8. Жүйенің тепе-теңдік күйін, гетеро – және гомогенді жүйеледі сипаттаңыз

Фазалық тепе-теңдік.

Жүйелер гомогенді және гетерогенді болып екіге бөлінеді. Бірдей фазадан құралған жүйе гомогенді деп аталады. Бірнеше фазадан құралған жүйе гетерогенді дейді. Мысалы, бірнеше газдардың қоспасы бір фазадан, ал ішінде мұз түйіршігі бар салқын су немесе су мен бу екі фазадан тұрады.

Компонент дегеніміз жүйеден бөліп алғанда өз қасиетін, құрамын ешбір өзгеріссіз ұзақ мерзімге дейін сақтайтын, біріңғай химиялық құрылымдағы бөлшек. Оған мысал ретінде мұз, су, буды алайық. Егер бір жабық ыдыста мұз, су, буды тепе-теңдік жағдайында ұстасақ, бірдн үш агрегаттық күйді байқаймыз. Мұндағы мұздың да, судың да, будың да химиялық құрамы бірдей, демек жүйе бір компонентті.

Фазалық түрлену немесе фазалық ауысу деп заттардың бір фазадан екінші фазаға ауысуын айтады. Фазалық ауысу 2 класқа бөлінеді. Бірінші текті фазалық ауысуға булану, возгонка және балқу жатады.Бұл ауысу кезінде жылу бөлінеді немесе сіңірледі және фазалардың көлемі өзгереді. 2 ретті фазалық ауысу мұндай қасиеттерді көрсетпейді. Тепе-теңдік жағдайындағы гетерогендік жүйедегі температура (Т), қысым (р), химиялық потенциал (μ) және де басқа біріктірілген күштер жүйеде өзгермейді, ал энтропия (S), көлем (V), жылу сыйымдылығы (С_р,С _V) фаза шекарасында секірмелі өзгереді.

Химиялық термодинамикада жүйелердің еркіндік дәрежелерінің саны немесе варианттылығы деген түсініктердің орны ерекше.

Құрамындағы тәуелсіз компоненттердің санына сәйкес термодинамикалық жүйелер бір компонентті, екі компонентті, үш компонентті т.б. болып бөлінеді. Мұндағы компонент саны кезкелген фазаның құрамын анықтауға болатын заттың ең аз мөлшерімен анықталады. Мысалы, мырыш нитратын суда ерітіп, енді осы ерітіндіден су мен мырыш нитратын әр түрлі әдістермен бөліп кристаллогидраттар алады. Әйтсе де бұл жүйе екі компонентті, өйткені су мен мырыш нитратынан бұл жүйенің кез келген кристаллогидратты фазасын алуға болады.

Күрделі жүйенің тәуелсіз компоненттер санын осы заттардың концентрациялармен байланысқан теңдеу санын шегеру арқылы анықтайды. Ал тепе-теңдік жағдайында фаза саны шексіз болмайды. Мұндағы фазалар саны 1876 жылы Гиббс тұжырымдаған фазалар ережесінің көмегімен анықталады. Жүйеге мысалы, электрлік не магниттік өріс, гравитациялық күштер, температура, қысым сияқты тағы да басқа сыртқы күштер әсер етуі мүмкін. Жүйеге жоғарыда келтірілген факторлардың арасындағы қысым мен температурадан басқаларды ешбір әсер етпейтін болса, Гиббстің фазалар ережесін мынадай теңдеумен өрнектеуге болады:

Ф + С = k +2

Ф-тепе-теңдік жағдайындағы гетерогенді жүйеде болатын фазалар саны;

С- жүйедегі еркіндік дәреже саны немесе варианттылық;

k- жүйедегі компоненттер саны.

Тепе-теңдік гетерогенді жүйеге сыртқы факторлар арасынан тек қысым мен температура әсер еткенде, фазалар саны мен еркіндік дәреже санының қосындысы компонент санына екіні қосқанға тең. Мұндай Гиббстің фазалар ережесі немесе тек фазалар ережесі дейді

9. Фаза, компоненттер, жүйелер, фазалық тепе-теңдіктер, аллотропия (полиморфизм) ұғымдарын анықтаңыз

Фаза  — заттың физикалық қасиеттері бойынша басқа мүмкін болатын тепе-теңдік күйлерден өзгеше термодинамик. тепе-теңдік күйі (қ.Термодинамикалық тепе-теңдік). Кейде заттың тепе-тең емес метатұрақты күйі де Фаза (метатұрақты фаза) деп аталады. Заттың бір Фазадан екінші Фазаға көшуі фазалық ауысу деп аталады. Ол зат қасиеттерінің сапалық өзгерістеріне тәуелді. Мысалы, заттың газ, сұйық және кристалдық күйлері құрылымдық бөлшектердің (атомдардың, молекулалардың) қозғалыс сипатымен және реттелген құрылымның болуымен немесе болмауымен ерекшеленеді. Әр түрлі кристалдық Фазалар бір-бірінен кристалдық құрылым типімен, электр өткізгіштігімен, электрлік және магниттік, асқын өткізгіштік қасиеттерімен, т.б. ерекшеленеді. Сұйық Фазалар бір-бірінен құраушыларының шоғырымен, асқындатқыштық қасиетінің болуы немесе болмауымен, серпімділік және электрлік қасиеттерінің анизотропиясымен өзгешеленеді. Қатты қорытпалардағы кристалдық құрылым Фазалары тығыздығымен, серпімділік модулімен, балқу температурасымен, т.б. қасиеттерімен ерекшеленуі мүмкін. Көп жағдайларда Фазалар кеңістік бойынша біртекті таралады, бірақ оған жатпайтындары да бар. Олар: екінші текті өткізгіштің аралас күйі (асқын өткізгіштік), әлсіз магнитөрісіндегі ферромагнетиктер, т.б;

Жүйе-бақылау және зерттеу үшін белгіленген денелер тобы. Металтануда металдар мен

металдық қорытпалар жүйе болып табылады. Таза металл жай бір компонентті жүйе, ал

қорытпа екі немесе одан да көп компоненттерден тұратын күрделі жүйе болып табылады.

Компоненттер-жүйені құрайтын заттар. Компоненттер ретінде таза заттар мен химиялық

қосындылар алынады.

Фаза- жүйенің біркелкі бөлігі.

Варианттылық (С-еркіндік дәреже саны)- жүйедегі фаза мөлшерін өзгеріссіз қалдырып,

өзгертуге болатын ішкі және сыртқы факторлардың санын айтамыз(температура,қысым,

конценрация).

Варианттылық С=1 болса, (моновариантты жүйе), фаза санын өзгертпей, факторлардың

бір түрін өзгертуге болады.

Варианттылық С=0 болса, (нонварианттық жүйе), фаза санын өзгертпей сыртқы

факторларды өзгертуге келмейді.

Компонент саны (К), фаза саны (Ф) және жүйенің варианттылығы (С) арасында

математикалық байланыс бар.Бұл фаза ережесі немесе Гиббс заңы

С=К-Ф+2

Түленулер тұрақты қысымда өтсе, айнымалы саны азаяды С=К-Ф+1

Мұнда:С-еркіндік дәрежесінің саны; К- компонент саны; Ф- фаза саны ;1- температураның

өзгеру мүмкіндігін есептейді.

Аллотропия ( көне грекше: αλλος — «басқа», τροπος — «қасиет; сипат» ) - өзінің құрылысы мен қасиеті жағынан әр түрлі екі немесе бірнеше қарапайым заттартүріндегі химиялық элементтің болуы.^[1] Аллотроптық , аллотропия – химиялық элементтің құрылымдары мен қасиеттері әр түрлі екі немесе одан да көп жай зат түрінде болуы. Аллотроптық құбылыс: 1) атомдар саны әр түрлі молекулалар (оттек [О₂ ] және озон [О₃ ], сондай-ақ екі атомды [Р₂ ] және төрт атомды [Р₄ ] фосформолекулалары, т. б.) түзілуінен; 2) полиморфтанудың бір түрі болып табылатын әр түрлі кристалдық үлгілері (алмаз және графит түріндегі көміртегі; күкірттің ромбтықжәне моноклиндік үлгілері; сұр және ақ қалайы; a, b, d темірлер, т.б.) түзілуінен пайда болады. Ашылған элементтердің саны 100-ден асса, олардың Аллотроптық түрлері 400-ге жетеді. Аллотроптық түрлерді атомдардың геометриялық орналасуына қарай жіктейді. Сондай-ақ кристалдық құрылымы бірдей бола тұра, заттар әр түрліфизикалық күйде болады. Мыс., темір 719°С-та (Кюри нүктесі) ферромагниттік күйден ферромагниттік емес күйге ауысқанымен оның кристалдық құрылымы өзгеріссіз қалады.

Полиморфизм (гр. polymorphos — көп түрлі), биологияда — бір түрге жататын, бірақ сыртқы көрінісі жағынан айырмашылығы бар, өтпелі формалары жоқ дарабастар. Егер мұндай формалар екеу болса, онда бұл құбылыс диформизм деп аталады (жеке жағдайда — жыныс диформизмі). Полиморфизм генетик. бір текті популяцияда да бола алады. Мысалы, гидроидтардың бір бұтақшасында құрылымы әр түрлі бірнеше гидранттар өседі (мысалы, Podocoryne полиптерінің гидранттары — трофозоидтар, дактилозоидтар, акантозоидтар). Мұндай Полиморфизмге физиологиялық қасиеті де, сыртқы пішіні де өзгеше, көбею мүшесі жәнеспоралары әр түрлі иелерде дамитын тат саңырауқұлақтары мысал бола алады. Дигенетикалық құрттарда кездесетін Полиморфизмнің бұл түрі плейморфоздар деп аталады. Организмдерде жынысына байланысты сыртқы пішіндері түрліше болуы мүмкін. Мысалы, өсімдік биттерінің аталықтарында, ал кейбір кокцидиялардың аналықтарында қанаттың болуы. Шоғыр құрып тіршілік ететін көптеген жәндіктерге дарабастарының қызметіне байланысты да көп түрлілік (полифенизм) тән. Мысалы, аналық және жұмысшы бал аралары арасындағы айырмашылық. Полиморфизмның маусымдық түрі де бар. Мысалы, көбелектердің көктемдік, жаздық формаларының болуы. Полиморфизм популяция тығыздығына да байланысты болады, бұл организмнің реңі, пішіні, мінез-құлығынан байқалады.