 |
|
Равновесие в гетерогенной среде
Фаза – гомогенная система или ее часть. Совокупность однородных и одинаковых по составу, структуре и свойствам частей системы, отделенных друг от друга поверхностью раздела, на которой свойства меняются скачкообразно. Фазовые равновесия – гетерогенные равновесия, к-е устанавливаются между различными фазами одной системы. Фазовый переход – переход в-ва из одного фазового состояния в другое, сопровождающийся скачкообразным изменением свойств. 1го рода – сопровождается выделением или поглощением теплоты и изменением объема(испарение, плавление, полиморфные переходы…) 2го рода – не выделяется или поглощается теплота и не происходит изменения объема (переход мет в сверхпроводящее состояние, переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние)
Правило фаз Гиббса-Коновалова: число степеней свободы(С) в гетерогенной системе равно числу компонентов(К) минус число фаз(Ф) и плюс число факторов, влияющее на равновесие(n)(Р и Т – влияют). С=К-Ф+n
К – число различных видов молекул, необходимое и достаточное для построения данной системы. К – общее число различных видов молекул минус число независимых хим. р-й между ними.
Зависимые р-и – уравнения к-х получаются в результате суммирования уравнений независимых р-й.
Число степеней свободы – число условий(Т, Р,СКОНЦЕНТРАЦИЯ), к-е можно изменять в известных пределах без изменения числа и вида фаз системы.
С=0 – система инвариантна(нонвариантна) – реакция происходит при строго определенных условиях, характерных для данного в-ва.(давление диссоциации, или упругостью диссоциации)
С=1 – моновариантна. С=2 – двухвариантна, С=n – многовариантна.
Гетерогенные системы различаются: по числу компонентов, по числу фаз, по числу степеней свободы.
Фазовая диаграмма – графическое изображение кривых, отражающая зависимость фазового равновесия от Т и Р.
Фазовая диаграмма H2O – диаграмма однокомпонентной трехфазовой системы, на которую влияют температура и давление, система инвариантная С=0.
АО – кривая сублимации(С=1), ОС – кривая кипения(С=1), ОВ – кривая плавления(С=0), О – тройная точка(С=0), С – критическая точка(Т=647К, Р=220 атм), в областях между кривыми АО, ОС и ОВ С=2. Каждая кривая относится к двухфазной системе(Ф=2), тройная точка – трехфазная система(Ф=3).
Условие равновесия между твердыми в-вами, жидкостями и газами в зависимости от Т и Р показывает эта диаграмма, область между кривыми описывает существование 1й фазы, линии указывают на равновесие между 2мя фазами, т.О – тройная точка(С=0) описывает условия существования трех фаз.
Фазовая диаграмма диоксида углерода СО2
При Р<5,11 атм СО2 не может существовать в форме жидкости. Если твердый СО2 (сухой лед) нагревать при Р=1атм, он сублимирует при 195К.
Кривая ОТ имеет наклон вправо, а не влево(как на фазовой диаграмме воды). В отличие от воды твердый СО2 имеет большую плотность, чем жидкий. Поэтому повышение внешнего давления способствует образованию твердого СО2.