Концентрация исходных веществ и продуктов реакции

Фазовое равновесие в гетерогенной системе характеризуется

определенными условиями: равенством температур во всех фазах системы

термическое условие равновесия), равенством давлений и химических

потенциалов каждого компонента во всех фазах (механическое и химическое

условия равновесия).

21. Фаза – часть гетерогенной системы, ограниченная поверхностью

раздела фаз и в отсутствие внешних воздействий характеризующаяся

одинаковыми физико-химическими свойствами во всех точках.

Состояние системы характеризуют числом степеней свободы

вариантностью ). Число степеней свободы (С) – это число

термодинамических параметров, определяющих состояние системы,

которые можно изменять не изменяя при этом числа и природы фаз в

системе.

К таким параметрам относятся температура, давление (внешние

параметры) и концентрация (внутренний параметр). По числу степеней

свободы системы бывают инвариантными (С = 0), моно- (С = 1),

бивариантными (С = 2) и т. д. Расчет числа степеней свободы в системе в

зависимости от числа компонентов производят с помощью правила фаз Гиббса С = К – Ф + n,

где Ф – число фаз в системе, n – число внешних параметров, влияющих на

состояние системы.

В общем случае n = 2. Если из внешних параметров на систему оказывает влияние только температура, а давление не влияет (в системе нет газовой фазы) или постоянно, то правило фаз имеет вид С = К – Ф + 1.

Также правило фаз выглядит и в том случае, когда постоянна

температура и изменяется давление.

22. Диаграмма состояния воды.(РИСУНОК)

Это однокомпонентная трехфазная (лед, вода и пар) система, поэтому на плоскости – три поля фаз. В пределах каждого поля на диаграмме можно менять и давление, и температуру без изменения фазового состава. Значит, здесь система бивариантна. И действительно, согласно правилу фаз Гиббса:

С = 1 – 1+ 2 = 2. Кривые ОА, ОВ и ОС характеризуют те значения Р и Т, при которых в системе две фазы находятся в равновесии. Каждая эта кривая показывает зависимость давления фазового перехода от температуры (и наоборот, температуры от давления). Наклон этих кривых dP/dT определяется знаком отношения DH фп / DV фп. Для равновесия Ж «Г, DH фп > 0 (для испарения надо затратить энергию) и DV фп > 0, поэтому кривая ОВ наклонена вправо и при росте температуры давление увеличивается. Линия ОА показывает зависимость температуры плавления от давления. Известно, что при плавлении льда объем уменьшается (плотность воды выше плотности льда), значит для перехода Тв «Ж DV фп < 0, на плавление надо затратить энергию, значит DH фп > 0. Поэтому dP/dT < 0, кривая ОА наклонена влево и с ростом давления температура плавления уменьшается.

Число степеней свободы на линиях фазовых переходов С = 1, здесь

система моновариантна. Это значит, что при изменении температуры для

сохранения равновесия фаз меняется и давление (и наоборот), т.е. независимо

можно изменить только один параметр, второй меняется вынужденно.

Точка О на диаграмме соответствует системе, в которой в равновесии находятся трифазы. В этом случае С = 1 – 3 + 2 = 0 – система инвариантна. В такомсостоянии вода может находиться только при Р = 1,033×10 ⁵Па и

Т = 273 К. Этотак называемая тройная точка воды. При малейшем изменении температурыили давления одна из фаз (или две) исчезнет.

23. Раствор — однофазная система переменного, или гетерогенного, состава, состоящая из двух или более компонентов.

Растворы бывают истинными и коллоидными. В истинных растворах

растворенное вещество содержится в виде атомов, молекул или ионов, в

коллоидном – в виде частиц другой фазы. Истинный раствор – гомогенная

термодинамически устойчивая многокомпонентная система, состоящая из

растворителя и растворенных веществ.