UKŁADY ZŁOŻONE I PRZEMIANY FAZOWE Układy jedno- i wielofazowe P.Łukowski, 2 Faza ≡ jednolita część układu o danym stanie skupienia , oddzielona od pozostałych części wyraźnymi granicami i różniąca się od nich właściwościami fizycznymi. Układ jednofazowy (prosty, jednorodny) składa się z 1 fazy. Układ wielofazowy (złożony, niejednorodny) składa się z 1 fazy. Układ jednofazowy może być jednoskładnikowy (np. woda) lub wieloskładnikowy (np. roztwór wodny soli kuchennej). Układ wielofazowy może być jednoskładnikowy (np. woda + lód) lub wieloskładnikowy (np. mieszanka betonowa). P.Łukowski, 3 Mieszanina gazów zawsze stanowi jedną fazę (np. powietrze). Mieszanina cieczy może stanowić jedną lub więcej faz, zależnie od wzajemnej rozpuszczalności: woda + metanol = 1 faza woda + nafta = 2 fazy Mieszanina ciał stałych zwykle stanowi układ wielofazowy (np. beton). Wyjątek: kryształy mieszane. Układy jedno- i wielofazowe Przemiana fazowa ≡ zmiana stanu skupienia, zmiana struktury krystalicznej lub przejście z fazy ciągłej do rozproszonej (rozpuszczanie) bądź odwrotnie (krystalizacja). Przemiany fazowe Q T c.stałe ciecz gaz topnienie parowanie krzepnięcie skraplanie P.Łukowski, 4 Wykres równowag fazowych wody P.Łukowski, 5 stan nadkrytyczny para przegrzana ciecz ściśliwa ciecz ciało stałe Uogólniony wykres równowag fazowych P.Łukowski, 6 Równowaga termodynamiczna Układ w stanie równowagi termodynamicznej ≡ układ, w którym dowolnie długo nie zachodzą żadne zmiany. Układ jest w stanie równowagi termodynamicznej, jeśli zachodzą jednocześnie 3 równowagi cząstkowe: - termiczna : brak różnic temperatury w układzie i między układem a otoczeniem, - chemiczna : brak reakcji chemicznych w układzie i między układem a otoczeniem, - mechaniczna : wszystkie siły działające w układzie i między układem a otoczeniem są zrównoważone. P.Łukowski, 7 Reguła faz Gibbsa Liczba stopni swobody, z ≡ liczba parametrów układu, które można zmieniać (w pewnych granicach), nie wywołując przemian fazowych w tym układzie s ≡ liczba składników układu f ≡ liczba faz w układzie r ≡ liczba reakcji chemicznych przebiegających w układzie z = s – f – r + 2 P.Łukowski, 8 Reguła faz Gibbsa Układ bez reakcji chemicznych, r = 0 ⇒ z = s – f + 2 Układ bez reakcji chemicznych, r = 0, jednoskładnikowy, s = 1 ⇒ z = 3 – f z = s – f – r + 2 Układ bez reakcji chemicznych, r = 0,
(…)
… koloidalne
Dializa – cząstki koloidalne nie przechodzą przez błony
półprzepuszczalne, przez które przechodzi rozpuszczalnik
(hemodializa).
Elektroforeza – cząstki koloidalne mają ładunki
elektryczne ⇒ przemieszczają się pod wpływem
zewnętrznego pola elektrycznego (oczyszczanie wody).
Elektroosmoza – jeśli cząstki fazy rozproszonej są
mechanicznie unieruchomione, to pod wpływem
zewnętrznego pola elektrycznego przemieszcza się
rozpuszczalnik (osuszanie murów).
P.Łukowski, 20
Układy koloidalne
Tiksotropia ≡ upłynnienie żelu (peptyzacja) pod wpływem
sił ścinających.
Struktura szkieletowa żelu zostaje mechanicznie zniszczona,
a po ustaniu działania siły odtwarza się ponownie.
- nanoszenie farby na ścianę ☺
- wbijanie pali w grunt ☺
- upłynnienie podłoża gruntowego pod drogą na stoku
Reopeksja ≡ zjawisko…
… składników układu
f ≡ liczba faz w układzie
r ≡ liczba reakcji chemicznych przebiegających w układzie
z=s–f–r+2
P.Łukowski, 8
Reguła faz Gibbsa
z=s–f–r+2
Układ bez reakcji chemicznych, r = 0
⇒
z=s–f+2
⇒
z=3–f
Układ bez reakcji chemicznych, r = 0,
jednoskładnikowy, s = 1
Układ bez reakcji chemicznych, r = 0,
jednoskładnikowy, s = 1,
trójfazowy (np. woda w punkcie potrójnym), f = 3
⇒ z=0
P.Łukowski, 9
Reguła…
…+
SiO32-
SiO32-
H+
SiO2
H+
SiO32- H+
H+
H+
jądro
granula
micela
powłoka
adsorpcyjna
powłoka
dyfuzyjna
krzemionka SiO2
P.Łukowski, 15
Układy koloidalne
Koagulacja
Najbardziej typowy układ koloidalny: faza stała rozproszona
w fazie ciekłej ≡ zol.
Łączenie się cząstek fazy rozproszonej w większe agregaty
prowadzi do powstania żelu.
koagulacja
zol
peptyzacja
żel
P.Łukowski, 16
Układy koloidalne
Flokulacja…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)