Слайд 2Определение
Фазу определяют как состояние материи, которое «повсюду однородно не только по
химическому составу, но и по физическому состоянию»
Слайд 3Равновесие перехода вещества из одной фазы в другую без изменения химического
состава называется фазовым равновесием.
плавление
твердое вещество жидкость
кристаллизация
Слайд 4
Фазовое равновесие является динамическим, т.е. скорость прямого процесса равна скорости обратного
процесса. Энергия Гиббса равна нулю. (∆G=0)
Слайд 5Правило фаз.
Согласно правилу фаз, числа степеней свободы С, фаз Ф,
независимых компонентов К и внешних условий n, влияющих на равновесие, взаимосвязаны соотношением:
С + Ф = К + n
Слайд 6Компонент — это однородная по химическим свойствам часть термодинамической системы, которая
может быть выделена из неё.
Слайд 7Например, система из аммиака, хлороводорода и хлорида аммония состоит из трех
компонентов и двух независимых компонентов, так как один из компонентов можно определить по реакции:
NH3 + HCl = NH4+*Cl-
Слайд 8Числом степеней свободы С называется число внешних условий, которые можно изменять
в определенных пределах без изменения числа и вида фаз.
На фазовое равновесие обычно влияют температура и давление, в этом случае n = 2 и правило фаз можно переписать в виде:
С + Ф = К + 2
Слайд 9Правило справедливо при соблюдении следующих условий:
фазы имеют достаточно большие размеры, так
что поверхностными явлениями можно пренебречь;
поверхности раздела фаз проницаемы для всех компонентов системы в любых направлениях.
Слайд 10С = О (безвариантная система) определяет возможное число фаз Ф в
равновесной системе, составленной из данного числа независимых компонентов К.
При С = 1 (моновариантная система) один из параметров состояния системы можно изменять, тогда другие параметры состояния полностью зависят от первого.
При С = 2 (бивариантная система) изменять независимо можно два параметра состояния, а все остальные параметры состояния полностью зависят от этих двух и т. д.
Слайд 11Для изучения фазового равновесия в термодинамических системах используется так называемая фазовая
диаграмма. Это обычная диаграмма состояния (графическое изображение соотношений между параметрами состояния), но построенная в координатах, позволяющих определить условия устойчивости фаз и фазового равновесия.
Физико-химический анализ
Слайд 13Линия АО называется линией сублимации (возгонки);
Линия ВО соответствует линии плавления;
Кривая
СО - линия испарения.
В тройной точке О система нонвариантна (С = 1 + 2 - 3 = 0), что характеризуется фиксированными значениями давления и температуры. Точка О для воды имеет следующие координаты: Т = 273,16 К, p = 610,5 Па.
Слайд 14Для определения фазового состава сплава, знание которого необходимо для понимания его
структуры и свойств, используются методы физико-химического анализа. С его помощью изучается зависимость свойств (электропроводность, температура кристаллизации, плотность, вязкость и др.) от состава, обычно выражаемые в виде диаграмм «состав – свойство».
Слайд 15Диаграммы состояния для сплавов, образующих механические смеси индивидуальных компонентов.
Слайд 16Линия AEB на диаграмме называется линией ликвидуса
Точка Е с координатами
ω(Pb) = 83 % и ТЕ = 2460С − точка эвтектики.
Линия KEL – линия солидуса
Слайд 17Диаграмма состояния для сплавов, образующих химические соединения, называемые интерметаллидами.
Слайд 18ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ
Слайд 19Основные положения
Растворение – это физико-химический процесс.
Физическая сторона – растворяющее вещество теряет
свою структуру, разрушается.
Химическая сторона – растворяемое вещество взаимодействует с растворителем- сольватация- образуются сольваты, если растворение идет в воде, то процесс называется гидратацией - образуются гидраты.
Слайд 20
Теплотой или энтальпией растворения – называется количество теплоты, которое выделяется или
поглощается при растворении.
Слайд 21Что происходит при растворении?
а) разрушение структуры растворенного вещества, т.е. фазовый переход
ΔНфп
ΔНфп > 0 тепло затрачивается
NaClтв = Na+ + Cl– ΔH>0 ΔS>0
Слайд 23
в) ΔHраст = ΔHфп + ΔНгидр
Если ΔHфп > ΔНгидр – то процесс эндотермический,
Если ΔHфп
Слайд 24Энтропия растворения
Энтропия растворения твердых и жидких веществ всегда больше нуля
ΔS>0
Энтропия растворения газов ΔS<0
Слайд 25Энергия Гиббса
ΔGраств=ΔНраств+Т·ΔSраств
ΔGраств
Слайд 26
Насыщенный раствор – это раствор который находится в равновесии с растворяющимся
веществом.
Слайд 28
Идеальные растворы – это такие растворы, образование которых происходит без изменения
объема и теплового эффекта.(ΔH=0, ΔV=0), лишь за счет увеличения энтропии.
Идеальные растворы – это растворы, в которых пренебрегают межмолекулярным взаимодействием.
Слайд 29
В идеальных растворах частицы растворенного вещества находятся на большом расстоянии друг
от друга и их взаимное влияние можно исключить, а растворитель практически не меняет своих свойств.
Слайд 30
Разбавленные растворы приближаются к идеальным.
Из реальных растворов разбавленные растворы неэлектролитов могут
по своим свойствам приближаться к идеальным.
Слайд 31
Растворы не проводящие электрический ток называются неэлектролитами.
Слабые электролиты в растворе не
диссоциируют на ионы.
Слайд 32
Некоторые физические свойства растворов неэлектролитов зависят только от концентрации частиц растворенного
вещества и природы растворителя и не зависят от природы растворенного вещества. Эти свойства называются коллигативными свойствами.
Слайд 33
К коллигативным свойствам относятся следующие:
Понижение давления паров растворителя над раствором
Повышение температуры кипения, понижение температуры затвердевания
Осмотическое давление
Слайд 341. Понижение давления паров растворителя над раствором
Согласно, первому закону Рауля –
относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором пропорционально молярной доле растворенного вещества в растворе
Слайд 35
Р0 – давление насыщенного пара над чистым растворителем;
N – молярная доля
растворенного вещества в растворе.
Слайд 362а. Повышение температуры кипения
Второй закон Рауля:
а) Повышение температуры кипения ΔТкип раствора
пропорционально моляльной концентрации раствора
Слайд 37
Екип – это моляльная константа повышения температуры кипения растворителя или его
эбуллиоскопическая константа, которая зависит от природы растворителя.
Екип приведена в справочниках.
Слайд 382б. Понижение температуры затвердевания растворов
Второй закон Рауля:
б) Понижение температуры затвердевания
растворов пропорционально моляльной концентрации раствора
Слайд 39
Кзатв – это моляльная константа понижения температуры затвердевания или криоскопическая константа
(длярастворителя).
Слайд 40ПРИМЕР
Вычислить температуру затвердевания раствора состоящего из 100 гр этиленгликоля С2Н6О2 (М=62)
и 900 граммов воды, Кзатв=1,86.
Слайд 413. Осмотическое давление
Раствор представляет собой однородную систему.
Частицы растворенного вещества и
растворителя находятся в беспорядочном тепловом движении и равномерно распределяются по всему объему раствора.
Слайд 42
Молекулы растворителя и растворенного вещества будут диффундировать преимущественно в том направлении,
где их концентрация ниже.
Такая двухсторонняя диффузия приведет к выравниванию концентраций и С1=С2.
Слайд 43
Однако диффузия бывает односторонней, если растворы разделить полупроницаемой перегородкой, пропускающей только
молекулы растворителя.
При этом условии, что С2>С1 молекулы растворителя с большей скоростью будут диффундировать в направлении С1⇒С2 и объем раствора с концентрацией С2 несколько возрастет. Такая односторонняя диффузия называется осмосом.
Слайд 44
Для количественной характеристики осмотических свойств вводится понятие осмотического давления.
Осмотическое давление
– это такое давление, которое нужно приложить, чтобы осмос прекратился. .
Слайд 45
Вант –Гофф предложил, что для осмотического давления можно применять уравнение состояния
Слайд 46
СМ – молярная концентрация раствора. Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются
Слайд 47ПРИМЕР:
Вычислить осмотическое давление при 270 С раствора сахара С12Н22О11 (М=342) 1
литр которого содержит 91г сахара.