Dla zbudowania trójskładnikowego układu składającego się z CaO, CO₂, CaCO₃ wystarczą dwa składniki np.: CaO i CO₂ gdyż trzeci składnik w układzie pojawi się wskutek reakcji: CaO + CO₂ → CaCO₃ . Tak więc ilość składników niezależnych dla układu „CaO, CO₂, CaCO₃ ” jest równa ilości składników obecnych w układzie pomniejszonej o jeden (jedno równanie wiąże ze sobą składniki tworzące układ):

α = 2.

DLA DANEJ WARTOŚCI α MAKSYMALNA LICZBA FAZ W UKŁADZIE WYSTEPUJE, GDY s = 0 (tzw. układ inwariantny, niezmienny).

WÓWCZAS:

1. UKŁAD JEDNOSKŁADNIKOWY: β_max. = 3

2. UKŁAD DWUSKŁADNIKOWY: β_max. = 4

3. UKŁAD TRÓJSKŁADNIKOWY: β_max. = 5

W takim razie w warunkach stałego ciśnienia i temperatury w układzie jednoskładnikowym maksymalna liczba faz pozostających w równowadze może wynosić β_max. = 3 (gdy s = 0), oczywiście w zależności od wzajemnej rozpuszczalności składników istnieją również jedno- i dwufazowe układy jednoskładnikowe

Gdy układ zawiera α składników niezależnych, jego stan termodynamiczny opisują: temperatura, ciśnienie oraz stężenia (α - 1) składników w każdej z faz (stężenie ostatniego składnika jest jednoznacznie określone przez stężenia pozostałych składników). Gdy układ przy tym składa się z β faz, a temperatura i ciśnienie są w każdym punkcie jednakowe, to jego stan opisuje 2 + β(α-1) parametrów intensywnych.

L_p = 2 + β(α-1)

CZY WSZYSTKIE PATAMETRY INTENSYWNE MOGĄ PRZYJMOWAĆ DOWOLNE WARTOŚCI

??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

!!!!!!!!!!!!!!!NIE!!!!!!!!!!!!!!

STĘŻENIA MUSZĄ SPEŁNIAĆ WARUNKI RÓWNOWAGI UKŁADU

PRZY STAŁEJ TEMPERATURZE I CIŚNIENIU DLA KAŻDEGO ZE SKŁADNIKÓW UKŁADU W STANIE RÓWNOWAGI POTENCJAŁ CHEMICZNY MUSI BYĆ TAKI SAM WE WSZYSTKICH FAZACH, CZYLI MUSZĄ BYĆ SPEŁNIONE NASTĘPUJĄCE RÓWNANIA:

LICZBA TYCH RÓWNAŃ WYNOSI

L_r = α(β-1)

PO CO TO s ???????????????

LICZBA STOPNI SWOBODY UKŁADU OKREŚLA LICZBĘ ZMIENNYCH, KTÓRYCH WARTOŚCI MOŻNA ZMIENIAĆ, PRZY CZYM TA ZMIANA, WYWOŁUJĄC NARUSZENIE STANU RÓWNOWAGI, NIE POWDUJE JEDNAK ZMIANY LICZBY FAZ.

W NOWYM STANIE RÓWNOWAGI JAKI USTALI SIĘ W UKŁADZIE, WYSTEPUJĄ OBOK SIEBIE TE SAME FAZY, CO POPRZEDNIO, TYLKO W INNYCH ILOŚCIACH.

JEŻELI WYMUSI SIĘ NA UKŁADZIE PRZYJĘCIE CHOCIAŻBY JEDNEJ ZMIENNEJ PONAD LICZBĘ STOPNI SWOBODY, NASTĄPI NIEUCHRONNE ZMNIEJSZENIE SIĘ LICZBY FAZ W UKŁADZIE.

SKŁADNIKI NIEZALEŻNE CZYLI TE KTÓRYCH STĘŻENIA W KTÓREJKOLWIEK Z FAZ NIE SĄ POWIĄZANE MIĘDZY SOBĄ ZALEŻNOŚCIAMI STECHIOMETRYCZNYMI, WYNIKAJĄCYMI Z PRAWA DZIAŁANIA MAS. LICZBĘ NIEZALEŻNYCH SKŁADNIKÓW MOŻNA WIĘC OBLICZYĆ, ODEJMUJĄC OD LICZBY WSZYSTKICH SKŁADNIKÓW WYSTEPUJĄCYCH W UKŁADZIE LICZBĘ WZAJEMNIE NIEZALEŻNYCH RÓWNAŃ, JAKIMI MOŻNA POWIĄZAĆ STĘŻENIA POSZCZEGÓLNYCH SKŁADNIKÓW W OKREŚLONEJ FAZIE. JEŻELI W UKŁADZIE MOGĄ PRZEBIEGAĆ REKACJE CHEMICZNE, DOCHODZĄCE DO STANU RÓWNOWAGI, ZANIM ZOSTANIE OSIĄGNIETY STAN RÓWNOWAGI FAZOWEJ, TO KAŻDA Z TYCH REKACJI WNOSI JEDNO RÓWNANIE WIĄŻĄCE STĘŻENIA.

α = n - r - w

n - chemicznie różne składniki

r - liczba niezależnych równań stechiometrycznych

w - dodatkowe warunki stechiometrii

W

Q

W

Q

Składniki

Zamknięty

Otwarty

Otoczenie

Otoczenie

Otoczenie

Układ

Niezależne od ilości materii w układzie:

• temperatura

• ciśnienie

• ułamek molowy

Proporcjonalne do ilości materii w układzie:

• masa

• objętość

Liczba stopni swobody

Intensywne

Ekstensywne

Parametry stanu układu

Stan układu

UKŁAD JEST DWUSKŁADNIKOWY, MIMO ŻE WYSTĘPUJE W NIM CO NAJMNIEJ 5 RÓŻNYCH INDYWIDUŁÓW CHEMICZNYCH. W TAKIM UKŁADZIE ISTNIEJE STAN RÓWNOWAGI REAKCJI.

H₃O⁺¹ + OH^-1 = 2H₂O

A PONAD TO SPEŁNIONE SĄ DWA DODATKOWE WARUNKI:

warunek stechiometryczny: [Na⁺¹]=[Cl^-1]

warunek elektroobojętności: [H₃O⁺¹]+[Na⁺¹]=[OH^-1]+[Cl^-1]

zatem

α = 5 - 1 - 2 = 2

NaCl

Cl^-1

H₂O

H₃O⁺¹

OH^-1

Na⁺¹

FAZA - CZĘŚĆ LUB CAŁOŚĆ UKŁADU, KTÓRA WYKAZUJE W CAŁEJ SWEJ MASIE JEDNAKOWE WŁAŚCIOWOŚCI FIZYCZNE I CHEMICZNE I JEST WYRAŹNIE ODGRANICZONA OD RESZTY UKŁADU (OTOCZENIA).

SKŁADNIK - WSZYSTKIE SUBSTANCJE CHEMICZNE, Z KTÓRYCH ZBUDOWANY JEST UKŁAD.

SKŁADNIKI NIEZALEŻNE - SKŁADNIKI, KTÓRYCH ZNAJOMOŚĆ WYSTARCZA I JEST KONIECZNA DO

OKREŚLENIA SKŁADU UKŁADU.

11

B

A



Maksymalna liczba faz:

Reguła faz Gibbsa:



W stanie równowagi:

• T¹ = T² = T³ = .... = T
  (warunek równowagi termicznej)

• P¹ = P² = P³ = .... = P
  (warunek równowagi mechanicznej)

....

jest zbudowany z

• α - składników

• β -faz

P

1

2

3

Układ wieloskładnikowy - wielofazowy...

Liczba stopni swobody:









2

s







max

2

---