echilibrelor fază

Acasă | Despre noi | feedback-ul

Echilibrele heterogene asociate cu trecerea unei substanțe dintr-o fază la alta, fără a schimba compoziția chimică, numita fază.

Acestea includ echilibru în procesul de evaporare, topire, condensare, etc. Echilibrele ca fază chimică, caracterizate de valoarea minimă a sistemului energetic Gibbs (DG 0 T = 0) și egalitatea viteze de înaintare și procese inverse. Deci, echilibrul în sistem „apă - gheață“ H2O (g). Û H2O (Cr.) Caracterizat prin egalitatea vitezelor de topire a gheții și a apei de cristalizare.

Equilibrium în sisteme eterogene depinde de presiune, temperatura și concentrația componentelor din sistem. Pentru echilibru de fază, precum și pentru echilibrul chimic, principiul Le Chatelier este valabil.

Înainte de a formula regula de faza Gibbs, definim unele concepte.

Faza (F) - o parte a unui sistem termodinamic, uniform la toate punctele din compoziție și proprietăți și este separată de celelalte părți ale sistemului de interfață.

Componenta (A) sau o parte componentă a sistemului - o substanță care poate fi izolată din sistem și există în afara acesteia.

Cel mai mic număr de componente prin care se exprimă componența fiecărei faze se numește numărul de componente independente ale sistemului. Atunci când se analizează echilibrelor faza în sistem, atunci când nu există nici o conversie chimică, conceptul de „componentă“ și coincidența „componentă independentă“.

Numărul de grade de libertate (C) sau o variație a sistemului - numărul de condiții (temperatură, presiune, concentrare), care pot fi schimbate în mod arbitrar, fără a schimba numărul și tipul de faze ale sistemului.

Raportul dintre numărul de faze (F), componentele (C) și grade de libertate (C), într-un sistem de echilibru eterogen definit de regula fază Gibbs:

unde n - numărul de factori externi care afectează echilibrul în sistem.

Printre acestea, de regulă, temperatura și presiunea. Apoi, n = 2 și ecuația (7) devine:

În funcție de numărul de grade de libertate ale sistemului sunt împărțite în invariante (C = 0), univariant (C = 1), bivariat (C = 2) și polyvariant (C> 2).

In studiul echilibrelor faze este utilizat pe scară largă metodă grafică - o metodă de construire a diagramelor de fază. Diagrama de fază pentru orice substanță este construită pe baza datelor experimentale. Acesta oferă o indicație: 1) stabilitatea oricare fază a sistemului; 2) Stabilitatea echilibrului între două sau trei faze la condițiile specificate. De exemplu, considerăm o diagramă monocomponent fază a sistemului (K = 1) - (. Figura 7.2) apă.

Trei curbe AO, OB, OC și intersectate într-un punct O, diagrama este împărțită în trei părți (regiune câmp), fiecare dintre acestea corespunzând uneia dintre stările de agregare a apei - aburul, gheața sau lichid. Curbele corespund echilibrului dintre faze. Curba AB prezintă o relație de presiune a vaporilor saturați peste gheață și curba de temperatură se numește sublimare (sublimare). Pentru curba AO: K = 1, F = 2, n = 2, atunci numărul de grade de libertate, C = 1 - 2 + 2 = 1. Aceasta înseamnă că numai temperatura (sau presiunea numai) poate fi modificat în mod arbitrar - sistem univariant.

Curba OC exprimă dependența presiunii vaporilor saturați deasupra apei lichide și curba de temperatură se numește evaporare sau condensare. Curba OC pentru K = 1, F = 2, n = 2, atunci numărul de grade de libertate C = 1-2 + 2 = 1, adică singur sistem de variantă.

Curba prezintă un punct de topire de gheață relație OB (sau congelare apă în stare lichidă) de presiune și se numește curba de topire sau cristalizare. Pentru OB curba: K = 1, F = 2, n = 2, atunci numărul de grade de libertate = 1 C - 2 + 2 = 1, adică singur sistem de variantă.

Toate curbele (AO, OB, OC) corespund trecerea apei dintr-o stare de fază la alta, și anume, determină echilibrul dintre cele două faze. Zona delimitată de aceste curbe corespunde condițiilor de existență a unei singure faze. Pentru fiecare dintre aceste domenii: K = 1, F = 1, n = 2, atunci numărul de grade de libertate = 1 C - 2 + 2 = 2 - sistem bivariant. și anume în anumite limite, puteți modifica valorile p și T sunt independent unul de celălalt, fără a schimba numărul de faze.

Toate curbele se intersectează într-un punct O - punctului triplu - corespunde soldului tuturor celor trei faze:

gheață Û apă lichidă Û Par.

Pentru punctului triplu: K = 1, F = 3, n = 2, atunci numărul de grade de libertate C = 1 - 3 + 2 = 0 - sistem invariant. și anume condițiile de echilibru (temperatură și presiune) este strict definit, și nici unul dintre ele nu poate fi variată: T = 273,1 K, P = 610 Pa (4,58 mm Hg).

Sisteme disperse. SOLUȚII