10.7. ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ

Фаза – гомогенная часть системы отделенная от других частей поверхностью раздела и имеющая во всех точках одинаковые химические и физические свойства. 1) 5 кусков льда в воде, 20 пузырьков газа в жидкости – сколько фаз? 2) на дне стакана с водой сахарный песок, есть градиент концентрации сахара в растворе – сколько фаз?

Правило фаз С = K + N – Ф С – число степеней свободы – число независимых параметров системы, которые можно изменять произвольно в некотором интервале, не меняя числа и вида фаз. Ф – число фаз в системе N – число независимых параметров pV = RT сколько независимых параметров для 1 моль вещества? р, Т независимы V = RT/p зависим

С = K + N – Ф К – число независимых компонентов Компонент – вещество, которое может быть выделено из системы. Независимые компоненты – вещества, концентрации которых в системе могут быть изменены произвольно. Число независимых компонентов в системе – число компонентов минус число уравнений реакций, связывающих их. SO 2 + NO 2 SO 3 + NO

Фазовая диаграмма – график, изображающий области существования фаз в координатах независимых параметров (например, р – Т, С – Т). Если независимых параметров 2 (р, Т), то С = К + 2 – Ф. S

Фазовая диаграмма серы С = К + 2 – Ф С = 3 – Ф

Области существования фаз В каждой области С = 3 – 1 = 2 дивариантное равновесие

Зависимость р насыщенного пара жидкости от Т (Т кип от р) Сосуществование 2 фаз В каждой области С = 3 – 2 = 1 моновариантное равновесие S ромб S газ

Сосуществование 3 фаз В каждой точке С = 3 – 3 = 0 нонвариантное равновесие S ж S мон S газ

Число степеней свободы Уравнение Клаузиуса – Клапейрона

Привязка к давлению 1 атм

Привязка к температурам 1 атм 95 о 119 о 444 о

Закон Рауля и его следствия 1 атм Н2ОН2О Т зам Т зам 0 Т кип 0 Т кип

Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем (Т – С). Соответствие состав – свойства мех.смесьсоед. неогр.р-мость огр.р-мость тв ж тв + ж Т С С свойство

Фазовая диаграмма двухкомпонентной системы (участок жидкость – пар)

Азеотропы

Диаграмма (не фазовая )

Фазовая диаграмма СО 2 1 атм -79 о 6 атм 25 о 0о0о

Фазовая диаграмма Н 2 О 1 атм 0о0о 100 о

Механическая смесь (Pb – Sb) Т, o C %Sb PbSb эвтектика ж. ж. + тв.Sb ж. + тв.Pb тв.эвт. + тв.Sb тв.эвт. + тв.Pb

Система с химическим соединением (Mg – Pb) Т, o C %Pb MgPb Mg 2 Pb эвт.1 эвт.2 ж. ж. + тв.Mg 2 Pb ж. + тв.Pb ж. + тв.Mg 2 Pb ж. + тв.Mg тв.эвт.2 + тв.Pb тв.Pb тв.эвт.2 + тв.Mg 2 Pb тв.Mg 2 Pb тв.эвт. 1 + тв. Mg 2 Pb тв. Mg 2 Pb тв.эвт. 1 + тв. Mg тв. Mg

Система с неограниченной растворимостью (Ag – Au) Т, o C %Au AgAu ж. тв.р-р ж. + тв.р-р

Система с ограниченной растворимостью (Pb – Sn) Т, o C %Sn PbSn ж. ж. + тв.р-р1 ж. + тв.р-р2 эвт. + тв.р-р1 эвт. + тв.р-р2 тв.р-р2 (Pb в Sn) тв.р-р1 (Sn в Pb)