1488460g774970560240694664614 n

Ćw. 8.3. Badanie równowagi fa/owcj w układzie trójskładnikowym

I. KeguU faz Gibhsa

Krgula faz Gibbs* (o zależność obowiązująca dla każdego układu w równowadze termodynamicznej łącząca liczbę faz w układzie, liczbę składników niezależnych om liczbę stopni swobody:

» - a - p ♦ 2

gdzie:

* • liczba stopni swobody, czyli liczba zmiennych intensywnych, które można zmieniać bez jakościowej zmiany układu (bez zmiany liczby faz w równowadze)

<i • liczba niezależnych składniki , a więc takich, które nic dają się określić za pomocą zależności chemicznych poprzez stężenia innych składników (niezależnych).

|ł • liczba faz. a więc postaci mateni jednorodnej chemicznie i fizy cznie (np roztwór, faza gazowa, kryształy o okreiłonym składzie)

Dla układów, w który ch zachodzą reakcje chemiczne często podaje się również inną (w pewnym sensie uproszczoną) wersję reguły faz:

*■«- |ł*2 + r

gdzie:

r - ilość reakcji chemicznych zachodzących w układzie Ola jednoskładnikowego układu dwufazowego mann:

ł-1-2+2-1

2, Wyprowadzenie reguły faz Gibbsa

Układ wieloskładnikowy i wielofazowy znajduje się w stanic równowagi termodynamicznej, jeśli wartości potencjału chemicznego każdego składnika tego układu w każdej fazie obecnej w układzie są sobie równe. Oznacza to. że jeśli układ zamknięty znajduje się w sunie równowagi, to dla każdego składnika układu obecnego w fa/ic ł. II. III. ild musi być spełniony warunek równości:

	mP	ii •g u	•=/*( 1
1*-	rf	M" =.	-J 1
/<! =		=.	•«*/
1'ń =	><"	= »i!' =■
V			j

« składników

'Y'

/ - 1 równat) dla każdego składnika

W sumie dijc to n-(f- 1) równań Aby całkowicie op»ać układ potrzebne jestpodxn<« stężeń w ikzici/fa/ ora/ podanie temperatury j ciSnicnu. Sumarycznie daje to/(n - I) • 2 parametrów Wobec tego różnica pomiędzy

f (n- !)■» 2 -nif- I) • -f~ 2 *■«•»

daje ik>ść stopni swobody układu Prowadzi to do równania określającego regułę faz Gtbbsa /♦i - n + 2

3. Wykres fazowy wody

Ciśnienie

Wykres (arowy w od)

1.    Obszary ciśnienia i temperatury odpowiadające trwałości jednej fazy (& ■ 1): albo ciała stałego albo cieczy albo gazu. W obszarach tych mamy dwa stopnic swobody ( « “3-1 -1) gdy? możemy w obrębie obszaru dowolnie zmieniać ciśnienie i temperaturę i dalej będziemy mieć do czynienia z tylko jedną fazą

2.    Linie rozgraniczające obszary odpowiadające stanowi równowagi dwóch faz (& ■ 2) Stan ten posiada tylko jeden stopień swobody (**3-2-1). gdyż możemy zmieniać dowolnie tylko jeden parametr (ciśnienie lub temperaturę) aby zachować współistnienie dwóch faz Jedli zmieniamy temperaturę to dragi parametr ciśnienie (prężność pary) me jest parametrem „swobodnym" lecz jest funkcją temperatury. Unie na diagramie fazowym noszą odpowiednio nazw ę krzywej sublimacji, krzywej topnienia i krzywej parowania, u przejście przez linię z jednego obszaru do drugiego pod wpływem zmiany ciśnienia w stałej temperaturze lub zmiany temperatury pod stałym ciśnieniem nazywamy przemianą fazową (sublimacja-krystalizacja z fazy gazowej, lopmcnic-kr/cpnięc*. piross amc-skrapianic).

3.    Punkt potrójny w diagramie odpowiada współistnieniu trzech faz. (P ■ 3): ciała stałego, cieczy i gazu W punkcie tym mamy zero stopni swobody ( * - 3 - 3 - 0 y gdyż mc możemy zmieniać parametrów wyznaczających równowagę trzech faz. Dla wody punkt ten jest określony ciśnieniem 0,006 bara i temperaturą 0.098°C Liczba stopni swobody w charakterystycznych obszarach równowag fazowych wody.

4. Wykresy wzajemnej rozpuszczalności cieczy.