- •1. Равновесие в гетерогенных системах. Основные понятия.
- •2. Правило фаз Гиббса.
- •3. Однокомпонентные системы. Диаграмма состояния однокомпонентной системы.
- •4) Уравнение Клайперона-Клаузиуса
- •5) Диаграмма состояния двухкомпонентных систем с простой эвтектикой.
- •6. Диаграмма плавящаяся конгруэнтно.
- •7. Диаграмма плавящаяся инконгруэнтно.
- •8. Диаграмма с ограниченной растворимостью в твердом состоянии.
- •9. Диаграмма с неограниченной растворимостью в твердом и жидком состоянии.
- •10. Диаграмма с ограниченной растворимостью в жидком состоянии.
- •11.Растворы. Общие понятия. Основные задачи, решаемые термодинамикой растворов.
- •12.Парциальные молярные величины. Уравнение Гиббса-Дюгема.
- •13. Идеальные растворы и их характеристика.
- •14. Давление насыщенного пара компонента над раствором. Закон Рауля.
- •15. Растворимость газа в жидкостях. Закон Генри.
- •16. Предельно разбавленные растворы.
- •17. Отклонение от закона Рауля.
- •18. Дисперсионные системы. Основные понятия и классификация.
- •19.Свободная поверхностная энергия и поверхностное натяжение.
- •20. Методы определения поверхностного напряжения.
- •21.Смачивание. Работа когезии и отгезии.
- •22. Пав. Адсорбция на границе раздела жидкость - газ.
- •24.Адсорбция на твердых адсорбентах. (Уравнение Френдлиха – нет.)
11.Растворы. Общие понятия. Основные задачи, решаемые термодинамикой растворов.
Растворы относятся к дисперсным системам. С точки зрения физ-химии к дисперсным системам относиться системы, в которых атомы одного компонента равномерно распределены среди атомов другого компонента. Дисперсные системы можно классифицировать по размеру частиц. К растворам относятся системы, размеры частиц которых от 10-7 см и меньше. Раствор дисперсная система молекулярной степени раздробленности.
Особенность растворов: можно произвольно менять состав в достаточно широких пределах. Растворы классифицируют по агрегатному состоянию: растворы бывают жидкие, газ, твердые
1.( газ-газ, газ-твердые, газ- жидкие ).
2.(жидкие -газ, жидкие - твердые, жидкие - жидкие ).
3.(жидкие -твердые, твердые - твердые, газ - твердые ).
Особенности: 1. молекулярная степень раздробленности, 2. равномерное распределение компонентов раствора друг в друге. 3. наличие взаимодействий между компонентами раствора. Компоненты в растворе теряют свою индивидуальность.
Основные задачи растворов термодинамике: установление зависимости равномерных свойств раствора от состава и свойств компонентов, т.е. термодинамические свойства растворов зависят от термодинамических параметров(давление, температура, объем, состав раствора).
Состав раствора – число моль от n1 до ni. Состав задается через концентрацию, т.е. это относительное количество одного компонента по отношению к массе или объему другого компонента.
1)ω=mраств в-ва/mр-ра*100%
2)Молярная концентрация растворенного вещества. Cв=nв/Vр-ра=mв/Mв*Vр-ра (моль/л)
3) Сэк(В)= nэк(в)/Vр-ра= mв/Mэк(в)*Vр-ра (моль/л)
1)Сm(В)= nв/mр-ля= mв/Mв*mр-ля (моль/кг)
2)Xв=nв/(nв+nр-ля)
3)T=mв-ва/Vр-ра (г/см3)
12.Парциальные молярные величины. Уравнение Гиббса-Дюгема.
Математической основой для решения основной задачи термодинамики растворов являеться теорема об однородных функциях.
Однородной функцией степени m от любого числа переменных называется функция, которая при умножении всех переменных на произвольную величину k умножается на величину km.
U(kx,ky,kz)= km U(x,y,z)
Из теоремы следует
x(∂U/∂x)+y(∂U/∂y)+z(∂U/∂z)=m*U(x,y,z)
Если m=1
x(∂U/∂x)+y(∂U/∂y)+z(∂U/∂z)=U (1)
Уравнение 1 для однородной функции первого порядка связывает изменение термодинамической функции с изменением величины термодинамических параметров. Экстенсивные свойства растворов при постоянном давлении и температуре являются однородными функциями первого порядка от массового количества раствора. Xобщсв-ва(S,H,G,F)
Xобщ=f(P,T,n1,n2...ni) ni – число моль в компонентах раствора
Рассмотрим двухкомпонентную систему образующую раствор при постоянном P, T.
dxобщ=(∂x/∂n1)dn1+(∂x/∂n2)dn2
(∂x/∂ni)=Xi nj=ni-1 Xi – парциальная молярная величина
Свойства i компонента в растворе.
Отношение бесконечно малого изменения свойств раствора при добавлении к нему бесконечно малого количества i –го компонента при постоянстве числа моль др. компонентов. Наибольшее значение имеет молярная парциальная величина энергии Гиббса.
(∂Gi/∂ni)nj=μi
Химический потенциал является парциальной молярной величиной.
Gi=μi-Tsi μi=μi-Tsi
Использование парциальных молярных величин для много компонентных систем сохраняется по форме между этими величинами, те же термодинамические соотношения, что и для однокомпонентных систем. Введение ПМВ позволяет применить к растворам весь математический аппарат термодинамики.
Уравнение Гиббса-Дюгема.
Уравнение задает взаимосвязь между ПМВ. Рассмотрим двухкомпонентную систему при постоянном T,P. dxобщ=x1dn1+x2dn2 (1)
Проинтегрируем 1 при условии постоянства составов.
x1, x2=const xобщ=x1n1+x2n2 (2)
Продифференцируем 2 уравнение.
dxобщ=x1dn1+n1dx1+x2dn2+n2dx2=( x1dn1+x2dn2 )+( n1dx1+n2dx2) (3)
Сравним 1 и 3:
n1dx1+n2dx2=0
n1dx1/(n1+n2)+n2dx2/(n1+n2)=0
∑X1dxi=0 x=x1x1+x2x2 xi=∑xixi
Уравнение Гиббса-Дюгема чаще используеться для определения величины химического потенциала.
X1dμ1+X2dμ2=0
Для многокомпонентных систем равенство давления, температуры, химического потенциала: всех компонентов в различных частях системы является условием термического и химического равновесия. При постоянном P, T величина химического потенциала характеризует стремление вещества покинуть данную фазу.
μi(р-р)<μi(пар) в-во в р-ре
μi(р-р)>μi(пар) в-во в парообраз составе
Уравнение Гиббса-Дюгема позволяет определить ПМВ одного компонента, если известна ПМВ другого. Данное уравнение связывает ПМВ с составом раствора. Существуют таблицы ПМВ