Кріоскопічні і ебуліоскопічні сталі для деяких розчинників

Розчинник	Кк, град/моль	Ке, град/моль
Вода	1,86	0,52
Бензол	5,12	2,64
Оцтова кислота	3,90	2,93
Етанол	-	1,23

7. Фазові переходи. Фазова рівновага

В даній темі розглядаються закономірності переходу речовини з однієї фази до іншої. Знання цих закономірностей необхідне, наприклад, при розробці оптимальних умов зберігання товарів, для застосування фізико-хімічних методів, зокрема методу екстракції, при оцінці якості продовольчої сировини та товарів.

Процеси, що відбуваються в природі та промисловості, можуть супроводжуватись переходом речовини з одного агрегатного стану в інший. Такі процеси називають фазовими переходами. Розглянемо основні фазові переходи.

Випаровування – перехід рідини в газоподібний стан.

Конденсація – перехід речовини із газоподібного стану в рідкий.

Сублімація – перехід речовини із твердого стану в газоподібний.

Десублімація – перехід речовини із газоподібного стану в твердий.

Плавлення – перехід речовини із твердого стану в рідкий.

Кристалізація – перехід речовини із рідкого стану в твердий.

• Складові частини системи (компоненти)

Компонент – це індивідуальна хімічна речовина, що міститься в системі, може бути виділена з неї і може існувати окремо.

Наприклад, компонентами водного розчину натрій хлориду є вода і натрій хлорид. Іони натрію і хлору не можуть вважатися компонентами, так як вони не існують як окремі речовини.

Будь-які системи складаються з певної кількості індивідуальних речовин - складових частин системи. Наприклад, водний розчин сульфату натрію і сульфату калію складається з трьох складових частин: води, сульфату натрію, сульфату калію. Кожна з них є індивідуальною речовиною, яка може існувати самостійно, незалежно від інших складових частин.

• Число незалежних компонентів (К) - найменше число складових частин системи, концентрації яких треба знати, щоб описати властивості системи в цілому.

Запам'ятайте! Число незалежних компонентів дорівнює числу складових частин мінус число можливих реакцій між ними.

Наприклад, однорідна суміш трьох компонентів азоту (N₂), водню (H₂), аміаку (NН_з) має два незалежних компоненти, оскільки в цій системі між компонентами може відбуватися одна реакція:

N₂ + 3H₂ = 2NН_з

Гетерогенні системи - це системи багатофазні. Вони складаються з двох або більше фаз.

Фаза - однорідна (гомогенна) частина гетерогенної системи, яка має однаковий склад, фізичні та хімічні властивості та відокремлена від інших частин фазовою поверхнею.

Наприклад, суміш вода - олія є гетерогенною двофазною системою. Система рідка вода - лід - пара є гетерогенною трьохфазною системою.

Між фазами гетерогенної системи може встановлюватися рівновага.

Фазова рівновага – рівновага між фазами гетерогенної системи.

Прикладом фазової рівноваги є стан системи «вода-насичений пар». При сталій температурі тиск насиченого пару над рідиною буде сталим, так

як при рівновазі швидкість випаровування дорівнює швидкості конденсації. В насиченому розчині солі в рівновазі знаходяться рідкий розчин солі і кристали. В такій системі швидкість розчинення дорівнює швидкості кристалізації.

Число ступенів свободи – це число умов (температура, тиск, концентрація), які можна змінювати довільно (в певних межах), не змінюючи числа і виду фаз системи.

Між числом фаз (Ф), числом незалежних компонентів (К), числом ступенів свободи (С) є зв'язок, який був виявлений у 1876 р. Гіббсом, і отримав назву – правило фаз Гіббса:

Число ступенів свободи системи при рівновазі дорівнює числу незалежних компонентів, мінус число фаз, плюс число факторів, які впливають на рівновагу (температура, тиск)

С = К - Ф + n,

де n - число факторів, що впливають на рівновагу (температура, тиск)

Для газів: С = К - Ф + 2,

Для рідин: С = К - Ф + 1.