- •Вопрос 12
- •Вопрос13
- •Вопрос14.
- •X. Кристаллизация растворов.
- •XI. Кипение растворов.
- •Вопрос15
- •Вопрос16 фазовые равновесия
- •Основные понятия и определения
- •Правило фаз для однокомпонентной системы
- •Вопрос17.
- •Вопрос18.
- •Вопрос19.
- •2.1 Скорость химической реакции
- •Вопрос 20. Порядок химической реакции
- •[Править]Реакция нулевого порядка
- •[Править]Реакция первого порядка
- •[Править]Реакция второго порядка
- •[Править]Молекулярность реакции
- •Вопрос21.
- •Вопрос22.
- •6.1.5. Энергия активации
- •Вопрос23
- •Вопрос 24.
- •Вопрос 25.
- •Вопрос28.
- •Вопрос33.
- •Вопрос32. Электродные потенциалы
- •Потенциометрическое титрование
- •Вопрос33. Таким образом, для осуществления электрохимической реакции необходима некоторая система - электрохимическая цепь (рис. 2). Существенные элементы такой системы:
Правило фаз для однокомпонентной системы
Для однокомпонентной системы (К=1) правило фаз записывается в виде
С = 3 – Ф
Если Ф=1, то С=2, говорят, что система бивариантна; Ф=2, то С =1 , система моновариантна; Ф = 3, то С =0 , системанонвариантна.
Соотношение между давлением (Р), температурой (Т) и объемом (V) фазы можно представить трехмерной фазовой диаграммой. Каждая точка (ее называют фигуративной) на такой диаграмме изображает некоторое равновесное состояние. Обычно удобнее работать с сечениями этой диаграммы плоскостью Р – Т (при V=const) или плоскостью Р – V (при T=const). Разберем более детально случай сечения плоскостью Р – Т (при V=const). В качестве примера рассмотрим фазовую диаграмму воды на рисунке 2.4.
Рис.2.4. Диаграмма состояния воды
Она составлена из 3 фазовых полей - областей различных (Р,Т) - значений, при которых вода существует в виде определенной фазы - льда, жидкой воды или пара. Эти фазовые поля разделены 3 граничными кривыми.
Кривая АВ - кривая испарения, выражает зависимость давления пара жидкой воды от температуры (или, наоборот, представляет зависимость температуры кипения воды от давления). Другими словами, эта линия отвечает двухфазномуравновесию (жидкая вода) ↔ (пар), и число степеней свободы, рассчитанное по правилу фаз, составляет С = 3 – 2 = 1. Такое равновесие называют моновариантным. Это означает, что для полного описания системы достаточно определить только одну переменную - либо температуру, либо давление, так как для данной температуры существует только одно равновесное давление и для данного давления - только одна равновесная температура. При давлениях и температурах, соответствующих точкам ниже линии АВ, жидкость будет полностью испаряться, и эта область является областью пара. Для описания системы в данной однофазной области необходимы две независимые переменные (С = 3 – 1 = 2): температура и давление.
При давлениях и температурах, соответствующих точкам выше линии АВ, пар полностью сконденсирован в жидкость (С = 2). Верхний предел кривой испарения AB находится в точке В, которая называется критической точкой (для воды 374°С и 218 атм). Выше этой температуры фазы жидкости и пара становятся неразличимыми (исчезает четкая межфазная граница жидкость/пар), поэтому Ф=1.
Линия АБ - эта кривая возгонки льда (иногда ее называют линией сублимации), отражающая зависимость давления водяного пара надо льдом от температуры. Эта линия соответствует моновариантному равновесию (лед) ↔ (пар) (С=1). Выше линии АС лежит область льда, ниже - область пара.
Линия АГ - кривая плавления, выражает зависимость температуры плавления льда от давления и соответствуетмоновариантному равновесию (лед) ↔ (жидкая вода). Для большинства веществ линия АГ отклоняется от вертикали вправо, но поведение воды аномально: жидкая вода занимает меньший объем, чем лед. На основании принципа Ле Шателье можно предсказать, что повышение давления будет вызывать сдвиг равновесия в сторону образования жидкости, т.е. точка замерзания будет понижаться.
Исследования, проведенные Бриджменом для определения хода кривой плавления льда при высоких давлениях, показали, что существует семь различных кристаллических модификаций льда, каждая из которых, за исключением первой, плотнее воды.
Тройная точка воды А (точка, отражающая равновесие трех фаз - жидкости, льда и пара) в отсутствие воздуха находится при 0,0100°С и 4,6 мм рт.ст. Число степеней свободы С=3–3=0 и такое равновесие называют нонвариантным. В присутствии воздуха три фазы находятся в равновесии при 101,3 кПа (1 атм = 760 мм.рт.ст.) и при 0°С. Понижение тройной точки на воздухе вызвано следующим причинами: 1) растворимостью воздуха в жидкой воде при 1 атм, что приводит к снижению тройной точки на 0,0024°С; 2) увеличением давления от 4,6 мм рт.ст. до 1 атм, которое снижает тройную точку еще на 0,0075°С.