ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Равновесие в гетерогенной среде из "Химия" Гетерогенная система разделена на отдельные части — фазы— физическими границами раздела, и если между веществами, составляющими фазы, происходит обратимая реакция, то равновесие должно устанавливаться на всех границах раздела между всеми фазами. [c.170] Схема этой реакции представлена на рис. 94. [c.170] Число компонентов К — это число различных видов молекул, необходимое и достаточное для построения данной системы. Для химически реагирующих систем, в которых состав и строение молекул могут изменяться, К равно общему числу различных видов молекул минус число независимых химических реакций между ними. [c.171] Вернемся к нашему примеру диссоциации карбоната кальция (рис. 94) всего в системе три вида молекул (СаСОз, СаО, Oj) и между ними возможна одна химическая реакция, следовательно, число компонентов К=3—1=2. [c.171] Два любых компонента за счет реакции между ними образуют в момент равновесия третий. [c.171] Можно ли принять, что в системе только один компонент СаСОз, при разложении которого получаются и СаО и СОа Можно, но в этом случае на систему будет наложено условие эквивалентности и она будет отличаться от системы произвольной. [c.171] Зависимь1ми называются реакции, уравнения которых получаются в результате суммирования уравнений независимых реакций. [c.171] Числом фаз Ф определяется строение системы. Фазы в гетерогенной системе могут представлять собой чистые вещества или иметь переменный состав — растворы или газовые смеси. [c.172] Число степеней свободы С — число параметров равновесия, которые в определенных пределах могут принимать произвольные значения без изменения числа фаз в системе или без изменения ее строения. Так, например, задавая определенное значение температуры, мы можем найти для этого значения давление или концентрации реагирующих веществ. Однако бывают случаи систем, в которых вообще нет свободных параметров, эти системы существуют только при вполне определенных условиях. [c.172] Пример 1. В системе медь — кислород (рис. 95) (четыре фазы и два компонента) число степеней свободы по правилу фаз =2-f-2 — 4=0. Такая система существует при строго определенной температуре и давлении кислорода. [c.172] Системы без степеней свободы называются нонвариантными. [c.172] Система с одной степенью свободы называется моновариантной. [c.172] Число степеней свободы по правилу аз С=/( + 2 — Ф=2-Ь2 — -2=2. [c.172] Система с двумя степенями свободы называется бивариантной. [c.172] Так как разложение оксида — реакция эндотермическая (АЯ 0), то с повышением температуры константа равновесия (или давление кислорода) растет. [c.173] Давление также влияет на равновесие, так как продукты реакции содержат молекулы кислорода О2 в виде газа, а в начальных продуктах их нет. Понижение давления способствует смещению равновесия в сторону разложения оксида и выделения кислорода. [c.173] На рис. 97 в общем виде приведена зависимость давления кислорода о температуры. При температуре диссоциации Тд равновесное давление кислорода пересекает изобару 1,013-Ю Па, что соответствует чистому кислороду 1 ат). Следовательно, при температуре Гд оксид, металл и чистый кислород находятся в равновесии. Это равновесие на воздухе, который содержит 21 об.% кислорода, наступит при температуре Гд ниже Тд. В вакууме эта температура Тд будет еще ниже. [c.173] Для того чтобы металлы не окислялись при нагревании в процессе технологических операций, надо эти операции проводить в вакууме. Современное машиностроение и приборостроение широко используют вакуум для изготовления деталей и узлов машин диффузионная сварка в вакууме, сварка электронным лучом вакууме, вакуумная пайка деталей и узлов, вакуумная плавка металлов, нанесение на металл слоев других металлов и неорганических материалов в вакууме и т. д. [c.173] Аналогичное вакууму действие оказывает атмосфера инертного газа в аргоне, гелии, азоте парциальное давление кислорода ничтожно мало и соответствует высокому вакууму. [c.173] Принцип Ле Шателье и правило фаз Гиббса—Коновалова позволяют анализировать и регулировать сложные химические процессы, протекающие в гетерогенных системах. [c.174] Вернуться к основной статье