Scan104

7. RÓWNOWAGA FAZOWA

Faza - część układu jednorodna pod względem fizycznym i chemicznym. W przypadkach wątpliwych, często spotykanych w układach zawierających makrocząsteczki, można się posłużyć regułą: dany składnik układu tworzy od-rąbną fazą tylko wtedy, kiedy żadna z własności intensywnych układu nie zależy od jego stężenia w układzie (np. kryształy sacharozy w równowadze z nasyconym roztworem sacharozy tworzą odrębną fazę, ponieważ własności intensywne układu nie zależą od ilości sacharozy w tym układzie).

Liczba stopni swobody układu równa jest liczbie zmiennych intensywnych, których wartości można zmieniać niezależnie od siebie bez zmiany liczby faz tego układu.

Liczba składników - najmniejsza liczba rodzajów związków chemicznych (atomów, jonów) konieczna do jednoznacznego określenia składu układu. Warunek równowagi fazowej - potencjał chemiczny (elektrochemiczny, jeśli fazy nie są elektrycznie obojętne) każdego składnika i w każdej z faz a, f3, y ... musi być taki sam:

jl,^a - fi/ = fl/^Y......

Reguła faz Gibbsa

/= c ~p + 2 ,

gdzie /jest liczbą stopni swobody, c - liczbą składników, a p - liczbą faz danego układu, Równanie Clapcyrona

AS,

_ijt

AK

dP_

dr

AS_moi i AV_mai oznaczają odpowiednio różnicę entropii i objętości molowych dartej substancji w fazach w równowadze. Jest to równanie termodynamicznie ścisłe, słuszne dla każdego rodzaju przemiany fazowej w układach jednoskładnikowych. W przypadku równowagi między fazą skondensowaną a gazową przy dodatkowych założeniach :AV Vfazy gazowej, faza gazowa spełnia równanie gazów doskonałych, otrzymujemy równanie Clausiusa-Clapeyrona:

dlnP ^ A//_m

dr    rt²

słuszne dla przemian fazowych w układach jednoskładnikowych, w których jedna z faz jest fazą gazową.

Zadania

7.1. Warunkiem równowagi fazowej układu wieloskładnikowego, w przypadku kiedy nie ma różnicy potencjałów elektrycznych między fazami, jest: a) równość potencjałów chemicznych wszystkich składników (/, j, k....) w danej _r fazie (ji“ = jl“ =    .....)> t>) potencjałów chemicznych poszczegóhiych składników we wszystkich fazach (p,^u = p.f = jli/.......), c) spełnienie równocześnie

obu warunków: a) i b).

7.2. W stanie równowagi termodynamicznej układu wieloskładnikowego wielofazowego następuje wyrównanie: a) entropii wszystkich faz, b) potencjałów chemicznych wszystkich faz, c) potencjałów chemicznych poszczególny cii składników, i, w każdej z faz a, [3,    = pj? = pj........).

7.3.    Liczba stopni swobody danego układu równa jest; a) liczbie zmien

nych intensywnych, których wartości można zmieniać niezależnie od siebie bez zmiany liczby...............tego układu, b) liczbie faz w danym układzie.

7.4.    Agregaty lub makrocząsteczki możemy traktować jako odrębną fazę, jeśli żadna własność intensywna układu nie zależy od ich: a) stężenia w układzie, b) od ich rozmiarów, c) od ich temperatur}' topnienia.

7.5A. Wartości ilu zmiennych niezależnych można zmieniać w przypadku fazy ciekłej (roztwór) w układzie 3-składnikowym?

7.5B. Czy w zamkniętym układzie dwufazowym dwuskładnikowym można równocześnie zmieniać P i Tbez zmiany liczby faz? a) Tak, b) nic.

7.6. Mamy nasycony roztwór sacharozy w wodzie w równowadze z krystaliczną sacharozą. Ile stopni swobody ma taki układ? (Obecność pary wodnej można pominąć).

7.7A. Iie parametrów (zmiennych niezależnych określających stan układu) można zmieniać w przypadku mieszaniny stałej soli kuchennej (najlepszej jakości) i stałego cukru?

7.7B. Ile stopni swobody ma tabletka (układ) sporządzona z mieszaniny chemicznie czystej aspiryny z cukrem?

¹ łj