بررسی حلالیت تارتاریک اسید با استفاده از نانو ذرات نقره- قسمت ۳

(۱-۴)
در این‌جا ضریب فعالیت حل‌شونده در حلال آلی از یک رابطه تجربی (۱-۵) به‌دست می‌آید:
 
(۱-۵)
اگر حلالیت حل‌شونده در حلال خیلی پایین باشد معادله(۱-۵) به‌صورت معادله هایدمن (۱-۶) در می‌آید [۶].
(۱-۶)
 
ب– معادله حالت دیگر که برای پیش‌بینی و تخمین حلالیت به‌کار برده می‌شود، مدل λh می‌باشد که توسط بوچوسکی^[۴] و همکارانش در سال ۱۹۸۱ توسعه پیدا کرد. این مدل تجربی به‌صورت معادله (۱-۷) ارائه شده است:
 
(۱-۷)
که λ و h پارامترهای ثابت معادله می‌باشند. T_m دمای جوش نرمال حلال بر حسب کلوین می‌باشد [۷].
ج–از دیگر معادلات پرکاربرد در زمینه بررسی حلالیت در مخلوط چند حلال مدل ردلیچ- کیستر^[۵] می‌باشد. این معادله به بررسی داده‌های حاصل از آزمایش در دمای ثابت و کسرمولی‌های مختلف می‌پردازد.
 
(۱-۸)
در معادله (۱-۸)  ثابت معادله و N می‌تواند صفر، یک، دو و یا سه نیز باشد.  و  کسرمولی‌های اولیه از مخلوط دو حلال بدون در نظر گرفتن حل‌شونده A می‌باشند.
(  )_i حلالیت حل‌شونده در حلال خالص i می‌باشد. حال با جایگزینی(۱-  ) به جای  در معادله (۱-۸) باN برابر دو و با آرایش مجدد، معادله (۱-۹) حاصل می‌شود.
 
(۱-۹)
حال می‌توان معادله (۱-۹) را به‌صورت معادله (۱-۱۰) نوشت.
)۱-۱۰)
در معادله (۱-۱۰) B₀،B₁ ،B₂ ،B₃ ،B₄ پارامترهای این مدل هستند[۸].
۱-۱-۱-۵- روش‌های بررسی حلالیت
برای تعیین حلالیت ابتدا یک محلول اشباع از گونه تهیه شده وسپس مقدار گونه در محلول اشباع اندازهگیری میشود. در میان روش‌های موجود در بررسی حلالیت ترکیبات شیوه‌های گوناگونی برای تهیه محلول اشباع وجود دارد که در ذیل به پرکاربردترین آن‌ها اشاره می‌شود [۱۱-۹].
الف- روش استاتیک
در این روش یک مقدار اضافی از حلشونده به حلال اضافه میشود و در حالی که محلول هم زده میشود، محلول اشباع تهیه میشود.که برای تعیین حلالیت گونه از روشهای اسپکتروفتومتری،گراویمتری،کروماتوگرافی وروشهای مختلف دیگر استفاده میشود [۱۱-۹] .
الف-۱- روش اسپکتروفتومتری
در این روش مقدار کافی و اضافی از ماده مورد نظر، به جرم مشخصی از حلال اضافه می شود. سپس همانند روشهای قبل در دمای معین و تا رسیدن به حالت تعادل مخلوط همزده میشود بعد از رسیدن به حالت تعادل به مخلوط زمان کافی داده میشود تا دو فاز کاملا از هم جدا شوند. مقداری از محلول رویی برداشته و پس از وزن کردن به حجم معینی رسانده و جذب آن قرائت میشود. از طریق دادههای جذب و دادههای وزنی، وزن حلال و حلشونده قابل محاسبه است [۱۲].
در این تحقیق حلالیت به صورت جزءمولی بیان شده است واز رابطهی (۱-۱۱) به دست آمده است.
(۱-۱۱)
که در رابطهی (۱-۱۱)m₁ ، M₁ به ترتیب گرم مادهی حلشده و جرم مولی آن، m₂٬ M₂ گرم حلال و جرم مولی حلال و X کسر مولی حلشونده است.
الف-۲- روش وزن سنجی
در این روش که نیازی به دستگاههای مرسوم نیست، مقدار کافی و اضافی از ماده موردنظر، به جرم مشخصی از حلال اضافه میشود. سپس همانند روشهای قبل در دمای معین و تا رسیدن به حالت تعادل مخلوط هم زده میشود. بعد از رسیدن به حالت تعادل به مخلوط زمان کافی داده میشود تا دو فاز کاملا از هم جدا شوند. مقداری از محلول رویی برداشته و وزن میشود. سپس نمونه در آون قرار داده شده تا حلال تبخیر شود و مجددا نمونه وزن میشود. حال با دانستن وزن حلال و حل شونده میتوان میزان حلالیت را بهدست آورد [۱۳و۱۴].
ب- روش سنتزی (مشاهده لیزری)
در این روش که به نام روش دینامیک نیز معروف است از پرتو لیزر برای تعیین میزان حلالیت در دمای ثابت استفاده می‌شود. سیستم مشاهده لیزری شامل قسمت‌های تولیدکننده لیزر، انتقال دهنده فوتوالکتریک و نمایشگر شدت نور می‌باشد. مقادیر معلومی از حلال و حل‌شونده به‌طور پیوسته در دمای ثابتی هم زده می‌شوند. در مراحل اولیه آزمایش، میزان عبور پرتو لیزر از محلول مورد نظر به‌خاطر برگشت توسط ذرات حلنشده کم است. وقتی انحلالپذیری افزایش می‌یابد به موازات آن میزان شدت عبور لیزر زیاد می‌شود. در نهایت که تمام ذرات حل شدند شدت پرتو به ماکزیمم خود می‌رسد. سپس مقادیر مشخصی از حلشونده به سیستم اضافه می‌شود. این عمل آن‌قدر تکرار می‌شود تا شدت پرتو لیزر به میزان نهایی خود نرسد (یعنی ذرات حلشونده در ظرف باقی بمانند و محلول به حالت اشباع خود برسد). در نهایت مقدار کل مصرفی حلشونده ثبت می‌شود و حال با دانستن جرم حلال و حلشونده می‌توان تعداد مول‌های آن‌ها و کسرمولی حلشونده را محاسبه کرد [۱۵و۱۶]. شکل (۱-۱) دیاگرام این سیستم و قسمت‌های مختلف آن را نشان می‌دهد.
شکل(۱-۱). مراحل شماتیک روش سنتزی: ۱- همزن مغناطیسی ۲- مگنت ۳- مولد لیزر ۴- تبدیلکننده فوتوالکتریک ۵- ظرف حاوی محلول ۶- دماسنج ۷- مبرد (برای جلوگیری از تبخیر حلال) ۸- گیره و پایه ۹- نمایشگر ۱۰- ترموستات
۱-۱-۱-۶- کاربردهای حلالیت ترکیبات
از مهم‌ترین اصول در تعیین حلال مناسب استفاده از داده‌های حلالیت ترکیب در حلال‌های مختلف می‌باشد [۱۷و۱۸]. برای طراحی فرایندهای شیمیایی مانند جداسازی براساس تبلور و جداسازی‌های کروماتوگرافی دانستن اطلاعات حلالیت امری ضروری است. هرچند، با توجه به محصولات جدید صنایع به‌ویژه محصولات دارویی، کمبود شدید داده‌های حلالیت وجود دارد. علاوه بر این، فراوردههای صنعتی دارای ناخالصی‌هایی هستند و دانستن حلالیت دقیق برای رفع این ناخالصی‌ها بسیار مهم است [۱۹]. حلالیت معمولا برای توصیف ماده (برای تعیین قطبیت ماده) تا تمیز دادن آن از دیگر مواد استفاده می‌شود. دانستن حلالیت یک ترکیب برای جداسازی آن از مخلوط مناسب است، برای مثال می‌توان مخلوط نمک و سیلیکا را با حل ‌کردن مخلوط در آب جدا کرد و سیلیکای حل نشده را فیلتر کرد. سنتز ترکیبات شیمیایی چه در مقیاس میلی‌گرم در آزمایشگاه و چه در مقیاس تن در صنعت، در هر دو از حلالیت نسبی برای جداسازی محصولات مورد نظر و هم‌چنین مواد اولیه و محصولات جانبی استفاده می‌کنند. برای مثال، یکی از روشهای سنتز بنزوئیک اسید استفاده از ترکیبات آلی ـ فلزی مانند فنیل‌منیزیم‌برمید در یخ خشک است. بنزوئیک اسید حلالیت بالایی در حلال‌های آلی مانند دی‌کلرومتان و دی‌اتیل اتر دارد. محصول دیگر واکنش منیزیم برمید است که در فاز آبی باقی خواهد ماند. به وضوح معلوم است که جداسازی بر اساس انحلال‌پذیری انجام گرفته است [۱۸].
۱-۱-۲-مقدمه‌ای بر نانو فناوری
نانومتر یک هزارم میکرون است (متر). طولی معادل ۵ اتم سیلیس یا ۱۰ اتم هیدروژن در یک ردیف کنار هم است.
نانو فناوری عبارت است از: دستکاری کوچک‌ترین اجزای ماده یا اتم‌‌ها. در حالی که تعاریف زیادی برای نانو تکنولوژی وجود دارد، تعریفی را برای فناوری نانو ارائه می‌کنند که در بر گیرنده هر سه تعریف زیر می‌باشد.
توسعه فناوری و تحقیقات در سطوح اتمی، مولکولی و یا ماکرومولکولی در مقیاس اندازه ۱ تا ۱۰۰ نانومتر.