Statistisk associerande vätsketeori

Statistical associating fluid theory ( SAFT ) är en kemisk teori, baserad på störningsteori , som använder statistisk termodynamik för att förklara hur komplexa vätskor och vätskeblandningar bildar associationer genom vätebindningar . Den används ofta inom industri och akademi och har blivit en standardmetod för att beskriva komplexa blandningar. Sedan det först föreslogs 1990 har SAFT använts i ett stort antal molekylärbaserade ekvationsmodeller för att beskriva Helmholtz energibidrag på grund av association.

Översikt

SAFT är en Helmholtz energiterm som kan användas i tillståndsekvationer som beskriver termodynamiska egenskaper och fasjämviktsegenskaper hos rena vätskor och vätskeblandningar. SAFT utvecklades med hjälp av statistisk mekanik . SAFT modellerar Helmholtz fria energibidrag på grund av association , dvs vätebindning. SAFT kan användas i kombination med andra Helmholtz frienergitermer. Andra Helmholtz energibidrag beaktar till exempel Lennard-Jones interaktioner, kovalenta kedjebildande bindningar och association (interaktioner mellan segment orsakade av till exempel vätebindning). SAFT har applicerats på ett brett spektrum av vätskor, inklusive superkritiska vätskor , polymerer , flytande kristaller , elektrolyter , ytaktiva lösningar och köldmedier .

Utveckling

SAFT utvecklades från termodynamiska teorier, inklusive störningsteorier som utvecklades på 1960-, 1970- och 1980-talen av John Barker och Douglas Henderson, Keith Gubbins och Chris Gray, och i synnerhet Michael Wertheims första ordningens termodynamiska störningsteori (TPT1) som beskrivs i en serie tidningar på 1980-talet.

SAFT föreslogs ursprungligen i en artikel från 1990 med titeln "New reference equation of state for associating liquids" av Walter Chapman, Keith Gubbins, George Jackson och Maciej Radosz, som 2007 erkändes av Industrial and Engineering Chemistry Research som en av de mest citerade tidningarna under de tre föregående decennierna. SAFT förbättrade tidigare, alltför förenklade teorier, som var baserade på hårda sfäriska molekyler som inte associerar, genom att fokusera på molekylkedjelängd och association.

Variationer

Många varianter av SAFT har utvecklats sedan 1990-talet, inklusive HR-SAFT (Huang-Radosz SAFT), PC-SAFT (perturbed chain SAFT), PCP-SAFT (polär PC-SAFT), soft-SAFT, polar soft-SAFT, SAFT-VR (variabel räckvidd), SAFT VR-Mie. SAFT-termen användes också i kombination med kubiska tillståndsekvationer för att beskriva de dispersiva-repulsiva interaktionerna, till exempel i Cubic-Plus-Association (CPA) ekvation av tillståndsmodell och SAFT + kubisk modell och icke-slumpmässigt gitter (NLF) modeller baserade på gitterfältteori .