Фазалар тепе-тењдігі
жүктеу/скачать 2,29 Mb.
|
Лекции № 11-13 Гетерогенді тепе-теңдік термо-сы
- Бұл бет үшін навигация:
- Гомогенді жүйе
- Фаза деп өзіне тән физикалық-химиялық қасиеті бар, басқа бөліктерден беттік қабаттар арқылы бөлініп тұратын жүйенің гоиогенді бөлігін айтады.
|
Фазалар тепе-теңдігі Гетерогенді жүйе. Жалпы түсініктер. Термодинамикалық жүйелер өздерін құрушы заттардың агрегаттық күйіне байланысты гомогенді және гетерогенді болып бөлінеді. Гомогенді жүйе деп ондағы заттардың бәрі бір ғана агрегаттық күйде (сұйық, газ, не қатты күйде) болатын жүйені айтады. Гомогенді жүйеге мысал ретінде газдардың қоспасын, нағыз ернітінділерді, қатты ерітінділенрді (мысалы алтын мен күмістің құймасы), таза заттың кристалын келтіруге болады. Егер жүйе бірнеше гомогенді бөліктерден тұратын болса, онда ол гетерогенді болып саналады. Гомогенді бөліктер бір-бірінен көзге көрініп тұратын беттік қабаттар арқылы бөлінеді. Жүйенің әрбір гомогенді бөлігін фаза деп атайды. Фаза деп өзіне тән физикалық-химиялық қасиеті бар, басқа бөліктерден беттік қабаттар арқылы бөлініп тұратын жүйенің гоиогенді бөлігін айтады.Гетерогенді жүйелер ретінде тұздың судағы қаныққан ерітіндісі мен оның кристалдарының қоспасын, бір-бірінде нашар еритін сұйықтардың қоспасын, сұйық су мен будың және сұйық су мен мұздың қоспаларын қарастыруға болады. Жүйелер фазалар санына қарай бір фазалы, екі фазалы, үш фазалы және көп фазалы болып бөлінеді. Мысалы, тұздың қаныққан ерітіндісі мен оның кристалынан тұратын жүйе екі фазалы: ерітінді- сұйық фаза, тұз кристалы- қатты фаза. Су мен мұз бөлшектерінің қоспасы да екі фазалы жүйе: сұйық фаза-су, қатты фаза- мұз бөлшектері. Мұз бөлшектері бір-бірінен беттік қабат арқылы бөлініп тұрғанымен олар бір фаза жасайды, себебі олардың физико-химиялық қасиеттері (қысым, температура, химиялық потенциал) бірдей. Сөйтіп гетерогенді жүйелерде фазалардың саны екі немесе одан да көп болады. Фаза бір немесе бірнеше заттардан тұрады. Су мен мұз қоспасындағы екі фазаның екеусі де бір заттан (су молекуласынан) тұрса, тұздың судағы қаныққан ерітіндісінде сұйық фазада еріткіш пен (су) еріген зат (тұз) молекулалары, қатты фазада тек тұз молекулалары болады. Жүйеден тыс өмір сүрне алатын заттар жүйені құрушы заттар деп аталады. Мысалы, калий хлоридінің судағы ерітіндісінде құрушы заттар KCl және H2O, ал K+ және Cl- иондары құрушы заттарға жатпайды. Жүйені құрушы заттар түгелімен барлық фазалардың құрамына кіруі шарт емес. Осыған байланысты компонент дейтін ұғым енгізілген. Жүйеде компонент саны құрушы заттардың санына кейде тең, кейде тең болмайды. Құрушы заттар бір-бірімен химиялық реакцияға түспейтін болса компоненттер саны құрушы заттардың санына тең. Мысалы, жоғарыда келтірілген калий хлоридінің судағы ерітіндісінде компонент саны құрушы заттардың санына (KCl және H2O) тең. Ал химиялық реакция өтетін жүйелерде компонент саны құрушы заттардың санынан басқаша. Мысалы, NH4Cl, NH3 және HCl қоспасынан тұратын жүйеде құрушы заттар үшеу (NH4Cl, NH3, HCl),ал фазалар саны екеу: қатты (аммоний хлориді кристалы) және газ (аммиак пен хлорсутек газдарының қоспасы) фазалары. Бұл жүйеден құрушы заттардың арасында мынадай реакция жүреді: NH4Cl(k)NH3(г)+HCl(г) Реакцияның тепе-теңдік күйінде құрушы заттардың концентрациялары (немесе концентрацияға пропорционалды парциал қысымдары) массалар әрекеттесу заңы бойынша былайша байланысқан: KP=PNH3(г)*PHCl(г) (I. 1) Сондықтан бұл екі фазалы жүйені жасау үшін құрушы заттардың кез-келген екеуін алса да жеткілікті. Үшіншісі жоғарыдағы реакция теңдеуі бойынша өзінен –өзі белгілі болады. Бұл кезде компонент саны екіге тең. Егер реакция нәтижесінде NH3 пен HCl бірдей мөлшерде түзіледі десек, олардың концентрациялары PNH3(г) = PHCl(г) –теңдеуі арқылы байанысады: PNH3(г) = PHCl(г) (I. 2) Бұл жағдайда жүйені құруға қажет болатын заттың (компоненттің) саны тағы да бірге кемиді: мәселен, тек аммоний хлоридін алып, оны термиялық диссоцияға ұшыратсақ, аммиак пен хлорсутектің бірдей мөлшерлерін беріп ыдырайды. Сөйтіп, жүйеде химиялық реакция жүретін болса, онда компоненттің саны оны құрушы заттардың санынан концентрациялардың байланысын көрсететін теңдеулердің санын алып тастағанға тең. Компоненттердің санына қарай жүйелер бір, екі, үш және одан да көп компонентті жүйелер болып бөлінеді. Гетерогенді жүйелердегі фазалар арасында орнайтын тепе-теңдікті фазалар тепе-теңдігі немесе гетерогенді тепе-теңдік деп атайды. Фазалардың тепе-теңдігі температура, қысым және концентрация сияқты термодинамикалық параметрлермен сипатталады. Жүйедегі тепе-теңдікті (яғни фазалар санын) бұзбай отырып өзгертуге болатын термодинамикалық параметрлердің санын жүйенің еркіндік дәреже саны немесе варианттығы деп атайды. Еркіндік дәреже санына байланысты жүйелер инвариантты (вариантсыз), моновариантты (бір вариантты), дивариантты (екі вариантты), т.с.с. болып бөлінеді. жүктеу/скачать 2,29 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|