Fasa Keseimbangan dan Teknik Penghabluran (2)

Gambarajah fasa

Lengkung kebolehlarutan

Merujuk kepada contoh NaCl/H₂O, ia merupakan contoh yang paling wajar menerusi ujikaji bagi menentukan komposisi untuk larutan beriar tepu yang berkaitan dengan garam pepejal pada sebarnag suhu. Bila data ini diplotkan sebagai kebolehlarutan melawan suhu, maka lengkung kebolehlarutan akan diperoleh. Untuk kebolehlarutan NaCl dalam air adalah seringkali tidak bergantung pada suhu. Manakala bagi bahan-bahan lain. Kebolehlarutan mungkin akan menyebabkan peningkatan ketara bagi fungsi suhu sebagaimana kes sukrosa atau asid sitrik. Contoh ini jelas dipaparkan menerusi Rajah 2.1 sebelum ini.

Secara konsepnya, untuk mendapatkan kebolehlarutan daripada pepejal dan pelarut, ia harus mempertimbangkan beberapa perkara. Ini termasuklah, (1) kecairan pepejal, (2) campuran antara kecairan pepejal dengan pelarut, dan (3) membenarkan berlakunya homogenus.

Dalam sesetengah sistem, yang ditakrifkan sebagai unggul, hanya perubahan cas entalpi yang terlibat dalam proses ini yang mana untuk kes kecairan pepejal. Maka, kebolehlarutan, X_eq adalah dirumuskan berikut,

Dalam sistem yang melibatkan proses percmapuran ia harus mempertimbangkan perubahan dalam entalpi yang sesuai dengan interaksi pelarut-bahan larut; sepertimana larutan bukan unggul.

Perbezaan kebolehlarutan dengan suhu ada seringkali dijelaskan menerusi persamaan yang berasaskan Rajah 2.2, tetapi dengan menggunakan pemalar empirikal a, b dan c yang disesuaikan dengan data,

Himpunan data dalam rumus ini untuk sistem dua-komponen bukan organik adalah diebrikan menerusi Broul et al (1981). Sebagai pilihan, persamaan hukum kuasa empirikal ada dirumuskan dalam,

Persamaan di atas adalah ekrap digunakan di mana adalah kebolehlarutan, θ adalah suhu (⁰c) dan A, B, C dan sebagainya adalah ditetapkan sebagai malar.

Jika dalam sistem penyukatan NaCl/H₂O adalah dilakukan pada suhu bawah 0⁰c, maka komposisi larutan keseimbangan adalah dikenalpasti pada lengkung kebolehlarutan kedua sepertimana yang dipaparkan pada Rajah 2.3. Analisis bagi fasa pepejal yang ditunjukkan (menerusi penyerakan X-Ray sebagai contohnya) boleh memberi bayangan kepada hidrat, manakala NaCl.H₂O terbentuk. Gariasan DC adalah lengkung kebolehlarutan bagi anhydrous untuk NaCl dan dihidrat CB. Pada titik C, larutan tepu dengan masing-masing merupakan jujukan pepejal. Kemudian sistem dua komponen ini wujud dalam 4 fasa—2 fasa pepejal dan satu lagi larutan (sebatian? Solution?) dan satu lagi wap—maka,

F = 2 + 2 – 4 =0

Sistem ini tidak mempunyai darjah kebebasan dan jsuteru itu tidak ada kemungkinan untuk perubahan bagi sebarang pembolehubah dan mengekalkan keseimbangan. Menerusi pengenalan komponen tambahan, katakanlah HCl, maka darjah kebebasan mungkin boleh diperkenalkan, maka oleh itu komposisi adalahberubah, maka titik keseimbangan C C akan bergerak kepada suhu yang berbeza, maka semasa suhu tersebut berubah ia akan menyerap komposisi baru. Hal ini adalah jelas daripada jenis gambarajah fasa yang NaCl yang boleh dihablurkan pada suhu di atas 0⁰c semasa NaCl.2H₂O dihablurkan pada suhu rendah. Titik C ini adalah dikenali sebagai titik transisi.

Akhirnya, kita catatkan, dengan sekali lagi menggunakan contoh sodium klorid, kebolehlarutannya mungkin juga berbeza menerusi penambahan komponen ketiga dalam dalam bentuk kombinasi pelarut yang boleh-campur. Sekarang, pweraturan fasa memaklumkan kepada kita bahawa sistem (NaCl, air dan katakanlah aceton) mempunyai dua darjah kebebasan. Kedudukan keseimbangan boleh jadi ebrubah sam ada menerusi perubahan suhu ataupun perubahan komposisi. Ia adalah lazim bagi penghabluran molekul organik bagi memperoleh penurunan kebolehlarutan, dan proses ini kerap dirujuk sebagai tenggelam keluar (drowning our).