![При протекании химических реакций
К = к – х,
где К – число независимых
компонентов системы
к – число составных частей системы
х – число уравнений, связывающих
концентрации этих компонентов в
равновесной системе.
СаСО3 (тв) СаО (тв) + СО2 (г)
[СО2] = Кр
К = 3 – 1 = 2
Кафедра физической и коллоидной химии](https://image.slidesharecdn.com/i-180105094715/85/I-11-320.jpg)
Фазовые равновесия I часть (рус)
- 1. Тема лекции: «Основной закон фазового равновесия. Диаграммы состояния однокомпонентных систем. Уравнение Клапейрона– Клаузиуса» Лектор: доцент Бондаренко Наталья Юрьевна Кафедра физической и коллоидной химии Национальный фармацевтический университет
- 2. Кафедра физической и коллоидной химии План лекции: 1. Основные понятия и определения. 2. Правило фаз Гиббса. 3. Однокомпонентные системы. Диаграммы состояния однокомпонентных систем (на примере диаграммы состояния воды при небольшом давлении). 4. Уравнение Клапейрона–Клаузиуса и его применение к фазовым превращениям. Литература: 1. Физическая и коллоидная химия / В. И. Кабачный, Л. К. Осипенко, Л. Д. Грицан и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – Х. : Изд-во НФаУ, 2010. – 432 с. 2. Сборник задач по физической и коллоидной химии / В. И. Кабачный, Л. К. Осипенко, Л. Д. Грицан и др. – Х. : Изд-во НФАУ, 2000. – 224 с.
- 3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Кафедра физической и коллоидной химии
- 4. Фаза – совокупность гомогенных частей системы, одинаковых по составу, химическим и физическим свойствам, отделённых от других частей границей раздела. Кафедра физической и коллоидной химии
- 5. По агрегатному состоянию различают: Кафедра физической и коллоидной химии Число фаз (Ф) термодинамической системы – общее число твердых, жидких и газообразных частей системы твёрдые фазы жидкие фазы газообразные фазы
- 6. конденсированые системы – физико-химические системы, состоящие из твердых и жидких фаз. Кафедра физической и коллоидной химии неконденсированные системы – системы, в состав которых входит газообразная фаза.
- 7. Фазовые превращения – процессы перехода веществ из одной фазы в другую без протекания химических реакций. Основная характеристика – температура фазового превращения. Кафедра физической и коллоидной химии Ментол плавление при 31о С Йод сублимация при нагревании (фиолетовые пары)
- 8. Составные части системы – химически индивидуальные вещества, из которых состоит система. Они могут быть изолированы от других частей системы и способны к самостоятельному существованию. Кафедра физической и коллоидной химии
- 9. Вещества, с помощью которых можно определить состав всех фаз данной равновесной системы, называют компонентами системы. Свойства системы определяются количеством веществ, т.е. числом независимых компонентов (К) Кафедра физической и коллоидной химии
- 10. Если между составными частями системы нет химического взаимодействия, то число независимых компонентов равно количеству составных частей Пример: сахар и соль Кафедра физической и коллоидной химии
- 11. При протекании химических реакций К = к – х, где К – число независимых компонентов системы к – число составных частей системы х – число уравнений, связывающих концентрации этих компонентов в равновесной системе. СаСО3 (тв) СаО (тв) + СО2 (г) [СО2] = Кр К = 3 – 1 = 2 Кафедра физической и коллоидной химии
- 12. Степень свободы (С) – это произвольно изменяемый параметр системы, определяющий её состояние. Число степеней свободы – это число термодинамических параметров состояния (давление, температура, концентрация), которые можно произвольно изменять в определенном интервале, не изменяя числа и вида фаз, находящихся в состоянии равновесия. Кафедра физической и коллоидной химии
- 13. ПРАВИЛО ФАЗ ГИББСА Кафедра физической и коллоидной химии
- 14. Правило фаз Гиббса (основной закон фазового равновесия) С = К – Ф + n где n – число внешних факторов, которые влияют на равновесие в системе Кафедра физической и коллоидной химии
- 15. ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ Кафедра физической и коллоидной химии
- 16. Диаграмма состояния воды при небольших давлениях • АD – линия испарения (конденсации) • AC – линия кристаллизации (плавления) • AB – линия сублимации (возгонки) • A – тройная точка СС пар жидкость лёд DD ВВ АА 0,61 273 Т, K p кПа, Кафедра физической и коллоидной химии
- 17. С = K – Ф + n K = 1, n = 2 Ф1= 1, Ф2= 2, Ф3= 3 С1 = 1 – 1 + 2 = 2 С2 = 1 – 2 + 2 = 1 С3 = 1 – 3 + 2 = 0 С пар жидкость лёд D В А 0,61 273 p кПа, 11 22 3 Т, К Кафедра физической и коллоидной химии
- 18. УРАВНЕНИЕ КЛАПЕЙРОНА– КЛАУЗИУСА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ К ФАЗОВЫМ ПРЕВРАЩЕНИЯМ Кафедра физической и коллоидной химии
- 19. 1 2 G1 > G2 где G – молярные значения энергии Гиббса Равновесное состояние 1 dT, dp Равновесное состояние 2 Переход вещества из фазы 1 в фазу 2 при р,Т = const Если G1=G2 – фазы в состоянии равновесия ( p, T = const) Кафедра физической и коллоидной химии
- 20. Фазовое равновесие не нарушается при условии: 2211 GdGGdG +=+ 21 GdGd = d G = Vdp – SdT TdSpdVTdSpdV 2211 −=− (при р + dр и T + dТ)или Учитывая, что можно записать: Кафедра физической и коллоидной химии
- 21. где ∆V и ∆S – изменение молярного объема и энтропии при изотермическом фазовом переходе одного моля вещества. , 12 12 V S VV SS Td pd ∆ ∆ = − − = , Т H S ∆ =∆ где ∆Н и Т – теплота и температура фазового перехода. При изотермическом обратимом фазовом переходе: Кафедра физической и коллоидной химии
- 22. Уравнение Клапейрона– Клаузиуса VT H Td pd ∆ ∆ = Кафедра физической и коллоидной химии
- 23. Плавление ∆Hпл > 0 Vж < Vт или Vж > Vт При повышении давления Если Vж–Vт>0, dТ/dp > 0 Температура плавления возрастает Если Vж–Vт<0, dТ/dp < 0 Температура плавления уменьшается Кафедра физической и коллоидной химии
- 24. Испарение и сублимация ∆Hисп(суб) > 0 Vг > Vт та Vг > Vж dТ/dp > 0 Температура испарения (сублимации) всегда повышается с увеличением давления Кафедра физической и коллоидной химии
- 25. Графический способ определения теплоты фазового перехода const T R H pln +−= ∆ 1/T 0 lnp α tg α = –ΔН/R const для узкого интервала температур при условии, что ∆H = const Кафедра физической и коллоидной химии
- 26. Проинтегрируем в интервале от p1 до p2: const T R H pln +−= ∆ − ∆ = 211 2 11 ln TTR H p p допуская, что ∆H = const Кафедра физической и коллоидной химии
- 27. С помощью этого уравнения можно рассчитать: теплоту испарения или сублимации, если известно давление насыщенного пара при двух температурах; при условии известных значений ∆H фазового перехода и давления насыщенного пара p1– давление насыщенного пара p2. Кафедра физической и коллоидной химии
- 28. Спасибо за внимание! Кафедра физической и коллоидной химии