10.7. ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ Фаза • – гомогенная часть системы отделенная от других частей поверхностью раздела и имеющая во всех точках одинаковые химические и физические свойства. • 1) 5 кусков льда в воде, 20 пузырьков газа в жидкости – сколько фаз? • 2) на дне стакана с водой сахарный песок, есть градиент концентрации сахара в растворе – сколько фаз? Правило фаз С=K+N–Ф • С – число степеней свободы – число независимых параметров системы, которые можно изменять произвольно в некотором интервале, не меняя числа и вида фаз. • Ф – число фаз в системе • N – число независимых параметров pV = RT сколько независимых параметров для 1 моль вещества? р, Т независимы V = RT/p зависим • • • • С=K+N–Ф К – число независимых компонентов Компонент – вещество, которое может быть выделено из системы. Независимые компоненты – вещества, концентрации которых в системе могут быть изменены произвольно. Число независимых компонентов в системе – число компонентов минус число уравнений реакций, связывающих их. SO2 + NO2 SO3 + NO Фазовая диаграмма • – график, изображающий области существования фаз в координатах независимых параметров (например, р – Т, С – Т). • Если независимых параметров 2 (р, Т), то С = К + 2 – Ф. S С=К+2–Ф С=3–Ф Фазовая диаграмма серы В каждой области С=3–1=2 дивариантное равновесие Области существования фаз В каждой области С=3–2=1 моновариантное равновесие Sромб Sгаз Зависимость р насыщенного пара жидкости от Т (Т кип от р) Сосуществование 2 фаз В каждой точке С=3–3=0 нонвариантное равновесие Sж Sмон Sгаз Сосуществование 3 фаз Уравнение Клаузиуса – Клапейрона Число степеней свободы 1 атм Привязка к давлению 1 атм 95о 119о 444о Привязка к температурам Закон Рауля и его следствия р Н2О 1 атм Тзам Тзам 0 Ткип 0 Ткип Т Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем (Т – С). Соответствие состав – свойства Т ж тв + ж тв свойство мех.смесь С С соед. неогр.р-мость огр.р-мость Фазовая диаграмма двухкомпонентной системы (участок жидкость – пар) Азеотропы Диаграмма (не фазовая ) р Фазовая диаграмма СО2 dP 0 dT 6 атм 1 атм -79о 0о 25о Т Фазовая диаграмма Н2О р dP 0 dT 1 атм dP 0 dT 0о 100о Т Механическая смесь (Pb – Sb) Т, oC ж. 630 327 ж. + тв.Pb 246 Pb 0 ж. + тв.Sb тв.эвт. + тв.Pb эвтектика тв.эвт. + тв.Sb Sb 50 100 %Sb Система с химическим соединением (Mg – Pb) Т, oC 650 ж. + тв.Mg ж. + тв.Mg2Pb ж. тв.эвт.1 + тв.Mg2Pb тв.эвт.1 + тв.Mg 460 ж. + тв.Mg2Pb Mg 0 эвт.1 33 Mg2Pb тв.эвт.2 + тв.Mg2Pb 50 ж. + тв.Pb 327 тв.эвт.2 + 250 тв.Pb Pb эвт.2 100 %Pb Т, oC Система с неограниченной растворимостью (Ag – Au) ж. 1063 ж. + тв.р-р 961 Ag тв.р-р Au 0 100 %Au Система с ограниченной растворимостью (Pb – Sn) Т, oC 327 тв.р-р1 (Sn в Pb) ж. тв.р-р2 (Pb в Sn) ж. + тв.р-р1 ж. + тв.р-р2 232 183 эвт. + тв.р-р1 эвт. + тв.р-р2 Pb Sn 0 50 100 %Sn