Bir komponentli tizimlar - Reja: Fizik-kimyoviy tahlilning mohiyati

2. Bir komponentli tizimlar
Bunday tizimning misoli suv holatining diagrammasi. Bir komponentli tizimdagi moddaning holati uchta parametr bilan belgilanadi: P, V, T; 2 parametr mustaqil. Bir komponentli tizimlarning diagrammalarini tekislikda hajmning koordinata tekisligiga proektsiyasi sifatida tasvirlash mumkin P, T.
Xona haroratiga yaqin haroratda suv uchta agregat holatida (muz, suyuqlik, bug') mavjud bo'lishi mumkin. O'zaro o'tish mumkin. Diagramma uchta chiziq bilan uchta maydonga bo'linadi. Har bir maydon bir fazaning mavjudligiga mos keladi.
9.1-rasm. Suv holati diagrammasi
|
AOB muhit bir fazali tizimga mos keladi (тв)
BOC maydoni bir fazali tizimga mos keladi (ж)
AOC maydoni bir fazali tizimga mos keladi (bug')
BO egri chizig'i – тв-ж 2 fazalarining muvozanat egri chizig'i va boshqalar.
I turdagi fazaviy o'tish T va P doimiyligida sodir bo'ladigan va entropiya va hajmning keskin o'zgarishi bilan birga keladigan o'tishlar deb ataladi.
|
Erkinlik darajalari sonini hisoblaylik. Bir fazaga tegishli har qanday maydonda 1-nuqtani olsak:
F=k+2-z F=1+2-1=2
1-nuqtada bir vaqtning o'zida ham T, ham P ni fazalar sonini o'zgartirmasdan o'zgartirishingiz mumkin, ya'ni maydondan tashqariga chiqmasdan.
Ikki fazaning muvozanatiga mos keladigan egri chiziqlarda 2-nuqtani olsak
F=k+2-z F=1+2-2=1
Egri chiziqda muvozanatni (fazalar sonini) o'zgartirmasdan P yoki T ni o'zgartirish mumkin.
O nuqtasi - uchtali nuqta (muvozanatdagi uch faza)
F=1+2-3=0
Uch faza yagona mumkin bo'lgan sharoitlarda muvozanatda bo'lishi mumkin:
Т = 0,0076 оС va Р = 4,579 мм.рт.ст.
Klauzius-Klapeyron tenglamasi
Holat diagrammasidagi AO, BO va CO egri chiziqlarining borishi to'yingan bug ' bosimining haroratga bog'liqligini ko'rsatadigan Klauziys-Klapeyron tenglamasi bilan tavsiflanadi:
Bu erda: ΔH ф.п. - fazali o'tishning molyar issiqligi; Tф.п. - fazali o'tish harorati; V2 va V1 – yakuniy va boshlang'ich holatlardagi moddaning mol hajmlari.
Keling, ushbu tenglamani tahlil qilaylik.
1. Erish (BO egri chiziq), Hф.п. 0
1) V2 V1 Vж Vтв 0
> 0, yani bosimning oshishi bilan harorat ko'tariladi;
2) Vж Vтв 0 (H2O, vismut)
< 0, yani bosimning oshishi bilan harorat pasayadi.
Bug'lanish, sublimatsiya, Hвозг. 0,Hисп. 0
V2 V1 Vпар Vтв (возг.) >0; Vпар Vж (исп.)>0, unda
> 0, yani bosimning oshishi bilan harorat ko'tariladi.
Vпар Vж (Vтв ) uchun Klauziys-Klapeyron tenglamasida kondensatsiyalangan fazalar hajmini e'tiborsiz qoldirish mumkin. Keyin olamiz:
Agar gaz ideal deb hisoblansa, unda 1 mol toza modda uchun
Biz o'zgaruvchilarni ajratamiz va sublimatsiya yoki bug'lanish issiqligi keng harorat oralig'ida const ga teng bo'lishi sharti bilan integrallashtiramiz:
Olingan tenglama integral shaklda Klauzius-Klapeyron tenglamasidir.
Yuqorida muhokama qilingan suv holati diagrammasi eng oddiy hisoblanadi. Ko'pgina diagrammalar sezilarli darajada murakkab. Bu juda ko'p moddalarga xos bo'lgan polimorfizm hodisasi bilan bog'liq. Polimorfizm - zarrachalarning turli xil fazoviy joylashuvi va ular orasidagi bog'lanishlarning tabiati tufayli ularning tarkibiy qismlari bo'lgan zarrachalarning o'ziga xosligiga qaramay, ularning fizik va kimyoviy xossalari bilan farq qiladigan turli xil kristalli modifikatsiyalarda mavjud bo'lish qobiliyati.
Moddada polimorfizmning mavjudligi holat diagrammasini murakkablashtiradi, chunki diagrammadagi har bir modifikatsiya bir o'zgaruvchan muvozanat chiziqlari va fazalar mavjudligi maydonlariga mos keladi.
Oltingugurt holatining diagrammasini ko'rib chiqing (rasm. 9.2), qattiq holatda ikkita kristalli modifikatsiyaga ega — rombik va monoklinik.
Qattiq rombik oltingugurt mavjud bo'lgan hududlar ikki fazali muvozanat chiziqlariga tutashgan maydonga to'g'ri keladi DA, AB va BE.
9.2 rasm. Р – Т oltingugurt holati diagrammasi
|
Egri chiziq DA haroratga qarab rombik oltingugurt ustidagi bug ' bosimining o'zgarishini tavsiflaydi, egri chiziq AB — bosimning o'tish haroratiga ta'siri.
Monoklinik oltingugurtning yashash maydoni chiziqlar bilan cheklangan ikki fazali
muvozanat: AB, AC
va BC.
|
AC egri chizig'i haroratga qarab monoklinik oltingugurt ustidagi bosimning o'zgarishini, BC egri chizig'i esa bosimga qarab monoklinik oltingugurtning erish nuqtasining o'zgarishini tavsiflaydi. 392 K da monoklinik oltingugurt eriydi va CF egri chizig'i suyuq oltingugurt va uning bug'lari muvozanatiga mos keladi.
Rombik oltingugurtni haddan tashqari qizdirish mumkin, keyin u monoklinik oltingugurtga o'tmasdan 385 K da eriydi, agar haddan tashqari qizib ketgan monoklinik oltingugurtning eritmasi tezda sovutilsa, u holda 392 K da oltingugurtning qattiqlashishi sodir bo'lmasligi mumkin va o'ta sovutilgan eritma 385 K da rombik oltingugurt shaklida qattiqlashadi (O nuqta). OB chizig'i-haddan tashqari qizib ketgan rombik oltingugurtning erish egri chizig'i. Bu oltingugurtning barqaror holati va bu holatga mos keladigan chiziqlar metastabil bir o'zgaruvchan muvozanat chiziqlari (rasmda.9.2 ular nuqta chiziqlar bilan ko'rsatilgan).
OC egri chizig'i super sovutilgan suyuq oltingugurt ustidagi bug 'bosimini, OA — haddan tashqari qizib ketgan rombik oltingugurt ustidagi bug' bosimi egri chizig'ini tavsiflaydi.
Xuddi shu diagrammada barqaror fazalar uchun (A, B, C) va metastabil fazalar uchun (O nuqta) bitta o'zgaruvchan muvozanatga javob beradigan uchta uchlik nuqta mavjud.:
* A nuqta-qattiq rombik oltingugurt тверд qattiq monoklinik oltingugurt пар bug;
* B nuqtasi-qattiq rombik oltingugurt qattiq monoklinik oltingugurt жид suyuq oltingugurt;
* C nuqta-qattiq monoklinik oltingugurt жид suyuq oltingugurt пар bug;
* O nuqtasi-haddan tashqari qizib ketgan rombik oltingugurt пере o'ta sovutilgan suyuq oltingugurt пар bug'.
|