Равновесие в гетерогенной системе (правило фаз)

Общее условие фазовых равновесий. Равновесия в гетерогенных системах, в которых не происходит химического взаимодействия между компонентами, а имеют место лишь фазовые переходы, т. е. процессы перехода компонентов из одной фазы в другую (или в другие), называются фазовыми равновесиями. Рассмотрим сначала общее условие равновесия в гетерогенных системах, правило фаз и некоторые другие вопросы, относящиеся к любым случаям гетерогенных равновесий (как фазовым, так и химическим). Температуру и давление будем считать постоянными и одинаковыми для всех частей равновесной системы. [c.242]

Фазовые равновесия в гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса. Гетерогенными фазовыми равновесиями называются равновесия, устанавливающиеся в физических процессах перехода веществ из одной фазы (простой или смешанной) в другие фазы (простые или смешанные). Такие равновесия наблюдаются при кипении жидкости под постоянным давлением (жидкость пар), плавлении кристаллов (твердое жидкость), при выделении кристаллов из насыщенного раствора соли (жидкость—твердое—пар) и т. д. Термодинамическое равновесие в гетерогенных системах характеризуется сколь угодно длительным сосуществованием нескольких фаз в условиях постоянства давления и температуры при этом концентрации веществ в каждой фазе и парциальные давления не изменяются, т.е. = О, и [c.156]

Фазовые равновесия в гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса. Гетерогенными фазовыми равновесиями называются равновесия, устанавливающиеся в физических процессах перехода веществ из одной фазы (простой или смешанной) в другие фазы (простые или смешанные). Такие равновесия наблюдаются при кипении жидкости под постоянным давлением (жидкость пар), плавлении кристаллов (твердое жидкость), при выделении кристаллов из насыщенного раствора соли (жидкость—твердое—пар) и т. д. Термодинамическое равновесие в гетерогенных системах характеризуется сколь угодно длительным сосуществованием нескольких фаз в условиях постоянства давления и температуры при этом концентрации веществ в каждой фазе и парциальные давления не изменяются, т.е. 1 i dn.i = О, и как показано в гл. VII, 8, химический потенциал любого компонента I во всех фазах а, р, у... одинаков, т. е. р, = = [У. =. ... В целом многофазная гетерогенная система в состоянии истинного равновесия имеет минимальное абсолютное значение изобарного потенциала. [c.156]

РАВНОВЕСИЕ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ. ПРАВИЛО ФАЗ ГИББСА [c.143]

Для вывода условий фазового равновесия ( 88) и правила фаз ( 89) мы для области невысоких давлений пара пользовались сопоставлением давления насыщенного пара данного компонента над разными фазами. Это свойство тоже характеризует способность его к выходу из данной фазы. Однако такой путь рассуждений является достаточным только для области невысоких давлений пара, когда к парам применимы законы идеальных газов и, следовательно, применимо ур. (VIH, 16). В общем же случае вместо давления следовало бы сопоставлять фугитивность насыщенного пара или, что является более общим, сопоставлять химические потенциалы. Можно показать, что для общего случая условием равновесия для всех фазовых переходов в любой гетерогенной системе является следующее [c.258]

Правило фаз Гиббса открыло эпоху в учении о химическом равновесии в гетерогенных системах и явилось теоретической основой для нового оригинального метода исследования систем — физико-химического анализа. Еще со времени алхимиков для определения состава и свойств различных химических веществ широко применяется препаративный метод исследования. С этой целью в необходимых случаях применяются выпаривание, кристаллизация, фильтрование, перегонка и возгонка, а чистоту вещества и его состав проверяют методами химического анализа. [c.166]

Правило фаз было выведено в предположении, что на фазы гетерогенной системы не наложено никаких дополнительных ограничений, кроме вытекающих из условий равновесия. Случай обратимых химических реакций мы только что рассмотрели. Здесь же мы обсудим ограничительные условия другого рода и в первую очередь остановимся на азеотропных системах. Как известно, для азеотропов характерно обязательное условие — равенство составов жидкости и пара. В случае бинарных азеотропов — это одно дополнительное условие, и, соответственно, двойная двухфазная азеотропная система имеет только одну степень свободы. Моновариантными системами окажутся и многокомпонентные азеотропы, так как условие равенства составов будет давать п — 1 дополнительных условий . Дополнительное разъяснение состоит в следующем азеотропная система ведет себя как моновариантная только в таких процессах, при которых сохраняется условие азеотропии. Если же условие азеотропии сохранять не требуется, то раствор азеотропного состава, находящийся в равновесии с паром, — это обычная двухкомпонентная двухфазная система. [c.20]

Гетерогенные системы, состоящие или из газа и капель жидкости, или из газа и взвешенных твердых частиц, называют соответственно туманом и дымом (пылью) и объединяют под одним общим названием аэрозоли [5]. Аэрозоли относятся к такой области равновесий многофазных систем, когда вследствие относительно большой развитой поверхности дисперсных частиц повышается роль их поверхностной энергии как отдельной степени свободы в уравнении для правила фаз Гиббса. Чем мельче взвешенные частицы в газе, тем [c.111]

Это правило по своей форме совпадает с правилом рычага в механике и под тем же названием широко применяется для определения масс сосуществующих фаз с помощью различных диаграмм, отражающих равновесия в гетерогенных системах. [c.195]

Равновесие в гетерогенных системах. Правило фаз [c.185]

Как и ранее, в качестве основных параметров гетерогенного равновеспя примем температуру, давление и концентрацию в различных фазах. Отметим сразу же, что среди указанных параметров состояния главную роль мы отводим температуре и концентрации, так как будем рассматривать в дальнейшем системы, образованные конденсированными фазами, для которых роль давления сравнительно невелика. Поэтому вариантность системь , определяемая при помощи правила фаз, в этих случаях снижена на единицу. Зная зависимость между параметрами состояния, можно не только определить состояние равновесия гетерогенной системы, но и предсказать характер фазовых превращений при изменении температуры, давления и концентрации в определенном направлении. [c.254]

Вариантность системы — число степеней свободы равновесной термодинамической системы. Из какого бы числа компонентов и фаз ни состояла гетерогенная система, условием равновесия между фазами в ней является то, что химический потенциал любого компонента должен быть одинаковым во всех фазах системы при постоянных температуре и давлении. Условия равновесия гетерогенной системы подчиняются правилу фаз Гиббса. Уравнение правила фаз Гиббса устанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз в данной равновесной системе [c.154]

Одним из наиболее общих законов, характеризующих равновесие в гетерогенных системах, выступает закон равновесия фаз, или правило фаз Гиббса (1876). [c.162]

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]

Настоящая книга представляет собой учебник по курсу физической химии для химических техникумов. В ней, кратко рассматриваются важнейшие свойства веществ в газообразном, жидком и кристаллическом состояниях, строение атомов и молекул, законы термодинамики и их применение к химическим процессам (термохимия, равновесия в гомогенных и гетерогенных системах), правило фаз,, свойства растворов, электрохимия, учение о скорости химических реакций, катализ, свойства веществ в коллоидном состоянии. [c.3]

Правило фаз, открытое в 1873 г. американским ученым В. Гиббсом, является следствием второго закона термодинамики и описывает условия равновесия в гетерогенных системах с любым числом компонентов. Это правило легко вывести, если учесть, что число степеней свободы — это, по существу, число переменных или параметров, которые остаются неопределенными при данном состоянии системы, поскольку их можно изменять, не меняя числа фаз. Вместе с тем в состоянии равновесия между параметрами устанавливаются жесткие связи, выражаемые определенным числом уравнений У. Если число уравнений меньше, чем число параметров П, то разность между ними, т. е. число неопределенных параметров, и есть число степеней свободы С. Таким образом, С = П—У. Кроме того, состояние равновесной, си-стемы определяется двумя внешними параметрами — температурой и давлением. Подсчет величин П и У приводит к важному уравнению [c.86]

Равновесие в гетерогенной системе (правило фаз) [c.77]

Фаза. Понятие фазы в скрытой форме было введено в науку Гиббсом в связи с выводом правила фаз. Последнее же выражает количественный термодинамический закон, всегда подтверждаемый опытом. Поэтому строгое определение понятия фазы может быть дано только при глубоком анализе тех физических предпосылок, которые лежат в основе вывода правила фаз. Большая заслуга в уточнении этого важнейшего понятия теории гетерогенных равновесий принадлежит Ван-дер-Ваальсу и А. В. Сторонкину. Обычно фазу определяют как однородную часть (имеется в виду однородность по составу и по физическому состоянию) гетерогенной системы, отделенную от других частей поверхностью раздела. Такое определение фазы, основанное лишь на внешнем, хотя и обязательном, признаке сосуществующих фаз, следует признать недостаточным. Недостаточность данного определения особенно очевидна, когда фаза находится в сложной системе в раздробленном состоянии. В этом случае вышеприведенное определение понятия фазы не позволяет дать ответ на вопрос, принадлежат ли дан-194 [c.194]

При термодинамическом обосновании правила фаз Гиббса (см. гл. 5) исходят из равенства химических потенциалов компонента в любой фазе гетерогенной системы. Например, химические потенциалы воды в кристаллогидрате, растворе и паре при равновесии равны между собой [c.12]

В гетерогенных системах могут протекать различные химические и физические превращения. Важно установить общие закономерности, которым подчиняются равновесия в таких сложных системах. Этой цели служит правило фаз. Учение о связи между свойствами сложных систем и их составом получило широкое развитие в СССР благодаря трудам академика Н. С. Курнакова. Одной из основ этого учения, называющегося физико-хи-мическим анализом, является правило фаз. [c.83]

Теоретической основой физико-химического анализа послужили классические работы Дж. В. Гиббса (1873—1876), в которых автор, исходя из обоих начал термодинамики, вывел основные законы, которым подчиняются равновесия в гетерогенных системах, образованных двумя или несколькими компонентами, дал понятие о фазах и компонентах и установил правило фаз. [c.265]

Выбор параметров, влияющих на равновесие данной гетерогенной системы, и условия равновесия определяются правилом фаз, полученным Гиббсом и независимо от него Д. П. Коноваловым (поэтому правило фаз часто называют правилом фаз Гиббса — Коновалова) число степеней свободы гетерогенной системе равно числу компонентов плюс два и минус число фан [c.164]

Число фаз, компонентов и степеней свободы для случая гетерогенной системы, находящейся в состоянии равновесия, связано простым уравнением, получившим название уравнения правила фаз [c.179]

Равновесие в гетерогенных процессах, определяющее равновесный выход продукта, зависит от температуры, давления и концентраций взаимодействующих веществ. Константы химического равновесия в каждой фазе гетерогенной системы вычисляют по уравнениям (П.5)— (П.30). Межфазное равновесие определяют иа основе закона распределения вещества и правила фаз (см. гл. VI). [c.47]

Применяя основной закон химического равновесия — зако действующих масс—к гетерогенным системам, В. Г. Нернс в 1889 г. сформулировал правило произведения растворимост) (см. гл. 4, 6), которое используют при решении задач, связанны с осаждением ионов в виде малорастворимых соединений, а такж с растворением малорастворимых осадков. Осаждение ионо) и переведение их в раствор являются важнейшими операциям) как качественного, так и количественного анализа. [c.84]

Существует несколько формулировок закона распределения для разных фазовых систем так, частные случаи закона распределения для равновесий в системе Ж — Г известны под названием законов Генри и Рауля. Равновесие фаз определяется правилом фаз. На основании правила фаз производят расчеты фазовых равновесий в различных гетерогенных системах и определяют количественный эффект изменения температуры, давления, концентрации реагентов. - [c.152]

Значительные осложнения при изучении окислительно-восстано-вительных свойств твердых редокситов связаны с большим временем достижения равновесия в системе редоксит - раствор медиатора. Время, необходимое для получения только одной точки на кривой титрования, может колебаться от нескольких часов [140] до нескольких суток [141] и даже недель [142, 143]. Однако и по истечении этого срока сложно сделать однозначное заключение о том, наступило равновесие для окислительно-восстановительной реакции между редокситом и медиатором или же установившийся потенциал является стационарным и определяется кинетическими факторами. Скорость установления равновесия в гетерогенной системе редоксит - раствор медиатора определяется скоростью химической реакции окисления-восстановления и диффузии медиатора к функциональным группам редоксита. Реакция окисления-восстановления редко является лимитирующей стадией. Как правило, стадия, определяющая скорость превращения в гетерогенной системе редоксит - раствор медиатора, -это диффузия [131]. Ускорить диффузионные процессы в редокс-полимерах можно созданием определенной структуры полимеров, [c.154]

Равновесие в гетерогенных системах. Правило Ле-Шателье применимо не только к гомогеннььм (однородным), но и гетерогенным (неоднородным) системам. Возьмем в качестве примера реакцию восстановления СО2, протекающую в топках, газогенераторах и домнах [c.129]

Число степеней свободы возрастает с увеличением числа компонентов и уменьшается с увеличением числа фаз. Поскольку число степеней свободы не может быть отрицательным, число фаз в равновесной системе не может превышать К + 2. Правило фаз было выведено американским физиком Дж. Гиббсом в 1876 г. Учение о фазах в дальнейшем было использовано в работах Я. Вант-Гоффа, Б. Ро-зебома, Н. С. Курнакова и других ученых и явилось основой изучения равновесий в гетерогенных системах. [c.323]

Гиббс рассмотрел общие закономерности, которым подчиняются равновесные системы, состоящие из любого числа компонентов,, и вывел в 1876 г. закон, олределяющий вариантность равновесной гетерогенной системы. Этот закон вошел в учение о гетерогенных равновесиях под названием правила фаз. [c.209]

Качественная характеристика гетерогенных многофазных систем, в которых совершаютя процессы перехода компонентов из одной фазы в другую (фазовые переходы), дается правилом фаз Гиббса. Это правило основано на втором законе термодинамики и относится только к системам, находящимся в состоянии истинного равновесия . Основными понятиями правила фаз являются фазы, компонент и степень свободы. [c.161]

Это уравнение выражает правило фаз. Из него следует, что число фаз при равновесии в любой гетерогенной системе не может быть больше, чем К- -2, поскольку чнсло степеней свободы С ие может быть меньще нуля. Таким образом, максимальное число фаз в однокомпонентной системе равно 3, как это уже было показано на примере диаграммы состояния воды. Так как при Ф=3 С = 0, то такую систему называют нонвариант-ной. Если число фаз уменьшается до двух, то С=1, и система называется моновариантпой. Наконец, при Ф = = 1 и С=2 система дивариантна. [c.80]

Прави.11о фаз — это основной закон равновесия сформулированный Гиббсом для гетерогенных снстеч. Правило фаз устанавливает взаимосвязь между числом фаз г, числом компонентов в системе п и числом ее teпeиeй свободы Ф [c.325]