рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры
- Раздел Химия
- /
- Теоретичні відомості
Реферат Курсовая Конспект
Теоретичні відомості
Теоретичні відомості - раздел Химия, ФІЗИЧНА ТА КОЛОЇДНА ХІМІЯ Для Аналізу Поведінки Систем, Які Складаються З Декількох Фаз Застосовують ...
Для аналізу поведінки систем, які складаються з декількох фаз застосовують фізико-хімічний метод, який ґрунтується на дослідженні зв’язків між складом системи (або іншими параметрами її стану) та її властивостями.
Однорідні частини гетерогенної системи називають фазою. Фаза – це сукупність гомогенних частин системи, однакових у всіх точках за складом та фізико-хімічними властивостями та розмежованих одна від одної поверхнею розділу. Кожна з фаз гетерогенної системи може складатися з кількох речовин. Речовина при зміні тиску та температури може переходити з одного агрегатного стану в інший. Ці переходи називають фазовими переходами.
Фазове перетворення (фазовий перехід)– процес переходу речовини з однієї фази в іншу, в якому не відбувається хімічних реакцій. Це такі процеси як випаровування, сублімація, плавлення та ін.
Характеристики систем з фазовими переходами прийнято відображати у вигляді графічної залежності стану системи від зовнішніх умов – так званих діаграм стану.
Аналіз діаграм стану дозволяє визначити кількість фаз в системі, межі їх існування, характер взаємодії компонентів.
Діаграми стану також дають можливість виявити наявність хімічних сполук в системі, склад цих сполук, температуру фазових перетворень тощо. Якщо в системі досліджується залежність температури плавлення від складу, одержують діаграму плавкості. Якщо криві будують в координатах електрична провідність – склад, в'язкість – склад або температура змішування двох рідин – склад, отримують відповідно діаграму електричної провідності, в'язкості або розчинності. Будь-яка точка на діаграмі стану (т. з. фігуративна точка) відповідає певному стану системи з визначеними значеннями параметрів стану.
Теоретична основа фізико-хімічного аналізу – правило фаз Гіббса.
Правило фаз Гіббса: у термодинамічній системі, що перебуває у стані рівноваги, на яку з усіх можливих факторів діють лише температура та тиск, число термодинамічних ступенів вільності визначається різницею між кількістю компонентів К і кількістю фаз Ф плюс два.
С=К–Ф+2 (2.1)
де С – число степенів вільності – це кількість незалежних термодинамічних параметрів системи, які можна одночасно та незалежно змінювати, не викликаючи зникнення або появи нових фаз; К – кількість незалежних компонентів системи – це мінімальна кількість незалежних складових, за допомогою яких можна виразити склад любої фази даної системи; Ф – кількість фаз (число однорідних частин системи, які мають визначений хімічний склад і термодинамічні властивості, відокремлених від інших фаз поверхнею поділу); 2 – число зовнішніх чинників, які обумовлюють існування системи, наприклад, тиск і температура. Якщо один із цих чинників сталий, замість "2" в рівнянні пишуть "1".
Система з одним ступенем вільності називається моноваріантною. Якщо число ступенів вільності дорівнює нулю, система називається нонваріантною. Таким чином, число ступенів вільності за правилом фаз Гіббса можна виразити як різницю між кількістю компонентів і фаз плюс 2. Число 2 показує, що всі фази системи перебувають в рівновазі за двох заданих параметрів: температури і тиску. В цьому випадку повну об'ємну діаграму стану будують в координатах температура – тиск – склад.
Якщо процес відбувається за сталого тиску, будують пласку діаграму стану в координатах температура–склад (Т–N) і правило фаз Гіббса запишеться так: С=К–Ф+1.
Температура, за якої фази перебувають в рівновазі, є основною характеристикою фазового перетворення.
Обмежена взаємна розчинність двох рідин спостерігається у системах зі значним відхиленням від ідеальності. Така розчинність компонентів системи залежить від температури, проте вплив останньої на різні системи неоднаковий. В одних системах взаємна розчинність рідин збільшується з підвищенням температури і при цьому склад двох рівноважних фаз зближується. За деякої температури, яку називають критичною температурою розчинення (КТР), склад обох рівноважних фаз стає однаковим і досягається повна гомогенність системи. При обмеженій розчинності двох рідин утворюється двошарова система: верхній і нижній шари мають різний склад і становлять насичений розчин за даної температури однієї рідини в іншій. Між ними існує чітка межа поділу.
Взаємна розчинність двох рідин значною мірою залежить від зміни температури. З ростом температури збільшується кількість молекул з підвищеним запасом енергії руху, які здатні здійснити роботу переходу через межу поділу фаз. Отже, збільшується і взаємна розчинність рідин. Таким чином, склад спряжених розчинів буде дедалі зближуватися і за якоїсь температури зрівняється. Ця температура, починаючи з якої і вище рідини необмежено розчиняються одна в одній, називається верхньою критичною температурою розчинення.
Системи, що складаються із двох обмежено розчинних рідин, взаємна розчинність яких зростає із підвищенням температури, називаються системами з верхньою КТР. До них належать система вода–анілін, вода–фенол, вода–нітробензол. Залежність взаємної розчинності рідин від температури за сталого тиску відображають на діаграмах стану в координатах температура–склад.
Рис. 2.1 Діаграма взаємної розчинності води й аніліну за Р=сonst
| На рис. 2.1 наведена діаграма стану для системи вода–анілін. На цій діаграмі крива аКв називається кривою розшарування і розділяє діаграму на дві частини: гомогенну, яка знаходиться вище кривої розшарування, і гетерогенну, яка знаходиться нижче кривої розшарування. Фігуративні точки в гомогенній області, наприклад точка d, відображають стан однофазної двохваріантної системи (С=2–1+1=2). |
Будь-яка фігуративна точка, що лежить всередині гетерогенної області, наприклад точка 0, відображає стан двохфазної рівноважної системи з одним ступенем вільності (С=2–2+1=1). Склади рівноважних рідких фаз знаходяться за правилом з'єднувальної прямої (правило важеля), відповідно з яким фігуративні точки, що відображають склад усієї системи у цілому і склади окремих рівноважних фаз, лежать на одній прямій – ноді (ізотерма).
Так, суміш складу x, відображена на діаграмі фігуративною точкою О, розшаровується на дві рівноважні фази а і b(пряма ав – нода) складу x1, і х2. Характерна особливість систем, що розшаровуються, полягає у тому, що зі зміною складу всієї системи при даній температурі склади окремих рівноважних фаз залишаються без змін, а змінюється лише їх кількісне співвідношення. Зі зміною температури склади рівноважних рідких фаз змінюються. В точці К розчини стають тотожними, система стає гомогенною.
Система, що відображена на діаграмі точкою К, за умови сталого тиску (P=const) буде безваріантною (С=2–З+1=0). Для визначення положення критичної точки К на діаграмі застосовується правило Б.Ф. Алексєєва(правило важеля), відповідно до якого середини нод (точки g та l), що знаходяться між точками, які відображають склади рівноважних фаз (x1, і х2) лежать на одній прямій (лінія g, l), спрямованій до критичної точки K.
Рис. 2.2. Діаграма стану вода–триметилпіридин з нижньою критичною температурою розчинення
| Більшість сумішей, в яких взаємна розчинність двох рідин збільшується зі зниженням температури, називається системами з нижньою критичною температурою розчинення (КТР). Прикладом може бути система вода–триметилпіридин (рис. 2.2). |
Рис. 2.3 Діаграма стану система вода–нікотин з верхньою та нижньою критичними температурами розчинення (Р= сonst)
| Інколи взаємна розчинність рідин збільшується як з підвищенням температури, так і з її зниженням (системи з верхньою і нижньою КТР). Прикладом такої системи може бути діаграма стану вода–нікотин (рис. 2.3). |
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
ФІЗИЧНА ТА КОЛОЇДНА ХІМІЯ
Національний УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ... ФІЗИЧНА ТА КОЛОЇДНА ХІМІЯ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Теоретичні відомості
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Реклама
Информация в виде рефератов, конспектов, лекций, курсовых и дипломных работ имеют своего автора, которому принадлежат права. Поэтому, прежде чем использовать какую либо информацию с этого сайта, убедитесь, что этим Вы не нарушаете чье либо право.
© copyright 1999 - 2024 allRefs.net. Все права защищены. Страница сгенерирована за: 0.021 сек.
Новости и инфо для студентов