UNIFAC
આંકડાકીય થર્મોડાયનેમિક્સમાં, UNIFAC પદ્ધતિ (UNIQUAC કાર્યાત્મક-જૂથ પ્રવૃત્તિ ગુણાંક) એ બિન-આદર્શ મિશ્રણમાં બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રવૃત્તિની આગાહી માટે અર્ધ-પ્રયોગમૂલક પ્રણાલી છે. UNIFAC અણુઓ પર હાજર કાર્યાત્મક જૂથોનો ઉપયોગ કરે છે જે પ્રવૃત્તિ ગુણાંકની ગણતરી કરવા માટે પ્રવાહી મિશ્રણ બનાવે છે. અણુઓ પર હાજર દરેક કાર્યાત્મક જૂથો તેમજ કેટલાક દ્વિસંગી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ગુણાંક માટે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરીને, દરેક ઉકેલની પ્રવૃત્તિની ગણતરી કરી શકાય છે. આ માહિતીનો ઉપયોગ પ્રવાહી સંતુલન પર માહિતી મેળવવા માટે થઈ શકે છે, જે રાસાયણિક રિએક્ટર ડિઝાઇન અને નિસ્યંદન ગણતરીઓ જેવી ઘણી થર્મોડાયનેમિક ગણતરીઓમાં ઉપયોગી છે. યુનિફેક મોડેલ સૌપ્રથમ 1975માં કેલિફોર્નિયા યુનિવર્સિટીના રાસાયણિક ઇજનેરી સંશોધકોના જૂથ ફ્રેડેન્સલંડ, જોન્સ અને જ્હોન પ્રુસ્નિટ્ઝ દ્વારા પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું હતું. ત્યારબાદ તેઓએ અને અન્ય લેખકોએ યુનિફેક પેપરની વિશાળ શ્રેણી પ્રકાશિત કરી છે, જે મોડેલની ક્ષમતાઓને વિસ્તૃત કરે છે; આ નવા વિકાસ અથવા હાલના યુનિફેક મોડેલ પરિમાણોના પુનરાવર્તન દ્વારા કરવામાં આવ્યું છે. UNIFAC એ આ સંશોધકો દ્વારા રસાયણશાસ્ત્ર, રાસાયણિક અને પ્રક્રિયા ઇજનેરી શાખાઓમાં વ્યાપક ઉપયોગ માટે લવચીક પ્રવાહી સંતુલન મોડેલ પ્રદાન કરવાનો પ્રયાસ છે. પરિચય લિક્વિડ-સ્ટેટ થર્મોડાયનેમિક્સના ક્ષેત્રમાં એક ખાસ સમસ્યા એ છે કે વિશ્વસનીય થર્મોડાયનેમિક સ્થિરાંકો મેળવવામાં આવે છે. આ સ્થિરાંકો પ્રણાલીની મુક્ત ઊર્જા સ્થિતિની સફળ આગાહી માટે જરૂરી છે; આ માહિતી વિના પ્રણાલીના સંતુલન તબક્કાઓનું મોડેલ બનાવવું અશક્ય છે. આ મુક્ત ઊર્જાની માહિતી મેળવવી એ કોઈ તુચ્છ સમસ્યા નથી, અને પ્રણાલીની ઊર્જાને સફળતાપૂર્વક માપવા માટે કેલરીમેટ્રી જેવા સાવચેતીભર્યા પ્રયોગોની જરૂર પડે છે. જ્યારે આ કામ કરવામાં આવે ત્યારે પણ દરેક સંભવિત વર્ગના રસાયણો અને દ્વિસંગી અથવા તેનાથી વધુના મિશ્રણ માટે આ કામ કરવાનો પ્રયાસ કરવો અશક્ય છે. આ સમસ્યાને દૂર કરવા માટે, યુ. એન. આઇ. એફ. એ. સી. જેવા મુક્ત ઊર્જા આગાહી નમૂનાઓનો ઉપયોગ અગાઉ માપવામાં આવેલા કેટલાક સ્થિરાંકોના આધારે પ્રણાલીની ઊર્જાની આગાહી કરવા માટે કરવામાં આવે છે. આમાંના કેટલાક પરિમાણોની ગણતરી એ. બી. ઇનિશિયો પદ્ધતિઓ જેમ કે કોસ્મો-આર. એસ. નો ઉપયોગ કરીને કરવી શક્ય છે, પરંતુ પરિણામોને સાવધાની સાથે ગણવા જોઈએ, કારણ કે એ. બી. ઇનિશિયો આગાહીઓ બંધ હોઈ શકે છે. તેવી જ રીતે, UNIFAC બંધ થઈ શકે છે, અને બંને પદ્ધતિઓ માટે આ ગણતરીઓમાંથી મેળવેલી ઊર્જાને પ્રાયોગિક રીતે માન્ય કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે. UNIFAC સહસંબંધ UNIFAC સહસંબંધ અણુ સાથે જોડાયેલા કાર્યાત્મક જૂથોના આધારે પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું વર્ણન કરીને અણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની આગાહી કરવાની સમસ્યાને તોડવાનો પ્રયાસ કરે છે. આ દ્વિસંગી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તીવ્ર સંખ્યાને ઘટાડવા માટે કરવામાં આવે છે જેને પ્રણાલીની સ્થિતિની આગાહી કરવા માટે માપવાની જરૂર પડશે. રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ પ્રણાલીમાં ઘટકોની પ્રવૃત્તિ ગુણાંક એ એક સુધારણા પરિબળ છે જે આદર્શ ઉકેલથી વાસ્તવિક પ્રણાલીઓના વિચલનો માટે જવાબદાર છે, જેને ક્યાં તો પ્રયોગ દ્વારા માપી શકાય છે અથવા રાસાયણિક નમૂનાઓ (જેમ કે UNIFAC) માંથી અંદાજ લગાવી શકાય છે. પ્રવાહી મિશ્રણના પ્રવાહી તબક્કાના અપૂર્ણાંકમાં પ્રવૃત્તિ (ith ઘટકની પ્રવૃત્તિ) તરીકે ઓળખાતા સુધારણા પરિબળને ઉમેરીને, વાસ્તવિક દ્રાવણની કેટલીક અસરો માટે હિસાબ કરી શકાય છે. વાસ્તવિક રાસાયણિકની પ્રવૃત્તિ એ પ્રણાલીની થર્મોડાયનેમિક સ્થિતિનું કાર્ય છે, એટલે કે. તાપમાન અને દબાણ. પ્રવૃત્તિ ગુણાંક અને ઘટકો અને તેમના સંબંધિત જથ્થાના જ્ઞાનથી સજ્જ, તબક્કાના વિભાજન અને વરાળ-પ્રવાહી સંતુલન જેવી ઘટનાઓની ગણતરી કરી શકાય છે. UNIFAC પ્રવૃત્તિ ગુણાંકની સફળ આગાહી માટે એક સામાન્ય મોડેલ બનવાનો પ્રયાસ કરે છે. મોડેલ પરિમાણો UNIFAC મોડેલ પ્રણાલીમાં દરેક પ્રજાતિ માટે પ્રવૃત્તિ ગુણાંકને બે ઘટકોમાં વિભાજિત કરે છે; એક સંયુક્ત અને શેષ ઘટક. - th પરમાણુ માટે, પ્રવૃત્તિ ગુણાંકને નીચેના સમીકરણ અનુસાર વિભાજિત કરવામાં આવે છેઃ UNIFAC મોડેલમાં, પ્રણાલીમાં દરેક અણુ માટે પ્રવૃત્તિ નક્કી કરવા માટે ત્રણ મુખ્ય પરિમાણો જરૂરી છે. સૌપ્રથમ વેન ડેર વાલ્સ સપાટી વિસ્તાર અને વોલ્યુમમાંથી મેળવેલ જૂથ સપાટી વિસ્તાર અને વોલ્યુમ યોગદાન છે. આ પરિમાણો સંપૂર્ણપણે યજમાન અણુઓ પરના વ્યક્તિગત કાર્યાત્મક જૂથો પર આધાર રાખે છે. છેવટે દ્વિસંગી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પરિમાણ છે, જે પરમાણુ જોડીઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઊર્જા ("શેષ" વિભાગમાં સમીકરણ) સાથે સંબંધિત છે. આ પરિમાણો પ્રયોગો દ્વારા, ડેટા ફિટિંગ અથવા મોલેક્યુલર સિમ્યુલેશન દ્વારા મેળવવામાં આવશ્યક છે. સંયુક્ત પ્રવૃત્તિના સંયુક્ત ઘટકને તેના સમીકરણ (નીચે) માં ઘણી શરતો દ્વારા ફાળો આપવામાં આવે છે, અને તે UNIQUAC મોડેલ માટે સમાન છે. કુલ પ્રણાલીમાં-th અણુ માટે દાઢ ભારિત ભાગ અને ક્ષેત્રફળ અપૂર્ણાંક ઘટકો ક્યાં અને ક્યાં છે અને તે નીચેના સમીકરણ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે; અને નું સંયોજન પરિમાણ છે. આ સિસ્ટમની સંકલન સંખ્યા છે, પરંતુ મોડેલ તેના મૂલ્ય પ્રત્યે પ્રમાણમાં અસંવેદનશીલ હોવાનું જોવા મળે છે અને વારંવાર 10 નું મૂલ્ય ધરાવતા અચળાંક તરીકે ટાંકવામાં આવે છે. અને તેની ગણતરી જૂથ સપાટી વિસ્તાર અને કદના યોગદાન અને (સામાન્ય રીતે કોષ્ટક મૂલ્યો દ્વારા મેળવવામાં આવે છે) તેમજ દરેક પરમાણુ પર કાર્યાત્મક જૂથની ઘટનાઓની સંખ્યા જેમ કેઃ અવશેષ પ્રવૃત્તિના અવશેષ ઘટક સિસ્ટમમાં હાજર જૂથો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે છે, જેમાં મૂળ કાગળ "સોલ્યુશન-ઓફ-ગ્રૂપ્સ" ની વિભાવનાનો ઉલ્લેખ કરે છે. અનન્ય કાર્યાત્મક જૂથો ધરાવતા-th પરમાણુ માટેની પ્રવૃત્તિના અવશેષ ઘટકને નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છેઃ માત્ર પ્રકારનાં અણુઓ ધરાવતા દ્રાવણમાં એક અલગ જૂથની પ્રવૃત્તિ ક્યાં છે. શેષ પ્રવૃત્તિની રચના એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે શુદ્ધ ઘટક દ્રાવણમાં એક અણુના મર્યાદિત કેસ માટેની શરત, પ્રવૃત્તિ 1 ની બરાબર છે; ની વ્યાખ્યા મુજબ, તે શૂન્ય હશે. નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ બંને માટે થાય છે અને આ સૂત્રમાં જૂથના ક્ષેત્રફળ અપૂર્ણાંકનો સરવાળો છે, તમામ જુદા જુદા જૂથો પર અને તે સ્વરૂપમાં કંઈક અંશે સમાન છે, પરંતુ તે સમાન નથી. તે જૂથ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પરિમાણ છે અને તે જૂથો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઊર્જાનું માપ છે. આની ગણતરી આર્હેનિયસ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે (જોકે મૂલ્ય 1 ના સ્યુડો-કોન્સ્ટન્ટ સાથે). તે જૂથ મોલ અપૂર્ણાંક છે, જે ઉકેલમાં જૂથોની સંખ્યા છે જે જૂથોની કુલ સંખ્યા દ્વારા વિભાજિત થાય છે. જૂથો m અને n વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ઊર્જા છે, જેમાં મોલ દીઠ જૂલના એસ. આઈ. એકમો છે અને આર એ આદર્શ વાયુ અચળાંક છે. નોંધ લો કે એવું નથી કે, બિન-પ્રતિબિંબીત પરિમાણને જન્મ આપે છે. જૂથ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પરિમાણ માટેનું સમીકરણ નીચે પ્રમાણે સરળ બનાવી શકાય છેઃ આમ હજુ પણ જૂથો અને વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ચોખ્ખી ઊર્જાને રજૂ કરે છે, પરંતુ તેમાં નિરપેક્ષ તાપમાન (એસ. આઈ. કેલ્વિન) ના કંઈક અંશે અસામાન્ય એકમો છે. આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઊર્જા મૂલ્યો પ્રાયોગિક માહિતીમાંથી મેળવવામાં આવે છે, અને સામાન્ય રીતે ટેબ્યુલેટેડ હોય છે. આ પણ જુઓ રાસાયણિક સંતુલન રાસાયણિક થર્મોડાયનેમિક્સ ફ્યુગસિટી UNIQUAC-યુનિવર્સલ ક્વાસી-રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ ગુણાંક UNIFAC કન્સોર્ટિયમ PSRK-પ્રેડિક્ટિવ સોવે-રેડલિચ-ક્વોંગ મોસ્કેડ-કોહેસિવ એનર્જી ડેન્સિટી મોડેલનું સંશોધિત વિભાજન (અનંત મંદન પર પ્રવૃત્તિ ગુણાંકનો અંદાજ) સંદર્ભો વધુ વાંચન એજ ફ્રેડેન્સલંડ, જુર્ગેન ગેમ્હલિંગ અને પીટર રાસમુસેન, UNIFAC નો ઉપયોગ કરીને વરાળ-પ્રવાહી સંતુલનઃ એક જૂથ યોગદાન પદ્ધતિ, એલ્સેવિયર સાયન્ટિફિક, ન્યૂ યોર્ક, 1979 બાહ્ય કડીઓ UNIFAC માળખાકીય જૂથો અને પરિમાણો AIOMFAC ઓનલાઇન - થર્મોડાયનેમિક નમૂનાઓ