعیین ضریب اسمزی با به کارگیری روش کاهش نقطه انجماد  114

6-9-1-بررسی محلول های دوتایی 114

6-9-2-بررسی محلول های سه وچهارتایی 116

6-10-خلاصه فصل 121

نیروهای جاذبه بین مولکولی و محل های تجمع فرضی در EPC-SAFT

نیروهای جاذبه بین مولکولی و محل های تجمع فرضی در EPC-SAFT

فصل هفتم:نتیجه گیری وارائه پیشنهادها

فهرست علامت اختصاری       125

کتاب نامه   128

فهرست جداول

 جدول 3-1-مولالیته متوسط یونی برای برخی از الکترولیت ها 23

جدول 4-1-پارامترهای قابل تنظیم وخطای به دست آمده از برازش داده های ضریب فعالیت درمحلول های دارای یک الکترولیت به کمک مدل GV-MSAا   49

جدول 4-2-پارامترهای قابل تنظیم وخطای به دست آمده از برازش داده های ضریب فعالیت درمحلول های دارای یک الکترولیت با مدل BMCSL-MSAا     50

جدول 4-3-نتیجه های بدست آمده از پیش بینی داده های ضریب فعالیت در محلول های دارای یک الکترولیت و در دماهای مختلف      54

جدول 4-4-خطای به دست آمده ازپیش بینی داده های ضریب فعالیت درمحلول های دارای دو و سه الکترولیت      57

جدول 5-1-ثابت های جهانی سری توانی 81

جدول 5-2-ثابت های جانی سری توانی 82

جدول 5-3-مدل تجمعی 87

جدول 5-4-پارامترهای گونه های خالص مولکولی 94

جدول 5-5-پارامترهای ویژه هریون   94

جدول 6-1-خطای به دست آمده از پیش بینی داده های ضریب اسمزی با استفاده از معادله       110

جدول 6-2-داده های تجربی چگالی درمحلول های مختلف دارای اوره یا گلوکز 111

جدول6-3-خطای به دست آمده از پیش بینی داده های حجم مولار ظاهری گلوکز موجود در مراجع برای سامانه آب   113

جدول6-4-داده های تجربی ضریب اسمزی درمحلول های مختلف   116

فهرست شکل

شکل 4-1-تغییرات قطر کاتیون برحسب قدرت یونی محلول برای LiCl,NaCl,KClا   116

شکل 4-2-تغییرات ضریب فعالیت برحسب مولالیته محلول برای در 15/298 و برازش  52

شکل 4-3-پی شبینی ضریب فعالیت متوسط یونی برای HCI درمحلول آبی آن با به کارگیری مدل های مختلف   58

شکل4-4-تغییرات قطر کاتیون هیدروژن برحسب کسرقدرت یونی HCI درمحلول آبی آن     59

شکل4-5- پیش بینی ضریب فعالیت متوسط یونی برای HCI درمحلول آبی با به کارگیری مدلهای مختلف 60

شکل5-1 تابع توزیع شعاعی برایک سیال چگال ساده 69

شکل5-2-تعادل بخار مایع در سامانه دوتایی ان دکان اتان در دو دما وپیش بینی معادله   72

شکل5-3-چگالی اشباع بخار ومایع برای متانول 1-پنتانول و 1-نونانول ومقایسه معادله با داده های تجربی    73

شکل5-4-بخش مرجع در معادله دایره های توخالی پیش ودایره های توپر پس از افزودن نیروهای پراکندگی هستند 85

شکل5-5-نیروهای جاذبه بین مولکولی ومحل های تجمع فرضی    88

شکل5-6-فرمول ساختاری اوره    93

شکل6-1-شمایی از محفظه درونی اسمزسنج کاهش فشاربخار070             100

شکل6-2-اسمولالیتی درمحلول های آبی به صورت تابعی از غلظت اوره درغلظت های مولال   104

شکل6-3-ضریب اسمزی درمحلول های دوتایی آب      105

شکل6-4-ضریب اسمزی درمحلول های سه تایی آب  106

شکل6-5-ضریب اسمزی درمحلول های سه تایی آب 108

شکل6-6-درغلظت 3/0 مولار اوره وبه صورت تابعی از غلظت نمک   109

شکل6-7-ضریب اسمزی درمحلول های سه تایی آب     110

شکل6-8-اثرنمک های مختلف روی چگالی محلول های 1/0 مولال اوره ودر درمای 15/310 کلوین      112

شکل6-9-داده های ضریب اسمزی برای محلول های دوتایی    114

شکل6-10-داده های ضریب اسمزی برای محلول های سه تایی   117

شکل6-11-پیش بینی تفاوت پتانسیل شیمیایی آب درمحلول های آب 119

شکل6-12-داده های ضریب اسمزی برای محلول چهارتایی آب 120


Abstract

 Serum osmolality is an important physiological quantity that is directly related to health condition of human body. Glucose, urea, and NaCl are the main components which determine the value of serum osmolality. Besides, calcium and potassium are vital inorganic cations for the body. Thus, it is of high importance to investigate the interactions between these physiological solutes in aqueous solution. Thermodynamic quantities like osmotic and activity coefficients contain enthalpic and entropic information and thus are a direct measure of interactions in these complex systems. Thus, theoretical and experimental methods were applied to investigate these thermodynamic parameters in multi-solute aqueous solutions containing wital components for alive bodies, In the first step, the mean spherical approximation (MSA) model, coupled with two hard sphere models, was used to predict the activity coefficients of mixtures of electrolyte solutions at different temperatures and concentrations. The models, namely Ghotbi-Vera-MSA (GW-MSA) and Mansoori et al.-MSA (BMCSL-MSA), were directly used without introducing any new adjustable parameters for mixtures of electrolyte solutions. The results showed that the studied models predict accurately the activity Coefficients for single electrolyte aqueous solutions at different temperatures. In the systems of binary aqueous electrolyte solutions with a common anion, the GV-MSA model has slightly better accuracy in predicting the activity coefficients. Also, it was observed that the GV-MSA model can more accurately predict the activity coefficients for ternary electrolyte solutions with a common anion, especially at higher concentrations. In second step, osmotic Coefficients were measured and modeled in aqueous solutions of urea and different salts. These data were obtained at 310.15 K by using the vapor-pressure OSmometry. Ternary aqueous urea Solutions Containing NaCl, KC, NaBr, KBr, Libr., NaNO3, and LiNO3 at two different concentrations of urea (0.3 and 1 molal) as well as at three salt concentrations (0.25, 0.5, and 0.75 molal) were considered. Experimental data obtained in this work showed that the solute with higher concentration determines the behavior of osmotic coefficients in these solutions. Also, ion-specific effects were observed in these systems. The ePC-SAFT model (without any adjustable mixture parameter) was used to accurately predict the experimental osmotic coefficients of the studied mixtures.In the final step, cryoscopic osmometer was used to measure the osmotic coefficient internary NaCl or KCI or CaCl2/urea or glucosel water and quaternary NaCl/urealglucose/water systems at physiologically relevant concentrations. The results showed that NaCl determines the osmotic coefficients in the urealglucose/water/NaCl system. At physiologically important solute concentrations the value was found to be -0.93. Finally, the ePC-SAFT equation of state was applied to model these biological systems. Therefore, a modeling strategy for glucose was used in a first step. Applying appropriate mixing rules allows for quantitatively predicting properties of multi-Solute aqueous solutions.

Key words: Electrolyte solution, Activity coefficient, Urea-salt interaction, ePCSAFT, Osmotic Coefficient, Salt-biomolecule interaction, Complex system,


تعداد صفحات فایل : 140

مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید