📚 கற்றல் முதன்மை க.பொ.த. (சா/த) க.பொ.த. (உ/த) பிற 🌐 English உள்நுழைய
பாடங்கள் · அலகு 12 · அவத்தைச் சமநிலை

அவத்தைச் சமநிலையும் பங்கீட்டுக் குணகமும்

முழுமையான பார்வை — அவத்தைச் சமநிலை ஏன் முக்கியம்?

தரப்பட்ட ஒரு வெப்பநிலையிலும் அமுக்கத்திலும் ஒரு பதார்த்தம் காணப்படும் பெளதிக நிலையானது அதன் அவத்தை (phase) எனப்படுகின்றது. திண்மம், திரவம், வாயு என்பன ஒரு பதார்த்தத்தின் முக்கியமான மூன்று அவத்தைகளாகும். ஒரு திரவம் தனது ஆவியுடன் தொடர்பில் இருக்கும்போது, அத்திரவத்திலிருந்து ஆவியாகும் மூலக்கூறுகளின் வீதமும் ஆவியிலிருந்து மீண்டும் திரவமாக ஒடுங்கும் மூலக்கூறுகளின் வீதமும் சமமாகும் ஒரு நிலை அடையப்படுகின்றது. இவ்வாறு இரு அவத்தைகளுக்கு இடையே நிலவும் இயக்கச் சமநிலையே அவத்தைச் சமநிலை (phase equilibrium) எனப்படுகின்றது.

ஒரே ஒரு தூய பதார்த்தத்தின் திரவ–ஆவிச் சமநிலையை நாம் ஏற்கனவே அறிந்துள்ளோம். ஆனால் தொழிற்துறையில் கையாளப்படும் பல கலவைகள் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட கூறுகளைக் கொண்டிருக்கின்றன. இப்பாடத்தில், ஒன்றோடொன்று முற்றாகக் கலக்கும் தகவுடைய இரு திரவங்களைக் கொண்ட இருகூற்றுத் தொகுதி ஒன்றின் (two-component liquid system) திரவ–ஆவிச் சமநிலையும், அத்தகைய சமநிலையை நிர்ணயிக்கும் இரவோற்றின் விதியும் (Raoult's law) ஆராயப்படுகின்றன. தொடர்ந்து, ஒன்றோடொன்று கலக்காத இரு கரைப்பான்களுக்கு இடையே ஒரு கரைபொருள் தன்னைப் பகிர்ந்துகொள்ளும் முறையை விளக்கும் பங்கீட்டுக் குணகமும் (partition coefficient) ஆராயப்படுகின்றது. இவ்விரு எண்ணக்கருக்களுமே காய்ச்சிவடித்தல், கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தல் போன்ற பிரிப்பு முறைகளுக்கு அடிப்படையாக அமைகின்றன.

1. இருகூற்றுத் திரவத் தொகுதியின் திரவ–ஆவிச் சமநிலை (NIE 2.5.7)

Phase transition
Wikipedia → · CC

ஒன்றோடொன்று முற்றாகக் கலக்கும் தகவுடைய இரு திரவங்களை — A மற்றும் B என்போம் — ஒரு மூடிய கொள்கலனில் கலந்து வைக்கப்படுவதாகக் கருதுவோம். ஆரம்பத்தில் கொள்கலனின் மேல்வெளி வெற்றிடமாக இருந்தால், போதிய சக்தி கொண்ட A மற்றும் B மூலக்கூறுகள் திரவ மேற்பரப்பிலிருந்து தப்பி மேல்வெளியில் ஓர் ஆவியமுக்கத்தைக் (vapour pressure) கட்டியெழுப்புகின்றன. காலப்போக்கில், திரவத்திலிருந்து தப்பும் மூலக்கூறுகளின் வீதமும் ஆவியிலிருந்து திரும்பவும் திரவமாக ஒடுங்கும் மூலக்கூறுகளின் வீதமும் சமமாகும்போது தொகுதி ஓர் இயக்கச் சமநிலையை அடைகின்றது.

இந்தச் சமநிலையில், ஆவியவத்தைக்கு ஒவ்வொரு கூறும் வழங்கும் தனித்தனியான பங்களிப்பு அக்கூறின் பகுதி ஆவியமுக்கம் (partial vapour pressure) எனப்படுகின்றது. ஒரு கூறு திரவக் கலவையில் கூடிய அளவில் காணப்பட்டால், அக்கூறின் மூலக்கூறுகள் மேற்பரப்பில் கூடுதலாகக் காணப்படுவதால் அவை ஆவியாகும் வாய்ப்பும் கூடுகின்றது. எனவே ஒரு கூறின் பகுதி ஆவியமுக்கம் அக்கூறு திரவக் கலவையில் காணப்படும் அளவைச் சார்ந்துள்ளது. ஒரு கூறு திரவக் கலவையில் காணப்படும் அளவை அளப்பதற்கு மூலக்கூற்றுப் பின்னம் (mole fraction) பயன்படுத்தப்படுகின்றது.

ஒரு கூறின் மூலக்கூற்றுப் பின்னம் என்பது, அக்கூறின் மூல் எண்ணிக்கைக்கும் கலவையில் உள்ள மொத்த மூல் எண்ணிக்கைக்கும் இடையேயான விகிதமாகும். A மற்றும் B ஆகிய இரு கூறுகள் மட்டுமே இருப்பின், அவற்றின் மூலக்கூற்றுப் பின்னங்களின் கூட்டுத்தொகை எப்போதும் ஒன்றுக்குச் சமமாகும்; அதாவது xA + xB = 1.

2. இரவோற்றின் விதி — இலட்சியக் கரைசல் (NIE 2.5.7)

Water
Wikipedia → · CC

பிரெஞ்சு இரசாயனவியலாளர் இரவோல்ட் (François-Marie Raoult) என்பவரால் முன்வைக்கப்பட்ட இரவோற்றின் விதியின் (Raoult's law) படி, ஒரு திரவக் கலவையில் உள்ள ஒரு கூறின் பகுதி ஆவியமுக்கம், அக்கூறு திரவ அவத்தையில் கொண்டுள்ள மூலக்கூற்றுப் பின்னத்திற்கு நேர்விகிதசமமாகும். கணித வடிவில் இதை A என்னும் கூறுக்கு:

pA = xA · pA°    மற்றும்    pB = xB · pB°
மொத்த ஆவியமுக்கம்   P = pA + pB

இங்கு pA என்பது A இன் பகுதி ஆவியமுக்கம்; xA என்பது A இன் மூலக்கூற்றுப் பின்னம்; pA° என்பது தூய திரவம் A இன் ஆவியமுக்கம் (vapour pressure of pure A) ஆகும். ஒரு கூறின் மூலக்கூற்றுப் பின்னம் ஒன்றை நெருங்கும்போது அதன் பகுதி ஆவியமுக்கம் தூய திரவத்தின் ஆவியமுக்கத்தை நெருங்குகின்றது; மூலக்கூற்றுப் பின்னம் சுன்னமாகும்போது அதன் பகுதி ஆவியமுக்கமும் சுன்னமாகின்றது. டால்ட்டனின் பகுதியமுக்க விதியின் (Dalton's law of partial pressures) படி, கலவையின் மொத்த ஆவியமுக்கம் தனிக் கூறுகளின் பகுதி ஆவியமுக்கங்களின் கூட்டுத்தொகைக்குச் சமமாகும்.

இரவோற்றின் விதியை எல்லா மூலக்கூற்றுப் பின்ன வீச்சுகளிலும் முழுமையாகக் கடைப்பிடிக்கும் ஒரு கரைசல் இலட்சியக் கரைசல் (ideal solution) எனப்படுகின்றது. ஒரு கரைசல் இலட்சியமாக அமைய வேண்டுமாயின், A–A, B–B, மற்றும் A–B ஆகிய மூலக்கூற்று இடைவிசைகள் (intermolecular forces) அனைத்தும் அண்ணளவாகச் சமமாக இருக்க வேண்டும். இவ்விசைகள் சமமாக இருப்பதால், கலவை ஆக்கப்படும்போது வெப்பம் வெளிவிடப்படுவதோ உறிஞ்சப்படுவதோ அவசியமற்றதாகின்றது; அதாவது இலட்சியக் கரைசலின் கலவையாக்க வெப்பவுள்ளுறை மாற்றம் சுன்னமாகும். ஹெக்சேனும் ஹெப்டேனும் கொண்ட கலவை இலட்சியக் கரைசலுக்கு நெருக்கமான ஓர் உதாரணமாகும்; ஏனெனில் அவ்விரு மூலக்கூறுகளும் ஒத்த அளவையும் ஒத்த வலிமையுடைய வாண்டர்வால்சு விசைகளையும் (van der Waals forces) கொண்டுள்ளன.

Raoult's Law — Vapour Pressure vs Composition (Ideal Solution) mole fraction of B (x_B) vapour pressure pure A pure B p_A = x_A · p_A° p_A° p_B = x_B · p_B° p_B° total P = p_A + p_B straight lines = ideal behaviour (obeys Raoult's law everywhere)

இலட்சியக் கரைசலில் ஒவ்வொரு கூறின் பகுதி ஆவியமுக்கமும் நேர்க்கோடாக மாறுவதுடன், மொத்த ஆவியமுக்கமும் ஒரு நேர்க்கோடாகவே அமைகின்றது.

3. இலட்சியமற்ற கரைசல்கள் — விதியிலிருந்து விலகல்கள் (NIE 2.5.7)

Carbon dioxide
Wikipedia → · CC

நடைமுறையில் பல திரவக் கலவைகள் இரவோற்றின் விதியை முழுமையாகக் கடைப்பிடிப்பதில்லை. A–B மூலக்கூற்று இடைவிசைகள் A–A மற்றும் B–B விசைகளுடன் சமமாக இல்லாதபோது, அக்கலவை இலட்சியமற்ற கரைசலாக (non-ideal solution) அமைந்து இரவோற்றின் விதியிலிருந்து விலகலைக் (deviation) காட்டுகின்றது. இவ்விலகல்கள் இரு வகைப்படும்.

ஒரு கலவையில் A–B மூலக்கூற்று இடைவிசைகள், தூய திரவங்களில் காணப்படும் A–A மற்றும் B–B விசைகளைவிட பலவீனமாக இருப்பின், மூலக்கூறுகள் கலவையிலிருந்து இலகுவாகத் தப்பும் போக்கைப் பெறுகின்றன. இதனால் ஒவ்வொரு கூறின் பகுதி ஆவியமுக்கமும் இரவோற்றின் விதியால் எதிர்பார்க்கப்படும் பெறுமானத்தைவிட உயர்வாகின்றது; மொத்த ஆவியமுக்கமும் இலட்சியக் கோட்டைவிட உயர்வாகும். இது நேர்விலகல் (positive deviation) எனப்படுகின்றது. பலவீனமான A–B விசைகளை உடைக்க தேவைப்படும் சக்தியைவிடக் குறைந்த சக்தியே புதிய விசைகளின் உருவாக்கத்தில் வெளிவிடப்படுவதால், இத்தகைய கலவையாக்கம் அகவெப்பத் தன்மையுடையதாகும். எதனோலும் (ethanol) நீரும் கொண்ட கலவை நேர்விலகலுக்கு ஓர் உதாரணமாகும்.

இதற்கு மாறாக, ஒரு கலவையில் A–B மூலக்கூற்று இடைவிசைகள், தூய திரவங்களில் காணப்படும் விசைகளைவிட வலிமையாக இருப்பின், மூலக்கூறுகள் ஒன்றையொன்று இறுக்கமாகப் பிடித்துக்கொள்வதால் கலவையிலிருந்து தப்பும் போக்குக் குறைகின்றது. இதனால் ஒவ்வொரு கூறின் பகுதி ஆவியமுக்கமும் எதிர்பார்க்கப்படும் பெறுமானத்தைவிடத் தாழ்வாகின்றது; மொத்த ஆவியமுக்கமும் இலட்சியக் கோட்டைவிடத் தாழ்வாகும். இது எதிர்விலகல் (negative deviation) எனப்படுகின்றது. வலிமையான A–B விசைகளின் உருவாக்கத்தில் கூடிய சக்தி வெளிவிடப்படுவதால், இத்தகைய கலவையாக்கம் புறவெப்பத் தன்மையுடையதாகும். நீரும் நைத்திரிக் அமிலமும் (nitric acid) கொண்ட கலவை எதிர்விலகலுக்கு ஓர் உதாரணமாகும்.

இயல்புஇலட்சியக் கரைசல்நேர்விலகல்எதிர்விலகல்
A–B இடைவிசைகள்A–A, B–B உடன் சமம்A–A, B–B ஐ விட பலவீனம்A–A, B–B ஐ விட வலிமை
இரவோற்றின் விதிமுழுமையாகக் கடைப்பிடிக்கப்படும்விலகல் — மேன்முகம்விலகல் — கீழ்முகம்
மொத்த ஆவியமுக்கம்இலட்சியக் கோடு (நேர்க்கோடு)எதிர்பார்த்ததைவிட உயர்வுஎதிர்பார்த்ததைவிடத் தாழ்வு
கலவையாக்க ΔHசுன்னம் (ΔH = 0)நேர் (அகவெப்பம்)மறை (புறவெப்பம்)
பருமன் மாற்றம்இல்லைசிறிது விரிவடைதல்சிறிது சுருங்குதல்
உதாரணம்ஹெக்சேன் + ஹெப்டேன்எதனோல் + நீர்நைத்திரிக் அமிலம் + நீர்
Positive Deviation from Raoult's Law weaker A–B forces → total vapour pressure higher than ideal mole fraction of B (x_B) vapour pressure pure A pure B ideal total P (Raoult) actual total P (curves above) p_A p_B

நேர்விலகலில் மொத்த ஆவியமுக்க வளையி இலட்சியக் கோட்டுக்கு மேலே மேன்முகமாக வளைகின்றது.

Negative Deviation from Raoult's Law stronger A–B forces → total vapour pressure lower than ideal mole fraction of B (x_B) vapour pressure pure A pure B ideal total P (Raoult) actual total P (curves below) p_A p_B

எதிர்விலகலில் மொத்த ஆவியமுக்க வளையி இலட்சியக் கோட்டுக்குக் கீழே கீழ்முகமாக வளைகின்றது.

4. கொதிநிலை–அமைப்பு வரைபும் பகுதிபடக் காய்ச்சிவடித்தலும் (NIE 2.6)

ஆவியமுக்க–அமைப்பு வரைபு மாறா வெப்பநிலையில் வரையப்படுகின்றது. ஆனால் காய்ச்சிவடித்தலை விளக்குவதற்கு மாறா அமுக்கத்தில் வரையப்படும் கொதிநிலை–அமைப்பு வரைபு (boiling point–composition diagram) கூடப் பயனுள்ளதாகும். ஒரு திரவம் கொதிக்கின்ற வெப்பநிலையில் அதன் ஆவியமுக்கம் வெளி அமுக்கத்திற்குச் சமமாகின்றது. எனவே அதிக ஆவியமுக்கம் கொண்ட — அதாவது அதிக ஆவியாகுந் தன்மை கொண்ட (more volatile) — கூறு தாழ் கொதிநிலையையும், குறைந்த ஆவியமுக்கம் கொண்ட கூறு உயர் கொதிநிலையையும் கொண்டிருக்கும்.

கொதிநிலை–அமைப்பு வரைபில் இரண்டு வளைகோடுகள் உள்ளன. கீழ்வளைகோடு (திரவக் கோடு) ஒரு கலவை கொதிக்கும் வெப்பநிலையில் திரவத்தின் அமைப்பைக் காட்டுகின்றது; மேல்வளைகோடு (ஆவிக் கோடு) அதே வெப்பநிலையில் அத்திரவத்துடன் சமநிலையில் உள்ள ஆவியின் அமைப்பைக் காட்டுகின்றது. இவ்விரு கோடுகளுக்கும் இடையே ஒரு முக்கியமான உண்மை அமைகின்றது: எந்த வெப்பநிலையிலும், கொதிக்கும் திரவத்தின் மீதுள்ள ஆவியானது அதிக ஆவியாகுந் தன்மை கொண்ட கூறில் செறிவடைந்திருக்கும்.

பகுதிபடக் காய்ச்சிவடித்தல் (fractional distillation) என்பது இவ்வுண்மையைத் தொடர்ச்சியாகப் பயன்படுத்தி ஓர் இலட்சியக் கலவையை அதன் தூயக் கூறுகளாகப் பிரிக்கும் முறையாகும். கலவை கொதிக்கும்போது உருவாகும் ஆவி, அதிக ஆவியாகுந் தன்மை கொண்ட கூறில் செறிவடைந்திருக்கும். இவ்வாவி பகுதிபடல் நிரலில் (fractionating column) மேலே செல்லும்போது ஒடுங்கி மீண்டும் கொதிக்கின்றது. ஒவ்வொரு கொதித்தல்–ஒடுங்கல் சுழற்சியும் ஆவியை அதிக ஆவியாகுந் தன்மை கொண்ட கூறால் மேலும் மேலும் செறிவடையச் செய்கின்றது. நிரலின் உச்சியில் இறுதியாக வெளிவரும் ஆவி கிட்டத்தட்ட தூயதான — தாழ் கொதிநிலை — கூறாகும்; குடுவையில் எஞ்சிய திரவம் உயர் கொதிநிலைக் கூறால் செறிவடைகின்றது.

Boiling Point–Composition Diagram & Fractional Distillation Path mole fraction of A (more volatile) → temperature pure B pure A bp B (high) bp A (low) liquid curve vapour curve L₁ V₁ L₂ V₂ V₃ → almost pure A each step: vapour is richer in the more volatile component A

ஒவ்வொரு கொதித்தல்–ஒடுங்கல் படியும் ஆவியை அதிக ஆவியாகுந் தன்மை கொண்ட கூறான A ஆல் மேலும் செறிவடையச் செய்கின்றது.

5. சமகொதிக் கலவைகள் — அசியோட்ரோப்புகள் (NIE 2.6)

இலட்சியக் கலவைகளையும் சிறிய விலகல் கொண்ட கலவைகளையும் பகுதிபடக் காய்ச்சிவடித்தல் மூலம் முற்றாகப் பிரிக்க முடியும். ஆனால் ஒரு கலவை இரவோற்றின் விதியிலிருந்து பெரிய அளவில் விலகலைக் காட்டும்போது, அதன் கொதிநிலை–அமைப்பு வரைபில் ஒரு குறைந்தபட்ச அல்லது கூடியபட்ச கொதிநிலைப் புள்ளி தோன்றுகின்றது. அப்புள்ளியில் திரவத்தின் அமைப்பும் அதனுடன் சமநிலையில் உள்ள ஆவியின் அமைப்பும் சமமாக அமைகின்றன.

இவ்வாறு திரவமும் ஆவியும் ஒரே அமைப்பைக் கொண்டிருக்கும், மாறா வெப்பநிலையில் கொதிக்கும் ஒரு கலவையே சமகொதிக் கலவை அல்லது அசியோட்ரோப்பு (azeotrope) எனப்படுகின்றது. அசியோட்ரோப்பின் அமைப்பை அடைந்த பின்னர், கலவை மேலும் கொதிக்கும்போது உருவாகும் ஆவி திரவத்தின் அதே அமைப்பைக் கொண்டிருப்பதால், காய்ச்சிவடித்தல் மூலம் அமைப்பை மேலும் மாற்ற முடியாது. எனவே ஓர் அசியோட்ரோப்பை அதன் தூயக் கூறுகளாகப் பகுதிபடக் காய்ச்சிவடித்தல் மூலம் முற்றாகப் பிரிக்க முடியாது.

நேர்விலகல் கூடிய கலவைகள் ஒரு குறைந்தபட்ச கொதிநிலை அசியோட்ரோப்பை உருவாக்குகின்றன; எதனோல்–நீர் கலவை இதற்கு ஓர் உதாரணமாகும். இக்கலவை திணிவுப்படி சுமார் 95.6% எதனோல் கொண்ட அமைப்பில் ஒரு குறைந்தபட்ச கொதிநிலை அசியோட்ரோப்பை உருவாக்குகின்றது; இதனாலேயே சாதாரண காய்ச்சிவடித்தல் மூலம் 100% தூய எதனோலைப் பெற முடிவதில்லை. எதிர்விலகல் கூடிய கலவைகள் ஒரு கூடியபட்ச கொதிநிலை அசியோட்ரோப்பை உருவாக்குகின்றன; நீர்–நைத்திரிக் அமிலக் கலவை இதற்கு ஓர் உதாரணமாகும்.

6. பங்கீட்டுக் குணகம் (NIE 2.7)

ஒரு கரைபொருளை ஒன்றோடொன்று கலக்காத — அதாவது பரஸ்பரம் கரையாத (immiscible) — இரு கரைப்பான்களுடன் ஒரு பிரிக்கும் புனலில் (separating funnel) இட்டுக் குலுக்கினால், அக்கரைபொருள் இரு கரைப்பான்களுக்கும் இடையே தன்னைப் பகிர்ந்துகொள்கின்றது. சமநிலை அடைந்தபின், அக்கரைபொருள் இரு படைகளுக்கும் இடையே குடிபெயரும் வீதங்கள் சமமாகின்றன. மாறா வெப்பநிலையில், இரு கரைப்பான்களிலும் அக்கரைபொருளின் செறிவுகளுக்கு இடையேயான விகிதம் ஒரு மாறிலியாக அமைகின்றது. இம்மாறிலியே பங்கீட்டுக் குணகம் (partition coefficient) அல்லது பரம்பற் குணகம் (distribution coefficient) எனப்படுகின்றது.

Kd = C₁ / C₂
C₁ = கரைப்பான் 1 இல் கரைபொருளின் செறிவு  ·  C₂ = கரைப்பான் 2 இல் கரைபொருளின் செறிவு

பங்கீட்டுக் குணகம் தரப்பட்ட ஒரு வெப்பநிலையில் மட்டுமே மாறிலியாக அமைகின்றது; வெப்பநிலை மாறினால் Kd இன் பெறுமானமும் மாறும். மேலும், கரைபொருள் இரு கரைப்பான்களிலும் ஒரே மூலக்கூற்று நிலையில் (same molecular state) — அதாவது இணைதலோ (association) பிரிகையோ (dissociation) இல்லாமல் — இருக்கும்போது மட்டுமே இவ்வெளிய வடிவம் செல்லுபடியாகும். Kd என்பது இரு செறிவுகளின் விகிதம் என்பதால் அது ஒரு பரிமாணமற்ற (dimensionless) எண்ணாகும்; ஆனால் இரு செறிவுகளும் ஒரே அலகில் வெளியிடப்பட வேண்டியது அவசியமாகும்.

Partition of a Solute between Two Immiscible Solvents solvent 1 conc. = C₁ solvent 2 conc. = C₂ interface (immiscible) at constant T K_d = C₁ / C₂ ratio is constant at a given temperature solute distributes itself until the migration rates are equal

பிரிக்கும் புனலில் கரைபொருள் இரு கரையாத கரைப்பான்களுக்கு இடையே மாறிலி விகிதத்தில் தன்னைப் பகிர்ந்துகொள்கின்றது.

6.1 பகுத்த உதாரணம் (NIE உதாரணம் 2.46)

25 °C இல் ஒரு திண்மக் கரைபொருள் X ஆனது 20.0 cm³ பென்சீனுடனும் 100.0 cm³ நீருடனும் சேர்க்கப்பட்டது. நன்கு குலுக்கிச் சமநிலை அடையவிட்டபின், பென்சீன் படை 0.20 g X ஐயும் நீர்ப் படை 0.40 g X ஐயும் கொண்டிருந்தன. கரைபொருள் இரு கரைப்பான்களிலும் ஒரே மூலக்கூற்று நிலையில் உள்ளது எனின் Kd ஐக் கணிக்குக.

பென்சீனில் X இன் செறிவு   C₁ = 0.20 g ÷ 20.0 cm³ = 1.0 × 10⁻² g cm⁻³
நீரில் X இன் செறிவு   C₂ = 0.40 g ÷ 100.0 cm³ = 4.0 × 10⁻³ g cm⁻³

Kd = C₁ ÷ C₂ = (1.0 × 10⁻²) ÷ (4.0 × 10⁻³) = 2.5

இவ்விடத்தில் இரு செறிவுகளும் ஒரே அலகில் (g cm⁻³) வெளியிடப்பட்டுள்ளதால் அலகுகள் நீங்கிவிடுகின்றன; Kd ஒரு பரிமாணமற்ற எண்ணாகும்.

6.2 கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தலும் பல சிறிய பிரித்தெடுத்தல்களும் (NIE 2.7)

பங்கீட்டுக் குணகத்தின் முக்கியமான ஒரு பயன்பாடு கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தலாகும் (solvent extraction). ஒரு கரைப்பானில் கரைந்துள்ள ஒரு பொருளை, அதனுடன் கலக்காத மற்றோர் கரைப்பானுடன் குலுக்குவதன் மூலம் பிரித்தெடுக்கலாம். கரைபொருள் இரண்டாவது கரைப்பானில் கூடிய கரைதிறனைக் கொண்டிருப்பின், அது பெரும்பகுதியாக இரண்டாவது கரைப்பானுக்குக் குடிபெயர்கின்றது.

ஒரு முக்கியமான கொள்கை என்னவெனில், கிடைக்கக்கூடிய மொத்தக் கரைப்பானை ஒரே ஒரு பெரிய பிரித்தெடுத்தலில் பயன்படுத்துவதைவிட, அதைப் பல சிறிய பகுதிகளாகப் பிரித்து பல தடவை பிரித்தெடுப்பது அதிக வினைத்திறன் கொண்டதாகும். ஒவ்வொரு பிரித்தெடுத்தலின் முடிவிலும் பங்கீட்டுக் குணகம் அதே விகிதத்தைப் பேணுவதால், ஒவ்வொரு புதிய சிறிய அளவுக் கரைப்பானும் எஞ்சியுள்ள கரைபொருளில் அதே பின்னத்தை மீண்டும் பிரித்தெடுக்கின்றது. பல சுழற்சிகளின் ஒட்டுமொத்த விளைவாக, ஒரே பெரிய பிரித்தெடுத்தலை விட மிகக் கூடிய அளவு கரைபொருள் இறுதியில் பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றது.

பொதுவான தவறுகள் / Common mistakes
  • இரவோற்றின் விதியில் pA = xA · pA° — இங்கு pA° என்பது தூய திரவம் A இன் ஆவியமுக்கம்; அதை கலவையின் மொத்த ஆவியமுக்கத்துடன் குழப்பிக்கொள்ள வேண்டாம்.
  • நேர்விலகலில் A–B விசைகள் பலவீனம், கலவையாக்கம் அகவெப்பம்; எதிர்விலகலில் A–B விசைகள் வலிமை, கலவையாக்கம் புறவெப்பம் — இவ்விரண்டையும் மாற்றி எழுதுவது பொதுவான தவறு.
  • பகுதிபடக் காய்ச்சிவடித்தலில் வெளிவரும் ஆவி எப்போதும் அதிக ஆவியாகுந் தன்மை கொண்ட (தாழ் கொதிநிலை) கூறால் செறிவடைந்திருக்கும்; உயர் கொதிநிலைக் கூறு குடுவையில் எஞ்சுகின்றது.
  • ஓர் அசியோட்ரோப்பில் திரவத்தின் அமைப்பும் ஆவியின் அமைப்பும் சமம்; எனவே அதைக் காய்ச்சிவடித்தல் மூலம் தூயக் கூறுகளாகப் பிரிக்க முடியாது.
  • Kd கணிப்பில் இரு செறிவுகளும் ஒரே அலகில் இருக்க வேண்டும்; கரைபொருள் இரு கரைப்பான்களிலும் ஒரே மூலக்கூற்று நிலையில் இருந்தால் மட்டுமே Kd = C₁/C₂ செல்லுபடியாகும்.
  • பங்கீட்டுக் குணகம் தரப்பட்ட வெப்பநிலையில் மட்டுமே மாறிலி; வெப்பநிலை மாறினால் அதன் பெறுமானமும் மாறும்.
📝 தேர்வாளர் குறிப்பு / Examiner note

விலகல்கள் பற்றிய வினாக்களுக்கு விடையளிக்கும்போது, விலகலின் வகையை A–B மூலக்கூற்று இடைவிசைகளின் வலிமையுடன் தெளிவாகத் தொடர்புபடுத்துங்கள் — பலவீனமான A–B விசைகள் → நேர்விலகல் → கூடிய ஆவியமுக்கம் → அகவெப்பக் கலவையாக்கம். இரவோற்றின் விதியின் சமன்பாட்டை எழுதும்போது pA° என்பது தூய திரவத்தின் ஆவியமுக்கம் எனத் தெளிவாகக் குறிப்பிடுங்கள். அசியோட்ரோப்புகளை விளக்கும்போது, திரவத்தின் அமைப்பும் ஆவியின் அமைப்பும் சமம் என்பதே அவை காய்ச்சிவடித்தலால் பிரிக்க முடியாததற்கான காரணம் எனக் கூறுங்கள். பங்கீட்டுக் குணகக் கணிப்புகளில் இரு செறிவுகளையும் ஒரே அலகுக்கு மாற்றியபின்னரே Kd = C₁/C₂ ஐப் பிரயோகியுங்கள்; பல சிறிய பிரித்தெடுத்தல்கள் ஒரே பெரிய பிரித்தெடுத்தலைவிட வினைத்திறன் கூடியவை என்பதை விளக்கும் வினா அடிக்கடி கேட்கப்படுகின்றது.

🌐 விளக்க படம் / Explanatory Diagram
Phase equilibria
கட்ட சமநிலை
Phase equilibria
Credit: Wikimedia Commons  · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 பயிற்சி வினாக்கள்

பகுதி I — பல்தேர்வு வினாக்கள்

  1. ஆவியழுத்தம் (vapour pressure) கூடுவது:

    1. அழுத்தம்
    2. வெப்பநிலை
    3. கனவளவு
    4. திணிவு
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — வெப்பநிலை ↑ → ஆவியழுத்தம் ↑.

  2. ஒரு நீர்மம் கொதிப்பது அதன் ஆவியழுத்தம்:

    1. பூச்சியம்
    2. வளிமண்டல அழுத்தத்திற்குச் சமம்
    3. இரட்டிப்பு
    4. மாறிலி
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — ஆவியழுத்தம் = வளிமண்டல அழுத்தம் → கொதிநிலை.

  3. கட்டப் படத்தில் (phase diagram) மூன்று கோடுகள் சந்திக்கும் புள்ளி:

    1. கொதிநிலை
    2. மும்மைப் புள்ளி (triple point)
    3. உருகுநிலை
    4. மாறா புள்ளி
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — மூன்று கட்டங்களும் சமநிலையில் = மும்மைப் புள்ளி.

  4. உயர் ஆவியழுத்தமுள்ள நீர்மம்:

    1. மந்தம்
    2. எளிதில் ஆவியாகும்
    3. உயர் கொதிநிலை
    4. திண்மம்
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — உயர் ஆவியழுத்தம் → எளிதில் ஆவியாகும் (கொதிநிலை ↓).

  5. அழுத்தம் கூடும்போது நீரின் கொதிநிலை:

    1. குறையும்
    2. கூடும்
    3. மாறாது
    4. பூச்சியம்
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — அதிக அழுத்தம் → அதிக கொதிநிலை (pressure cooker).

  6. திறந்த தொகுதியில் நீர்-நீராவி சமநிலை:

    1. அடையப்படும்
    2. அடையப்படாது (நீராவி தப்பும்)
    3. உடனடி
    4. நிலையானது
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — திறந்த தொகுதியில் நீராவி தப்புவதால் சமநிலை இல்லை.

பகுதி II — கட்டமைப்பு வினா

• ஆவியழுத்தத்தை வரையறுத்து, அது வெப்பநிலை மற்றும் கொதிநிலையுடன் எவ்வாறு தொடர்புபடுகிறது எனக் கூறுக.

மாதிரி விடை
மூடிய தொகுதியில் நீர்மத்துடன் சமநிலையில் உள்ள ஆவியின் அழுத்தம். வெப்பநிலை↑→ஆவியழுத்தம்↑; ஆவியழுத்தம்=வளிமண்டல அழுத்தம் ஆகும்போது கொதிக்கும்.

• கட்டப் படத்தில் மும்மைப் புள்ளி என்றால் என்ன?

மாதிரி விடை
திண்மம், நீர்மம், வாயு மூன்றும் சமநிலையில் இணைந்திருக்கும் தனித்த வெப்பநிலை-அழுத்தப் புள்ளி.

கட்டுரை வினா

• கட்ட சமநிலை — ஆவியழுத்தம், கொதித்தல், கட்டப் படம், மும்மைப் புள்ளி, அழுத்தத்தின் தாக்கத்தை விளக்குக.

விடை வரைவு
வரைவு: ஆவியழுத்தம்=சமநிலை ஆவி அழுத்தம்; வெப்பநிலை↑→↑; ஆவியழுத்தம்=வளிமண்டலம்→கொதி; கட்டப் படம் (திண்மம்/நீர்மம்/வாயு பகுதிகள்); மும்மைப் புள்ளி; அழுத்தம் கொதிநிலையை பாதிக்கும்.
← அலகு 12