химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

ует считать однокомпонентной, так как брутто-состав той и другой фазы соответствует 100 % NH4CL

2. Карбонат кальция, частично разложившийся при высокой температуре на оксиды кальция и углерода(IV). В этой системе три вещества (СаСОз, СаО и С02) образуют три фазы: две твердых (СаСОз и СаО) и одну газовую (СОг). Здесь мы должны принять два компонента, так как достаточно двух веществ (С02 и СаО), чтобы выразить состав каждой фазы: газовая фаза — 100 % С02; твердая фаза — оксид кальция—100% СаО; твердая фаза — карбонат кальция — 50 % С02 и 50 % СаО.

Уравнения типа = ц\2); ц^ — цТ могут быть составлены для каждой пары фаз, а именно: для фаз 1—2, 2—3, 3—4, (г—1)—г, где г—число различных фаз в системе. Всего таких пар будет г— 1, а число уравнений указанного типа для системы будет (г— l)k. Так как химические потенциалы всех компонентов являются в каждой фазе функцией состава фазы, т. е. концентраций компонентов в фазе, а также температуры и давления, то эти (г—\)k уравнений связывают между собой концентрации компонентов во всех фазах, а также температуру и давление. Число концентраций в каждой фазе следует считать на единицу меньшим числа компонентов {k—1), так как нас интересуют сейчас лишь относительные концентрации компонентов. По этой причине можно концентрацию одного из компонентов или сумму концентраций всех компонентов в каждой фазе принять за единицу. Обычно принимают второе условие, т. е. выражают концентрацию в виде молярных долей (мол. доли) хс

с. п.

х~ i i . (1.125)

Следовательно, общее число переменных концентраций (мол. долей) во всех фазах системы будет {k— 1)г.

Найдем теперь число независимых переменных, определяющих состояние системы. Переменными, характеризующими состояние системы, кроме температуры и давления, мы можем считать концентрации компонентов во всех фазах. Таким образом, всего переменных будет (k— 1) г -f- 2. Не все эти переменные являются независимыми, так как их связывают, как мы

видели, (г—\)k уравнений типа jx^11 == (л^2*- Число независимых переменных, или вариантность системы f, получится, если мы из общего числа переменных вычтем число связывающих их уравнений:

/ = (6 — 1)г + 2 — (г — \)k

или

f = k + 2 - г. (1.126)

Это уравнение, введенное Гиббсом, есть уравнение правила фаз Гиббса. Оно имеет большое значение в химии, так как является систематизирующим принципом при рассмотрении равновесий в сложных системах, значительно облегчающим изучение свойств таких систем, Например, оно позволяет сразу дать

Б4 однозначный ответ на долгое время остававшийся спорным вопрос: зависит ли растворимость твердых веществ в жидкостях только от температуры или также н от давления? В этой системе две фазы (жидкий раствор и твердое вещество) и два компонента (растворитель и растворяемое вещество). Следовательно: f = 2-\~ 2—2 = 2, т. е. система дивариантна, и, следовательно, концентрация насыщенного раствора (растворимость) зависит от двух независимых переменных — температуры и давления.

Из правила фаз следует, что равновесная система, содержащая k компонентов, не может состоять более чем из (k-\-2) фаз. Если система простая (однокомпонентная), то .максимальное число равновесных фаз может быть три (например, жидкость—пар — твердое тело или жидкая фаза — две твердые полиморфные модификации).

На основании правила фаз различают следующие типы равновесных систем:

нонвариантные (f = 0; г — k + 2); моновариантные (f = 1; г = k + 1); дивариантные (f = 2; г = k); тривариантные (f = 3; г = к— I) и т. д.

Свойства нонвариантных систем могут быть графически изображены точкой на координатной плоскости (в качестве координат можно взять любые два свойства системы). Свойства моновариантных систем можно изобразить кривой на координатной плоскости, дивариантных — поверхностью в трехмерном пространстве.

1.7. УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ МАТЕРИАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 1.7.1. Общие положения

Особый интерес представляют равновесия гомогенных, т. е. однофазных систем. По аналогии с механикой обычно различают устойчивое и неустойчивое равновесие. Если равновесие устойчиво, то система, выведенная из него путем некоторого внешнего воздействия на нее, вновь возвращается в исходное состояние, как только это воздействие будет прекращено. Если равновесие неустойчиво, то система, выведенная из него, продолжает все дальше самопроизвольно отклоняться от этого состояния до тех пор, пока она не придет в новое, теперь уже устойчивое, равновесие.

Равновесие может быть трех типов.

Система, устойчива относительно сколь угодно больших изменений состояния, называется стабильной (абсолютно устойчивой).

Система возвращается в исходное состояние, если нарушение ее состояния было небольшим, но необратимо изменяет свое состояние при более значительном смещении; такое состояние системы называют метастабильным. Примерами метастабильных однородных систем являются переохлажденный пар, перегретая жидкость, пересыщенный раствор. При внесении «затравки» в такую фазу, она разделяется на две фазы. Образовавшаяся двухфазная система является стабильной, в отличие от мета-стабильной однофазной системы.

Система переходит в новое состояние (гетерогенное) при любом сколь угодно малом нарушении ее состояния. Такая система называется лабильной или абсолютно неустойчивой. Лабильное состояние может осуществляться лишь как мгновенное переходное состояние в непрерывном процессе, который протекает в системе.

I.7.2. Закрытые системы

Под закрытыми системами понимаются такие, в которых отсутствует обмен материальными частицами с внешней средой (системы с постоянными массами). Такая система может обратимо или необратимо взаимодействовать с внешней средой посредством процессов теплопереноса, или совершая работу того или иного вида против внешних сил. Кроме того, внутри такой системы возможно перераспределение вещества между ее частями, например, однородная система может разделиться на две (или больше) сосуществующие фазы. При этом в системе в целом общая масса вещества не изменится. Отдельные фазы такой системы можно рассматривать как системы открытые. К закрытым системам можно применять общие уравнения термодинамики типа (I. П5) или (I. П5а), но в них нужно считать все величины п{п\,П2, nk) постоянными, а величины dm = 0.

Рассматривая состояние какой-либо материальной системы, мы считаем, как уже упоминалось, что в системе имеется равновесие между любыми ее частями, а также с внешней средой при заданных условиях. Уравнение (1.39) представляет собой одну из формулировок принципа равновесия Гиббса закрытой материальной системы, находящейся в адиабатической изоляции от внешней среды, а уравнение (I. 45)—другую его формулировку (для других условий). Равноценные условия равновесия можно сформулировать и с помощью других характеристических функций.

Рассмотрим детально условия устойчивости однородной закрытой материальной системы, т. е. условия, при которых состояние системы в виде одной фазы является более устойчивым, чем состояние ее в виде двух сосуществующих фаз. К любому бесконечно малом

страница 17
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
поселки на новой риге до
обучение садовый дизайн
Установка и замена автостекол на Peterbild
купить билеты на алексея брянцева в москве 2017 афиша

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)