Лекция 3 ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ.
План Определение. n Правило фаз. n Физико-химический анализ. n
Определение n Фазу определяют как состояние материи, которое «повсюду однородно не только по химическому составу, но и по физическому состоянию»
n Равновесие перехода вещества из одной фазы в другую без изменения химического состава называется фазовым равновесием. плавление твердое вещество жидкость кристаллизация
Правило фаз. n Согласно правилу фаз, числа степеней свободы С, фаз Ф, независимых компонентов К и внешних условий n, влияющих на равновесие, взаимосвязаны соотношением: С+Ф=К+n
n n Компонент — это однородная по химическим свойствам часть термодинамической системы, которая может быть выделена из неё. В изолированном состоянии существуют только молекулы поваренной соли Nа. С 1 и воды Н 2 О, а ионы Nа+ и Сl- существовать в отдельности не могут.
n Например, система из аммиака, хлороводорода и хлорида аммония состоит из трех компонентов и двух независимых компонентов, так как один из компонентов можно определить по реакции: NH 3 + HCl = NH 4+*Cl-
n Числом степеней свободы С называется число внешних условий, которые можно изменять в определенных пределах без изменения числа и вида фаз. На фазовое равновесие обычно влияют температура и давление, в этом случае n = 2 и правило фаз можно переписать в виде: С+Ф=К– 2
n n n С = О (безвариантная система) определяет возможное число фаз Ф в равновесной системе, составленной из данного числа независимых компонентов К. При С = 1 (моновариантная система) один из параметров состояния системы можно изменять, тогда другие параметры состояния полностью зависят от первого. При С = 2 (бивариантная система) изменять независимо можно два параметра состояния, а все остальные параметры состояния полностью зависят от этих двух и т. д.
Физико-химический анализ n Для изучения фазового равновесия в термодинамических системах используется так называемая фазовая диаграмма.
Фазовая диаграмма для воды
n n Линия АО называется линией сублимации (возгонки); Линия ВО соответствует линии плавления; Кривая СО - линия испарения. В тройной точке О система нонвариантна (С = 1 + 2 - 3 = 0), что характеризуется фиксированными значениями давления и температуры. Точка О для воды имеет следующие координаты: Т = 273, 16 К, p = 610, 5 Па.
Диаграммы состояния для сплавов, образующих механические смеси индивидуальных компонентов.
Линия AEB на диаграмме называется линией ликвидуса n Точка Е с координатами ω(Pb) = 83 % и ТЕ = 246 0 С − точка эвтектики. n Линия KEL – линия солидуса n
Диаграмма состояния для сплавов, образующих химические соединения, называемые интерметаллидами.