Анализ физико-химический равновесных систем

На базе учения о химическом равновесии был разработан новый метод исследования химических систем — метод физико-химического анализа. Он основан на изучении зависимости физических свойств химической равновесной системы от факторов, определяющих ее равновесие. В качестве изучаемых свойств могут быть выбраны тепловые, объемные, электрические, магнитные, оптические и другие свойства. Обычно изучается один из факторов, определяющих состояние равновесия системы, — ее состав. Метод исследования химических взаимодействий веществ в системах, основанный на изучении изменения физических свойств системы с изменением ее состава и построении диаграмм состав — свойство, находит широкое применение, от метод после Ломоносова был широко использован Менделеевым и получил дальнейшее развитие в работах Д. П. Коновалова, И. Ф. Шредера, В. Ф. Алексеева и др. Особенно большой вклад в создание физико-химического анализа как самостоятельного метода исследования внес Н. С. Курнаков и его ученики. Многочисленные работы Курнакова по изучению металлических, органических и солевых систем показали, что физико-химический анализ является важным, а иногда и единственным методом исследования сложных систем. По определению Курнакова физико-химический анализ есть ...геометрический метод исследования химических превращений . Метод физико-химического анализа позволяет на основании изучения изменений физических свойств системы в зависимости от количественных изменений ее состава установить протекающие в системе качественные изменения, характер взаимодействия между компонентами, области существования и составы равновесных фаз. Для этого применяют геометрический анализ диаграмм состояния, построенных в координатах физическое свойство — фактор равновесия (Р, Т, состав). [c.337]

Для изучения быстрых реакций, к которым относится реакция дегидратации метиленгликоля, обычные кинетические методы, основанные на последовательном отборе и анализе проб реакционной смеси, практически неприменимы, так как время завершения таких реакций (равновесие, полная конверсия реагента) несоизмеримо мало в сравнении со временем, требующимся для отбора и обработки даже минимального числа проб. Однако в последние десятилетия разработан целый комплекс методов исследования кинетики быстрых реакций [227]. Основным принципом большинства этих методов в применении к обратимым равновесным превращениям является изучение системы при движении последней не к состоянию равновесия, что имеет место, например, при смешении реагентов или внесении катализатора, а наоборот, при движении от состояния равновесия . Наиболее простой и наглядный прием — выведение из равновесной системы одного из продуктов путем химического связывания, отгонки и т. п. Очевидно, что если скорость вывода продукта выше скорости самого исследуемого превращения, то наблюдение (желательно, инструментальное) за каким-либо подходящим физико-химическим свойством системы может дать необходимые данные для на- [c.86]

Физико-химический анализ основан на изучении экспериментальных зависимостей свойств равновесной физико-химической системы от состава и условий существования. Основным приемом физико-химического анализа является построение диаграмм состояния, т. е. графически выраженных зависимостей различных свойств системы от ее состава и внешних условий. Примерами являются уже рассмотренные нами диаграммы воды и серы (см. рис. 8.1 И 8.2). В других случаях могут исследоваться и иные физико-химические свойства (теплопроводность, электрическая проводимость, показатель преломления, твердость, вязкость и др.). [c.152]

Физико-химический анализ развился на основе учения о химическом равновесии [1]. Основная его задача — изучение превращений в химических равновесных системах путем сочетания физических и геометрических методов, а его цель — установление числа, химической природы и границ существования фаз, которые образуются [c.65]

В заключение анализа физико-химических методов разделения компонентов смеси веществ отметим, что гетерогенные методы могут быть основаны и на принципах кинетики,, например, на различной скорости переноса веществ из одной фазы в другую, а методы в гомогенной системе могут быть основаны на использовании равновесия, как например в равновесной центрифуге, где равновесие устанавливается в результате наложения седиментации и диффузии. [c.9]

Диаграмма состав — свойство выявляет полную картину состояния системы (в дальнейшем для удобства изложения некоторые термины, принятые установленной терминологией физикохимического анализа [95], приводятся в сокращенном или измененном виде, например диаграмма вместо физико-химическая равновесная диаграмма или диаграмма состава системы , фигуративная точка системы вместо изобразительная точка ит. д.) [c.60]

Основной задачей физико-химического анализа является изучение превращений в химических равновесных системах путем сочетания физических и геометрических методов. [c.62]

В основе определения состава сольватов, образующихся в растворах, лежит метод физико-химического анализа, позволяющий установить состав, а в некоторых случаях и свойства образующихся соединений, не выделяя их из раствора. Метод физико-химического анализа состоит в систематическом исследовании зависимости свойств равновесной системы от ее состава. В результате этого исследования строится диаграмма состав — свойство. По Курнакову, физико-химический анализ является количественным измерением равновесных систем, которое дает возможность построить диаграмму состав — свойство и на основании последней делать выводы о взаимодействии между компонентами . [c.222]

Академиком Н. С. Курнаковым разработан физико-химический метод анализа, который дает возможность изучать превращения в химических равновесных системах. Путем наблюдения устанавливается ход изменения измеримых физических свойств системы (электропроводности, температуры плавления, вязкости, растворимости и др.) при непрерывно меняющемся ее составе. [c.11]

Возможности препаративного метода сильно ограничены при исследовании таких многокомпонентных систем, как растворы, сплавы, стекла, шлаки. В подобных системах в зависимости от концентраций компонентов и внешних условий наблюдаются изменения физических и химических свойств. Установить природу этих изменений препаративным способом трудно, так как соединения, образующиеся в результате взаимодействия компонентов и обусловливающие новые качественные свойства системы, часто имеют неопределенный состав. Изучение взаимодействия веществ в многокомпонентных системах без выделения образующихся продуктов проводится методом физикохимического анализа. Основы этого метода заложены Д. И. Менделеевым, Ле-Шателье, Г. Тамманом и всесторонне развиты Н. С. Курнаковым (1912—1914). Сущность физико-химического анализа заключается в исследовании функциональной зависимости между численными значениями физических свойств равновесной химической системы [c.166]

В основе метода физико-химического анализа лежит изучение функциональной зависимости между числовыми значениями физических свойств химической равновесной системы и факторами, определяющими ее равновесие. При этом в зависимости от природы изучаемой системы исследуются самые различные физические свойства тепловые (теплопроводность, теплоемкость), электрические (электропроводность, э. д. с. термопары, составленной из изучаемых сплавов и металла, выбранного для сравнения, температурный коэффициент электропроводности), оптические (коэффициент преломления), механические (твердость, коэффициент сжимаемости). Кроме указанных свойств, исследуются и другие, например магнитные свойства, свойства, зависящие от молекулярного сцепления (вязкость, поверхностное натяжение), и т. д. В настоящее время разработаны методы, позволяющие исследовать более сорока различных свойств системы. [c.371]

В основе метода физико-химического анализа лежит изучение функциональной зависимости между численными значениями того или иного физического свойства химической равновесной системы и факторами, определяющими ее равновесие. Если рассматривать только какое-либо одно свойство Е, а из возможных факторов равновесия принимать во [c.188]

Отмечая не раз, что главнейшей особенностью физико-химического анализа является приложение геометрического метода к изучению превраш,ений, происходящих в химических равновесных системах, Н. С. Курнаков уделял огромное внимание разработке этой проблемы [20]. [c.204]

В первой части монографии сначала изложены важнейшие результаты приложения метода физико-химического анализа к двойной равновесной системе, в процессе чего выяснена сущность этого метода и его возможности в изучении химической природы вещества. Далее рассматривается химия тройной системы, тройной взаимной системы, четверной и четверной взаимной системы с растворителем. В специальной главе даны примеры успешного применения равновесной химической диаграммы для определения условий синтеза соединений. [c.4]

В этом разделе будут рассматриваться равновесные системы, которые могут состоять из нескольких веществ и включать в себя несколько фаз. Кроме термодинамического метода, который для сложных систем может оказаться громоздким, будет использован метод физико-химического анализа, на сущности которого мы остановимся позднее. [c.143]

В данном разделе рассмотрен ряд более или менее сложных систем, изучение которых с помощью лишь одного термодинамического метода является затруднительным. Вы познакомились с основными чертами физико-химического анализа, который широко использует построение различных диаграмм состояния. С помощью таких диаграмм удобно описывать свойства системы в различных условиях. Параллельное применение термодинамических закономерностей позволяет уточнить представления об изучаемых системах. Всегда следует помнить о том, что большей частью рассматриваются лишь равновесные системы. Именно для равновесных систем изображаются соответствующие диаграммы состояния. Количество и конкретный вид фаз сложной системы, наблюдаемые на практике, могут в действительности сильно отличаться от равновесных вследствие заторможенности перехода в равновесное состояние. [c.175]

Направленная кристаллизация используется и в физико-химическом анализе для построения диаграмм состояния или уточнения их углов при работе с разбавленными растворами. Так, определив методом направленной кристаллизации равновесный коэффициент разделения заданной смеси основное вещество — примесь, нетрудно построить для интересующего нас концентрационного интервала линию солидуса при известной линии ликвидуса, полученной, например, методом дифференциального термического анализа. При решении вопроса о существовании области твердых растворов в бинарных системах с малым содержанием одного из компонентов она даже имеет преимущество в точности по сравнению с таким классическим методом, как метод дифференциального термического анализа. Направленную кристаллизацию применяют и для кристаллизационного концентрирования примеси при анализе веществ особой чистоты. [c.117]

Детально разработав основные принципы нового для того времени раздела химии — физико-химического анализа, Н. С. Курнаков действительно нашел возможность систематически изучать те области химии, которые некогда были указаны Бертолле, но оставались недоступными при старых средствах исследования. Физико-химический анализ позволил осуществлять измерение свойств при последовательном изменении состава равновесной системы. В результате этого стало возможным получать графическое изображение состояния этой системы при непрерывном изменении концентрации взаимодействующих компонентов. [c.66]

В физико-химических методах анализа используются химические или электрохимические реакции и анализ ведется на основе исследования зависимости между химическим составом и каким-либо физическим свойством равновесной или неравновесной химической системы. Соответственно различают методы анализа фотометрические (или фотометрия), хроматографические (или хроматография), кинетические и электрохимические. [c.4]

При тщательном изучении хода изменения физических свойств той или иной системы по мере изменения ее состава часто удается не только обнаружить наличие в ней химических превращений (которые без этого могли бы остаться незамеченными), но также получать определенные указания относительно их характера и состава образующихся продуктов. Обнаружение и изучение происходящих в системе химических изменений путем исследования ее физических свойств и составляет предмет физико-химического анализа. Таким образом, физико-химический анализ имеет своей целью определение соотношения между составом и свойствами равновесных систем, результатом чего является графическое построение диаграммы состав —свойство . В настоящее время известно более двадцати измеримых свойств, служащих для соответствующих геометрических построений. [c.220]

Физико-химический анализ есть отдел химии, который посредством геометрического исследования диаграмм фактор равновесия — свойство устанавливает число, химическую природу и границы существования фаз в равновесных системах... Химия получает международный геометрический язык, аналогичный языку химических формул, но гораздо более общий, так как он относится не только к определенным соединениям, но ко всем химическим превращениям. [c.301]

Возможное число фаз в равновесии при заданном числе компонентов определяется правилом фаз, выведенным из законов термодинамики Гиббсом. Оно играет важную роль в предсказании направления реакций. На его основе систематизируются гетерогенные системы. Правило фаз лежит в основе физико-химического анализа, разработанного в СССР Н. С. Курнаковым. Согласно правилу фаз число степеней свободы С в равновесной гетерогенной системе равно числу независимых компонентов К, плюс 2, минус число фаз Ф [c.38]

Ф. п. используют в неорг. и орг химии, хим. технологии, галургии, металлургии, металловедении, петрографии и т. п., при исследовании диаграмм состояния гетерогенных систем. Оно позволяет рассчитывать возможное число фаз и степеней свободы в равновесных системах при любом числе компонентов (исходных в-в). Особенно широко используется Ф. п. в физико-химическом анализе. [c.54]

Правило фаз, как наглядно показывают приведенные примеры, дает лишь качественную характеристику равновесной системы. Необходимые же для изучения и теоретического расчета процессов массообмена количественные соотношения компонентов сосуществующих фаз (их составы) в равновесных системах большей частью не поддаются теоретическому расчету, а определяются экспериментальным путем. Для распространенных на практике систем количественные данные о равновесных составах фаз приведены в разных справочниках и специальных руководствах. По этим данным строят в требуемых системах координат диаграммы равновесия, необходимые для анализа и расчета массообменных процессов и аппаратов. Эти диаграммы имеют различный вид в зависимости от физико-химических свойств систем наиболее типичные из них рассматриваются ниже. [c.425]

Монография является уникальным обобщением теоретических основ физико-химического анализа как метода познания процессов, протекающих в физико-химических системах, по зависимости их свойств от состава, температуры или давления. Изложены методы исследования взаимодействия веществ по кривым состав—свойство образуемых ими равновесных систем, содержащих один, два, три и большее число компонентов. [c.2]

Величина свойства равновесной жидкой смеси определяется рядом последовательных процессов, протекающих при смешивании компонентов раствора. Каждый из методов физико-химического анализа регистрирует либо общую совокупность изменений, происходящих в результате всех равновесных жидкообразных процессов, либо лишь одно или несколько из них. Ниже будут рассмотрены основные типы равновесных процессов, протекающих в жидких системах. [c.374]

Общая теория применения парциальных (дифференциальных) молярных свойств для целей физико-химического анализа развита Измайловым [2]. Эта теория связывает величину свойства равновесной смеси с величинами свойств и истинными мольными долями всех ассоциативных форм компонентов и продукта присоединения. Так, например, если в системе А—В компонент А частично димеризован и находится в растворе в виде молекул А, то [c.424]

Применение физико-химического анализа систем (путем построения диаграмм) позволило изучить своеобразие и сложность процесса соосаждения катионов с сульфидами и получить общее представление о характере взаимодействия и тонких превращениях вещества в большом интервале концентраций компонентов. Выяснилось, что при соосаждении соотношения между компонентами в твердой фазе не являются постоянными, а непрерывно изменяются с условиями, определяющими это взаимодействие. Равновесные системы в зависимости от концентрации соосаждающегося компонента находятся в различных состояниях, что геометрически характеризуется соответствующими полями диаграмм. Смещение равновесия в системах в ту или другую сторону зависит от концентрации соосаждающегося второго компонента (фактор равновесия). [c.271]

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, метод исследования физ.-хим. систем, оспованный на изучении зависимостей свойств равновесной системы (т-ра начала кристаллизации, давление пара, р-римость, электрич. проводимость и др.) от параметров состояния (т-ра, давление, состав). Эти зависимости обычно выражают в виде диаграмм параметр состояния — свойство или параметр состояния — другой параметр состояния. Наиб, значение имеют диаграммы состав — свойство и диаграммы состав — т-ра (см. Диаграмма состояния. Диаграмма растворимости, Диаграмма плавкости). Анализ таких диаграмм позволяет сделать выводы о характере взаимод. компонентов системы, составе и устойчивости образующихся в системе хим. соед., областях сосуществования разл. сочетаний фаз системы — хим. соед., р-ров (твердых или жидких), пара. В отличие от препаративных методов исследования Ф.-х. а. не требует непосредственного выделения этих фаз иа системы. [c.620]

Сущность физико-химического анализа, созданного на основе трудов Д. И. Менделеева, Я. Г. Вант-Гоффа, Н. С. Курнакова и других ученых, заключается в изучении соотношений между составом и свойствами химических равновесных систем. Результаты подобных исследований выражаются в диаграммах состав—свойство . Исследование этих диаграмм дает возможность обнаружить образование новых стойких и нестойких химических соединений между исследуемыми компонентами, изучить влияния отдельных компонентов на свойства всей системы. Частным случаем физико-химического анализа является использование различных свойств сложных систем для определения их состава. Эту область физико-химического анализа, развиваемую аналитиками, мы и будем рассматривать в настоящем пособии. [c.7]

В основе метода физико-химического анализа лежит изучение функциональной зависимости между числовыми значениями физических свойств химической равновесной системы и факторами, определяющими ее равновесие. При этом в зависимости от природы изучаемой системы исследуются самые различные физические свойства тепловые (теплопроводность, теплоемкость), элек- [c.390]

Химический потенциал равен изменению изобарного потенциала О с изменением числа молей -го компонента щ при постоянных температуре Т, давлении р и числе молей всех других компонентов в системе п, П2,. .., п . Химический потенциал указывает увеличение способности системы производить работу при добавлении в нее бесконечно малого количества вещества . Подобно другим потенциалам он определяет направление самопроизвольного перехода в сторону низшего потенциала. Гетерогенная равновесная система характеризуется равенством химических потенциалов всех компонентов в равновесных фазах и равенством температуры. Правило фаз широко используется в методах физико-химического анализа, который устанавливает зависимость между изучаемы м физическим свойством и составО М системы. [c.59]

Физико-химический анализ, по определению Н. С. Курнако-ва (1860—1941), — это раздел общей химии, который занимается изучением соотношений между составом и измеряемыми свойствами равновесных систем, результатом чего является графическое построение соответствующей диаграммы состав — свойство. Физико-химический анализ — это, по сути, геометрический метод исследования химических превращений, под общим названием объединены методы исследования химического взаимодействия веществ по любым измеряемым свойствам системы. [c.264]

Значительные усилия были направлены также на то, чтобы на основе физико-химической теории объяснить температурную и концентрационную зависимости коэффициентов диффузии и растворимости. Коэффициент диффузии по существу является константой скорости и может быть интерпретирован в рамках химической кинетики и термодинамики необратимых процессов. Диффузию можно также связать с другими типами скоростных процессов, такими, как диэлектрическая релаксация ияи вязкий поток. Растворимость — это равновесная характеристика системы пенетрант - полимер, которая поддается термодинамическому и статистическому анализам. Некоторые из этих идей оказывались ценными, при условии что был известен механизм переноса газа и пара в мембрану и через нее /10-12/. Инженеры, специализ1фующиеся в области разработки процессов переноса, пока не могут основьшаться ка прогнозах зткх теорий. [c.323]

Итак, для строгого суждения о стехиометрии взаимодействия в жидкой системе необходимо пользоваться псевдомольными свойствами (точнее, отклонениями этих свойств от аддитивности). Лишь в этом случае строгое определение стехиометрии может быть проведено без учета точного значения константы равновесия. Мольно-аддитивные свойства, применяемые в физико-химическом анализе, обычно являются псевдомольными, поскольку для определения истинной молекулярной массы жидкой смеси (XXVI.4) необходимы данные о равновесной концентрации компонентов и продукта (продуктов) присоединения. Определение же этих величин в двойных жидких системах, как будет показано в разделе 5 этой главы, представляет весьма сложную задачу. Далее под термином мольные свойства , за исключением оговоренных случаев, будем принимать именно псевдомольные свойства. [c.381]

По этому поводу основатель физико-химического анализа акад. Н. С. Курнаков в своем докладе на Менделеевоком съезде в 1935 году сказал в настоящее время мы должны с полным удовлетворением признать, что особые точки Д. И. Менделеева были полвека тому назад первыми представителями сингулярных секущих элементов в равновесных системах . [c.17]

Курнаков особенно подчеркивает значениг геометрического метода в физико-химическом анализе. Он говорит наиболее характерной особенностью физико-химического анализа является применение геометрического метода для изз чения соотношений между составом и свойством равновесных систем . По поводу формулировки содержания физико-химического ана- иза А. К. Бабко в своей монографии пишет недостаточно подчеркивается, что физико-химический анализ достигает своей цели путем изучения равн овесий в системе, а не путем исследования отдельных продуктов реакции. Излишне подчеркивается значение геометрического метода . [c.414]

Данные физико-химического анализа подтверждают наличие в системе 2nSd — dSb непрерывного ряда твердых растворов для равновесных сплавов и наличие эвтектики при недостаточном отжиге. [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология