Enthalpy of mixing
થર્મોડાયનેમિક્સમાં, મિશ્રણની એન્થાલ્પી (મિશ્રણની ગરમી અને વધારાની એન્થાલ્પી પણ) એ મિશ્રણ પર પદાર્થમાંથી મુક્ત અથવા શોષાયેલી એન્થાલ્પી છે. જ્યારે કોઈ પદાર્થ અથવા સંયોજનને અન્ય કોઈ પદાર્થ અથવા સંયોજન સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે મિશ્રણની એન્થાલ્પી એ બે પદાર્થો અથવા સંયોજનો વચ્ચેની નવી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું પરિણામ છે. આ એન્થાલ્પી, જો એક્ઝોથર્મિક રીતે મુક્ત થાય છે, તો આત્યંતિક કિસ્સામાં વિસ્ફોટ થઈ શકે છે. મિશ્રણની એન્થાલ્પીને ઘણીવાર મિશ્રણની ગણતરીમાં અવગણી શકાય છે જ્યાં અન્ય ગરમીની શરતો અસ્તિત્વમાં છે, અથવા એવા કિસ્સાઓમાં જ્યાં મિશ્રણ આદર્શ છે. સાઇન કન્વેન્શન પ્રતિક્રિયાના એન્થાલ્પી જેવું જ છેઃ જ્યારે મિશ્રણની એન્થાલ્પી હકારાત્મક હોય છે, ત્યારે મિશ્રણ એ એન્ડોથર્મિક હોય છે, જ્યારે મિશ્રણની નકારાત્મક એન્થાલ્પી એ એક્સોથર્મિક મિશ્રણ સૂચવે છે. આદર્શ મિશ્રણમાં, મિશ્રણની એન્થાલ્પી શૂન્ય હોય છે. બિન-આદર્શ મિશ્રણમાં, દરેક ઘટકની થર્મોડાયનેમિક પ્રવૃત્તિ તેની સાંદ્રતાથી પ્રવૃત્તિ ગુણાંક સાથે ગુણાકાર કરીને અલગ હોય છે. મિશ્રણની ગરમીની ગણતરી માટે એક અંદાજ પોલિમર સોલ્યુશન્સ માટે ફ્લોરી-હગિન્સ સોલ્યુશન થિયરી છે. ઔપચારિક વ્યાખ્યા પ્રવાહી માટે, મિશ્રણની એન્થાલ્પીને નીચે પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે જ્યાંઃ H (મિશ્રણ) એ મિશ્રણ કર્યા પછી સિસ્ટમની કુલ એન્થાલ્પી છે xi એ મિશ્રણની એન્થાલ્પી છે xi એ સિસ્ટમમાં ઘટક i નો મોલ અપૂર્ણાંક છે હાય એ શુદ્ધ i ની એન્થાલ્પી છે મિશ્રણની એન્થાલ્પીને મિશ્રણની ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને પણ વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે. જેમ કે, મિશ્રણની એન્થાલ્પી વિપરીતને બદલે મિશ્રણની એન્ટ્રોપીની ગણતરી કરવા માટે પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. મિશ્રણની એન્થાલ્પીને ફક્ત સાતત્ય શાસન માટે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જેમાં પરમાણુ-સ્કેલ અસરોને બાકાત રાખવામાં આવે છે (જો કે, અલ-કો-ક્ર અથવા β-ટી જેવી કેટલીક ધાતુ-મિશ્ર ધાતુ પ્રણાલીઓ માટે પ્રથમ-સિદ્ધાંતોની ગણતરી કરવામાં આવી છે). જ્યારે બે પદાર્થો મિશ્રિત થાય છે ત્યારે પરિણામી એન્થાલ્પી એ શુદ્ધ ઘટક એન્થાલ્પીઝનો ઉમેરો નથી, સિવાય કે પદાર્થો આદર્શ મિશ્રણ બનાવે. અણુઓના દરેક સમૂહ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એન્થાલ્પીમાં અંતિમ ફેરફાર નક્કી કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે સંયોજન "x" સંયોજન "y" સાથે મજબૂત આકર્ષક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ધરાવે છે ત્યારે પરિણામી એન્થાલ્પી એક્ઝોથર્મિક હોય છે. આલ્કોહોલ અને હાઇડ્રોકાર્બન સાથેની તેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના કિસ્સામાં, આલ્કોહોલ પરમાણુ અન્ય આલ્કોહોલ પરમાણુઓ સાથે હાઇડ્રોજન બંધનમાં ભાગ લે છે, અને આ હાઇડ્રોજન બંધન ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ આલ્કોહોલ-હાઇડ્રોકાર્બન ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ કરતાં વધુ મજબૂત છે, જે મિશ્રણની એન્ડોથર્મિક ગરમીમાં પરિણમે છે. મિશ્રણની એન્થાલ્પીની ગણતરી ઘણીવાર કેલરીમેટ્રી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને પ્રાયોગિક રીતે કરવામાં આવે છે. બોમ્બ કેલરીમીટર એક અલગ પ્રણાલી તરીકે બનાવવામાં આવે છે. અવાહક ફ્રેમ અને પ્રતિક્રિયા ચેમ્બર સાથે, બોમ્બ કેલરીમીટરનો ઉપયોગ પ્રતિક્રિયાની ગરમીને સ્થાનાંતરિત કરવા અથવા આસપાસના પાણીમાં મિશ્રણ કરવા માટે થાય છે, જે પછી તાપમાન માટે ગણવામાં આવે છે. એક લાક્ષણિક ઉકેલ પ્રાયોગિક રીતે નિર્ધારિત કુલ-મિશ્રણ એન્થાલ્પીઝ અને ટેબ્યુલેટેડ શુદ્ધ પ્રજાતિ એન્થાલ્પીઝના સંયોજનમાં સમીકરણ (ઉપરની વ્યાખ્યામાંથી મેળવેલ) નો ઉપયોગ કરશે, જે તફાવત મિશ્રણની એન્થાલ્પી જેટલો છે. વધુ જટિલ મોડેલો, જેમ કે ફ્લોરી-હગિન્સ અને યુનિફેક મોડેલો, મિશ્રણના એન્થાલ્પીઝની આગાહીને મંજૂરી આપે છે. ફ્લોરી-હગિન્સ પોલિમરીક મિશ્રણ માટે મિશ્રણની એન્થાલ્પીની ગણતરીમાં ઉપયોગી છે અને પ્રણાલીને બહુવિધતાના દ્રષ્ટિકોણથી ધ્યાનમાં લે છે. મિશ્રણની કાર્બનિક એન્થાલ્પીની ગણતરી સમીકરણોનો ઉપયોગ કરીને યુનિફેકમાં ફેરફાર કરીને કરી શકાય છે જ્યાંઃ = i નો પ્રવાહી મોલ અપૂર્ણાંક = i ની આંશિક મોલર વધારાની એન્થાલ્પી = i માં પ્રકાર k ના જૂથોની સંખ્યા = જૂથ k ની વધારાની એન્થાલ્પી = શુદ્ધ i માં જૂથ k ની વધારાની એન્થાલ્પી = જૂથ k નું ક્ષેત્ર પરિમાણ = જૂથ m નો ક્ષેત્ર અપૂર્ણાંક = મિશ્રણમાં જૂથ m નો મોલ અપૂર્ણાંક = તાપમાન આધારિત સંકલન સંખ્યા તે જોઈ શકાય છે કે મિશ્રણની એન્થાલ્પીની આગાહી અવિશ્વસનીય રીતે જટિલ છે અને તે જાણવા માટે સિસ્ટમ ચલોની પુષ્કળ જરૂર છે. આ સમજાવે છે કે શા માટે મિશ્રણની એન્થાલ્પી સામાન્ય રીતે પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. મિશ્રણની ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા સાથે સંબંધ મિશ્રણની વધારાની ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા ગિબ્સ-હેલ્મહોલ્ટ્ઝ સમીકરણના યુસી દ્વારા મિશ્રણની એન્થાલ્પી સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છેઃ અથવા સમકક્ષ આ સમીકરણોમાં, મિશ્રણની વધારાની અને કુલ એન્થાલ્પી સમાન હોય છે કારણ કે મિશ્રણની આદર્શ એન્થાલ્પી શૂન્ય હોય છે. જો કે અનુરૂપ ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા માટે આ સાચું નથી. આદર્શ અને નિયમિત મિશ્રણ એક આદર્શ મિશ્રણ એ છે કે જેમાં બે શુદ્ધ પદાર્થોનું અંકગણિત સરેરાશ (મોલ અપૂર્ણાંકના સંદર્ભમાં) અંતિમ મિશ્રણ જેટલું જ હોય. અન્ય મહત્વપૂર્ણ થર્મોડાયનેમિક સરળીકરણમાં, આનો અર્થ એ છે કે મિશ્રણની એન્થાલ્પી શૂન્ય છેઃ આદર્શ વાયુ કાયદાને અનુસરતા કોઈપણ વાયુને આદર્શ રીતે મિશ્રણ હોવાનું માની શકાય છે, જેમ કે સમાન પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને ગુણધર્મો ધરાવતા હાઇડ્રોકાર્બન અને પ્રવાહી. નિયમિત દ્રાવણ અથવા મિશ્રણમાં મિશ્રણની આદર્શ એન્ટ્રોપી સાથે મિશ્રણની બિન-શૂન્ય એન્થાલ્પી હોય છે. આ ધારણા હેઠળ, સાથે રેખીય રીતે સ્કેલ કરે છે, અને તે વધારાની આંતરિક ઊર્જાની સમકક્ષ છે. દ્વિસંગી મિશ્રણને ત્રિસંગી મિશ્રણ બનાવવા માટે મિશ્રણ ત્રિસંગી મિશ્રણ માટે મિશ્રણની એન્થાલ્પીને અનુરૂપ દ્વિસંગી મિશ્રણના મિશ્રણની એન્થાલ્પીની દ્રષ્ટિએ વ્યક્ત કરી શકાય છેઃ જ્યાંઃ ત્રિસંગી મિશ્રણમાં પ્રજાતિઓ i નો મોલ અપૂર્ણાંક એ પ્રજાતિઓ i અને j નો સમાવેશ કરતા દ્વિસંગી મિશ્રણના મિશ્રણની મોલર એન્થાલ્પી છે. પછી ત્રિકોણીય મિશ્રણ () માં પ્રજાતિઓ i થી j ના સાંદ્રતા ગુણોત્તરની બરાબર દ્વિસંગી સાંદ્રતા ગુણોત્તર માટે મૂલ્યાંકન કરવામાં આવે છે. આંતરઆણ્વિક બળો આંતરઆણ્વિક બળો મિશ્રણની એન્થાલ્પીમાં ફેરફારોના મુખ્ય ઘટક છે. મિશ્ર અણુઓ વચ્ચે મજબૂત આકર્ષક બળો, જેમ કે હાઇડ્રોજન-બંધન, પ્રેરિત-દ્વિધ્રુવ અને દ્વિધ્રુવ-દ્વિધ્રુવ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ મિશ્રણની નીચી એન્થાલ્પી અને ગરમી છોડવામાં પરિણમે છે. જો જળ-હેક્ઝેન દ્રાવણમાં પાણી વચ્ચેના એચ-બોન્ડ જેવા સમાન અણુઓ વચ્ચે જ મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અસ્તિત્વમાં હોય, તો મિશ્રણમાં કુલ એન્થાલ્પી વધુ હશે અને તે ગરમીને શોષી લેશે. સ્પષ્ટ દાઢ ગુણધર્મ એન્થાલ્પી એન્થાલ્પી દ્રાવણમાં ફેરફાર વધુ દાઢ જથ્થો મિશ્રણની એન્ટ્રોપી કેલરીમેટ્રી મિડેમાના નમૂના સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ કરી શકે છે. જે. કેમ. એન્જી. ડુરાન કાલિયાગુઇન એન્થાલ્પી