A KÉMIAI POTENCIÁL A KÉMIAI POTENCIÁL A KÉMIAI POTENCIÁL A KÉMIAI POTENCIÁL A KÉMIAI POTENCIÁL I. A TÖKÉLETES GÁZ KÉMIAI POTENCIÁLJA

Hasonló dokumentumok
A KÉMIAI POTENCIÁL A KÉMIAI POTENCIÁL A KÉMIAI POTENCIÁL A KÉMIAI POTENCIÁL I. A TÖKÉLETES GÁZ KÉMIAI POTENCIÁLJA

Izolált rendszer falai: sem munkavégzés, sem a rendszer állapotának munkavégzés nélküli megváltoztatása nem lehetséges.

Spontaneitás, entrópia

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI II. Ismerjük fel, hogy többkomponens fázisegyensúlyokban a folyadék fázisnak kitüntetett szerepe van!

1. Egy intervallumon differenciálható F(x) függvény az f(x) függvény primitív függvénye, ha az intervallum minden x helyén.

Spontaneitás, entrópia

A FUNDAMENTÁLIS EGYENLET KÉT REPREZENTÁCIÓBAN. A függvény teljes differenciálja, a differenciális fundamentális egyenlet: U V S U + dn 1

2.10. Az elegyek termodinamikája

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

1 k < n(1 + log n) C 1n log n, d n. (1 1 r k + 1 ) = 1. = 0 és lim. lim n. f(n) < C 3

Az átlagra vonatkozó megbízhatósági intervallum (konfidencia intervallum)

EGY FÁZISÚ TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK: AZ ELEGYEK KÉPZDÉSE

2. Az együttműködő villamosenergia-rendszer teljesítmény-egyensúlya

f (M (ξ)) M (f (ξ)) Bizonyítás: Megjegyezzük, hogy konvex függvényekre mindig létezik a ± ben

Rudas Tamás: A hibahatár a becsült mennyiség függvényében a mért pártpreferenciák téves értelmezésének egyik forrása

VII. A határozatlan esetek kiküszöbölése

= λ valós megoldása van.

V. Deriválható függvények

Reakciómechanizmusok leírása. Paraméterek. Reakciókinetikai bizonytalanságanalízis. Bizonytalanságanalízis

A szórások vizsgálata. Az F-próba. A döntés. Az F-próba szabadsági fokai

6. Termodinamikai egyensúlyok és a folyamatok iránya

2. Hatványsorok. A végtelen soroknál tanultuk, hogy az. végtelen sort adja: 1 + x + x x n +...

3.1. A Poisson-eloszlás

X = 9, mol. ph = 4,07 [H + ] = 8, mol/dm 3 Gyenge sav ph-jának a számolása (általánosan alkalmazható képlet):

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

2.11. A kétkomponensű rendszerek fázisegyensúlyai

1 n. 8abc (a + b) (b + c) (a + c) 8 27 (a + b + c)3. (1 a) 5 (1 + a)(1 + 2a) n + 1

1. A radioaktivitás statisztikus jellege

Piacmeghatározás. Hipotetikus monopolista teszt. Hipotetikus monopolista teszt alkalmazása. Hipotetikus monopolista teszt alkalmazása

Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca. Sasvári László ELTE Fizikai Intézet ELTE Bolyai Kollégium

2.6. Az ideális gáz fundamentális egyenlete

Kalkulus II., második házi feladat

Ideális gáz és reális gázok

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

(A TÁMOP /2/A/KMR számú projekt keretében írt egyetemi jegyzetrészlet):

Kémia I. 6. rész. Halmazállapotok, halmazállapot változások

10.M ALGEBRA < <

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI IV.

f(n) n x g(n), n x π 2 6 n, σ(n) n x

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Oldatok - elegyek. Többkomponensű homogén (egyfázisú) rendszerek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Fázisok. Fizikai kémia előadások 3. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet. Fázisok

Sorozatok október 15. Határozza meg a következ sorozatok határértékeit!

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

Kémiai reakciók sebessége

Tiszta anyagok fázisátmenetei

3. SOROZATOK. ( n N) a n+1 < a n. Egy sorozatot (szigorúan) monotonnak mondunk, ha (szigorúan) monoton növekvő vagy csökkenő.

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

Oktatási Hivatal KÉMIA I. A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló. Javítási-értékelési útmutató I.

Légköri termodinamika

A HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁS

24. tétel A valószínűségszámítás elemei. A valószínűség kiszámításának kombinatorikus modellje.

3. Az Sn-Pb ötvözetek termikus analízise, fázisdiagram megszerkesztése. Előkészítő előadás

Pályázat címe: Pályázati azonosító: Kedvezményezett: Szegedi Tudományegyetem Cím: 6720 Szeged, Dugonics tér

EGY FÁZISÚ TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK: BEVEZETÉS

A tárgy címe: ANALÍZIS 1 A-B-C (2+2). 1. gyakorlat

8.1. A rezgések szétcsatolása harmonikus közelítésben. Normálrezgések. = =q n és legyen itt a potenciál nulla. q i j. szimmetrikus. q k.

Ingatlanfinanszírozás és befektetés

A termodinamika törvényei

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

(2) Határozzuk meg a következő területi integrálokat a megadott halmazokon: x sin y dx dy, ahol T : 0 x 1, 2 y 3.

Sorozatok, határérték fogalma. Függvények határértéke, folytonossága

Szabályozó szelepek (PN 6) VL 2 2-utú szelep, karima VL 3 3-járatú szelep, karima

Allotróp módosulatok

Statisztika 1. zárthelyi dolgozat március 21.

Folyadékok. Molekulák: Gázok Folyadékok Szilárd anyagok. másodrendű kölcsönhatás növekszik. cseppfolyósíthatók hűtéssel és/vagy nyomással

Művelettan 3 fejezete

Innen. 2. Az. s n = 1 + q + q q n 1 = 1 qn. és q n 0 akkor és csak akkor, ha q < 1. a a n végtelen sor konvergenciáján nem változtat az, ha

Fázisátalakulások. A víz fázisai. A nem közönséges (II-VIII) jég kristálymódosulatok csak több ezer bar nyomáson jelentkeznek.

2011/2012 tavaszi félév 4. óra

Anyagtudomány. Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

2. gyakorlat - Hatványsorok és Taylor-sorok

Optika. sin. A beeső fénysugár, a beesési merőleges és a visszavert, illetve a megtört fénysugár egy síkban van.

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Méréstani összefoglaló

(Kémiai alapok) és

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

VÁLASZOK A FIZKÉM I ALAPKÉRDÉSEKRE, KERESZTÉVFOLYAM 2006

ELTE II. Fizikus, 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan 9. (XI. 23)

INJEKTIVITÁS ÉS EGYÉB TULAJDONSÁGOK MEGOLDOTT FELADATOK

Gáz és folyadék mennyiségmérése mérőperemmel

5. előadás

Altalános Kémia BMEVESAA101 tavasz 2008

Halmazállapot-változások

Számsorozatok. 1. Alapfeladatok december 22. sorozat határértékét, ha. 1. Feladat: Határozzuk meg az a n = 3n2 + 7n 5n létezik.

Megjegyzések. További tételek. Valódi határeloszlások. Tulajdonságok. Gyenge (eloszlásbeli) konvergencia

A statisztika részei. Példa:

Egy lehetséges tételsor megoldásokkal

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

SZÁMOLÁSI FELADATOK. 2. Mekkora egy klíma teljesítménytényező maximális értéke, ha a szobában 20 C-ot akarunk elérni és kint 35 C van?

2011/2012 tavaszi félév 2. óra. Tananyag:

A van der Waals-gáz állapotegyenlete és a Joule Thompson-kísérlet Kiegészítés fizikus hallgatók számára

NUMERIKUS SOROK II. Ebben a részben kizárólag a konvergencia vizsgálatával foglalkozunk.

Elegyek. Csonka Gábor 2008 Általános Kémia: oldatok 1 dia

Nevezetes sorozat-határértékek

Halmazállapot-változások vizsgálata ( )

Átírás:

kémiai oteciál fogalma és számítása egy- és többkomoesű redszerekbe. I. tökéletes gázok kémiai oteciálja II. reális gázok kémiai oteciálja. Fugacitás. III. Folyadékok kémiai oteciálja. IV. kémiai oteciál többkomoesű redszerekbe. Gibbs Duhem-egyelet. V. Ideális elegyek. Raoult- és a Hery-törvéy. VI. Reális elegyek és oldatok. z aktivitás termodiamikai jeletősége. Stadard állaot választása. sotá folyamatok iráyáak, mértékéek és az egyesúly helyzetéek meghatározására izoterm, yílt redszerekbe, álladó yomáso a G szabadetalia-függvéyt vezettük be. Jobb áttekitést, összehasolítást és léyegese egyszerűbb számítási lehetőségeket yújt eze feladatok megoldásába elsősorba az egyesúly leírásába, ha kéezzük az adott ayagra a G m függvéy összetétel szeriti arciális differeciálháyadosát. z így kaott arciális moláris szabadetalia általáosa haszált eve a kémiai oteciál. kémiai oteciál [egyeértékű megfogalmazásokba] arciális moláris szabadetalia (álladó - és -): G, az a szabadetalia-változás, amit az adott ayag moljáak hozzáadása eredméyez a redszerbe. a G összetételfüggése. z egyesúly feltétele a legkülöbözőbb redszerekbe: a kémiai oteciál azoossága mide komoesre, mide fázisba. Ebből következőe a sotá folyamatok iráya a kémiai oteciálok kiegyelítődése. tiszta ayag kémiai oteciálja maga a moláris szabadetalia: Gm Gm, z elegy i-edik komoeséek μ i kémiai szabadetaliája a arciális moláris szabadetalia: G i i,, j 3 4 kémiai oteciál külöböző feltételek között: μ J defiíciója G segítségével: (izoterm, izobar) μ J defiíciója U segítségével: (izochor, izoetroikus) μ J defiíciója H segítségével: (izobar, izoetroikus) μ J defiíciója segítségével: (izochor, izoterm) G i J U i J H i J i J,,' V,S,',S,' V,,' Eszerit U, H, és G emcsak állaotfüggvéyek, haem termodiamikai oteciálfüggvéyek is. 5 I. ÖKÉLEES GÁZ KÉMII Legegyszerűbb redszer: a tökéletes gáz. Szabadetaliája yomáso, hőmérséklete: G G Rl ahol G a gáz stadard szabadetaliája (midig = bar stadard yomáso és tetszőleges -). Kémiai oteciálja yomáso az előző egyelet szeriti deriválásával: Rl ahol μ a stadard kémiai oteciál: a tiszta gáz moláris szabadetaliája (midig = bar yomáso és tetszőleges hőmérséklete). 6

I. ÖKÉLEES GÁZ KÉMII Grafikusa: a tökéletes gáz kémiai oteciálja ltől függ, aráyossági téyező az R szorzat. stadard állaotot -ba éri el. Ha, akkor μ -. Rl Fotos és otos termodiamikai összefüggések gyakra em teljesülek a mért -értékekkel. Pl. + C + D gázfázisú reakció K = C D /( ) egyesúlyi álladó em ugyaayi külöböző yomásoko, így em haszálható jól K kifejezése. Általáosabba: god va a μ értékével és alkalmazásával. Lehet viszot illesztéssel olya -jellegű értékeket találi [és ezeket táblázatba, grafikoba, kéletbe megjeleítei], melyek agy yomásoko azoos K értékeket eredméyezek, tehát megtarthatjuk K egyszerű és agyszerű egyeletét. Más esetekbe is ez a helyzet: ezért vezették be a fugacitás ( szökési hajlam ) fogalmát. 7 8 fugacitás defiíciója: reális gázok kémiai oteciáljáak yomásfüggését leíró egyeletbe a mérhető yomást az effektív yomással helyettesítjük, amit f fugacitásak evezük: f Rl Rl Két redezedő kérdésük va. a fugacitás és a yomás kacsolata: f = γ ahol γ a dimezió élküli fugacitási együttható a reális gáz stadard állaota: olya hiotetikus állaot, amelybe a gáz yomása θ és tökéletes gázkét viselkedik (kölcsöhatások icseek). Rlγ fejezi az itermolekuláris erőket. Kis yomásoko ez csökke, ezért γ =, amit =. Rl Rl γ a Z komresszibilitási együtthatóval kifejezhető: Z l d 9 Emlékeztetőül: Z értékeket méri kell, de jól mérhetőek. Z-t a yomás függvéyébe ábrázoltuk: hol agyobb, hol kisebb, de ahogy -hoz, úgy Z -hez. (Ezzel csak kimutattuk az eltérést, de em írtuk le és em értelmeztük.) Eek okai: Nagy yomáso a taszítóerők a meghatározók, a reális gáz kémiai oteciálja agyobb, mit a tökéletesé, mert agy a szökési hajlam. Közees yomáso a vozóerők domiálak, így a kémiai oteciál kisebb, mit a tökéletes gázoké, kisebb a molekulák szökési hajlama. hogy, μ egybeesik a tökéletes gázok μ értékeivel, mivel ics számottevő kölcsöhatás a gázmolekulák között.

III. FOLYDÉKOK KÉMII Hogya függ µ az elegy összetételétől? la: egyesúlyba a folyadékba és gőzébe a µ kémiai oteciál azoos (ez az egyesúly jellemzője általába is. Lásd a későbbi éldákat!): l g g Rl µ azoossága az oldott ayagra () és az oldószerre () is feáll. IV. ÖKOMPONENSŰ RENDSZEREK. GIS DUHEM-EGYENLE. Egy összetett redszer (l. kétkomoesű elegy) szabadetaliája additíve tevődik össze a komoesek arciális moláris szabadetaliájából (kémiai oteciáljából): G Ha csak az összetételt változtatjuk (, álladó): dg d Álladó és eseté láttuk: dg d d kettőből következőe két komoesre: d d d d d 3 4 IV. ÖKOMPONENSŰ RENDSZEREK. GIS DUHEM-EGYENLE. z általáos, több komoesre érvéyes alak, a Gibbs Duhem-egyelet: J JdJ artalma (modaivalója): bármely komoes kémiai oteciáljáak változása együtt jár a többi komoes kémiai oteciáljáak változásával. V. IDEÁLIS ELEGYEK. ROUL- ÉS HENRY-ÖRVÉNY tiszta ayagra: l g Rl z ayag oldatba: két egyeletet kivova egymásból: l g Rl kísérleti adatokat feldolgozva Raoult l l Rl egy törvéyt fogalmazott meg ( roko vegyületek elegyére ): Ebből ideális elegyekre a következőt kajuk (ami x defiícióak is jó): azaz, a kémiai oteciált az adott ayag (komoes) elegybeli móltörtje határozza meg. l l Rlx 5 6 V. IDEÁLIS ELEGYEK. ROUL- ÉS HENRY-ÖRVÉNY Ideális elegyekbe midkét komoes ( és is) követi Raoult-törvéyét: x és x Vaak olya, ú. ideálisa híg oldatok, ahol kis kocetrációba az oldott ayag gőzyomása aráyos aak móltörtjével, és a tiszta ayag gőzyomása helyett egy yomás jellegű, de más értékű ayagi álladóval: Ez a Hery-törvéy (főleg oldott xkgázokra). K az ú. Hery-álladó (ayagokét egyedi, a tiszta ayag gőzyomásától eltérő érték). 7 Fraçois-Marie Raoult 83 9 fracia kémikus William Hery 774 836 agol kémikus 8 3

V. IDEÁLIS ELEGYEK. ROUL- ÉS HENRY-ÖRVÉNY Két hasoló folyadék elegye: a teljes és a arciális gőzyomások V. IDEÁLIS ELEGYEK. ROUL- ÉS HENRY-ÖRVÉNY Raoult-törvéy és a Hery-törvéy érvéyesüléséek tartomáyai: általába aceto-kloroform elegybe 9 VI. REÁLIS ELEGYEK ÉS OLDOK: KIVIÁSOK reális gázok effektív yomásáak kifejezésére bevezettük az f = γ fugacitás fogalmát. z egyszerű termodiamikai formalizmus megtartása érdekébe a reális elegyek és oldatok leírásába a kocetráció helyett alkalmazzuk az a aktivitást és ezzel együtt a γ aktivitási koefficiest. helyzet itt boyolultabb, ezért külö tárgyaljuk a) az oldószer aktivitását és b) a oldott ayag aktivitását. Fotos kérdés a viszoyítási ala, a stadard állaot defiiálása. (Gázokál ez egyszerűbb: ) VI. REÁLIS ELEGYEK ÉS OLDOK: KIVIÁSOK a) z oldószer aktivitása (móltörtekkel) z oldószer kémiai oteciálja folyadékba a fölötte lévő egyesúlyi gőz yomásából számítható: Ideális elegybe midkét komoes követi l l Rl a Raoulttörvéyt ( ), így: stadard állaot az oldószerre és oldott ayagra is az x l l Rlx x = (a tiszta folyadék, bar yomáso). Reális elegy em követi a Raoult-törvéyt, de megtarthatjuk az összefüggést, ha x helyett a-t alkalmazzuk: l l Rla VI. REÁLIS ELEGYEK ÉS OLDOK: KIVIÁSOK a) z oldószer aktivitása (móltörtekkel) Célszerűe: a = x Értelemszerűe: a x ha x ha x Ebből az oldószer kémiai oteciálja: + Rlx + R l z oldószer stadard állaota: x =, azaz maga a tiszta folyadék (l). Ez fizikailag is megvalósuló állaot. z a aktivitás fukciója: effektív móltört z aktivitás téyleges értéke: a = /, így az értéke gőzyomásméréssel meghatározható. 3 VI. REÁLIS ELEGYEK ÉS OLDOK: KIVIÁSOK b) oldott ayag aktivitása Ideális oldatba az oldott ayag kocetrációja (móltörtje) kicsi (x ), ettől az (x ) tiszta ayag (mit kézefekvő stadard) állaot távol va. Ideálisa híg oldatok (Hery-tv.: xk) Hery-törvéyt követő oldott ayag kémiai oteciálja: + R l( / ) = + Rl(K / ) + Rlx = = + Rlx 4 4

VI. REÁLIS ELEGYEK ÉS OLDOK: KIVIÁSOK b) oldott ayag aktivitása Reális oldatokba agyobb kocetrációál a legtöbb oldat em követi a Hery-törvéyt. µ kélet alakját megtartadó alkalmazzuk a (mólkocetrációra voatkozó) aktivitást midkét ayagra: + Rla = + R lx + R lγ stadard állaot ugyaaz mit ideális oldatokba, az eltérést az ideálistól az a, illetve γ tartalmazza: a = /K = γ x Ha x (az oldat -re hígul), úgy a x és γ reális oldat, ahogy hígul, fokozatosa közelíti az 5 ideális viselkedést. VI. REÁLIS ELEGYEK ÉS OLDOK: KIVIÁSOK molalitás-skálájú aktivitás: Elegyekél (oldatokál) gyakra az m molalitást alkalmazzuk. Eek megfelelő aktivitás defiíció szükséges. Ideálisa híg oldatokba oldott ayagra <<, ezért jó közelítéssel x /. Ekkor: + R lk + R l(m /m ). [Itt x = k(m /m ), ahol k dimezió élküli álladó és m = mol kg.] Combiig ad R lk: + R l(m /m ). [Itt a oldott ayag stadard -ja ha, m = m.] Ekkor: a = γ (m /m ), ahol γ amit m. Reális oldatba oldott ayagra: + R la. 6 VI. REÁLIS ELEGYEK ÉS OLDOK: KIVIÁSOK Stadardállaotok (összefoglalás): komoes stadardállaot kémiai oteciál korlátok oldószer (Raoulttörvéy) oldott ayag (Herytörvéy) tiszta oldószer () tiszta oldott ayag hiotetikus állaot () b molalitású oldott ayag állaot + R la a / és ha x (tiszta oldószer) a x + R la a /K és a x + R la a (b/b ) ha x ha b fogalomba beletartozik, hogy a tiszta folyékoy vagy szilárd állaotú ayag aktivitása a =. yomás midkét esetbe bar. EGYKOMPONENSŰ RENDSZEREK ERMODINMIKÁJ I. fázis és komoes fogalma II. Fázisdiagramok. CO, a víz és a He fázisdiagramja. III. Fázisstabilitás és fázisátmeet IV. kémiai oteciál alkalmazása egykomoesű többfázisú redszerek egyesúlyáak leírására V. yomás hatása a fázisegyesúlyokra VI. hőmérséklet hatása a fázisegyesúlyokra. Claeyro-egyelet. VII. Folyadék gőz redszerek: Clausius Claeyroegyelet. Párolgási etróia: a routo-szabály. 7 8 EGYKOMPONENSŰ RENDSZEREK ERMODINMIKÁJ árgyalásuk alaelvei: Egyesúlyi redszereket (állaotokat) vizsgáluk és íruk le. (,, V, x i függvéyébe a fázisok stabilisak vagy átalakulak.) Egyesúlyba bármely komoes kémiai oteciálja (μ) mide fázisba azoos. Egyesúly csak zárt redszerbe alakulhat ki. változások (fázisátmeetek) reverzíbilisek. ( módosulatváltozások gyakra em reverzíbilisek.) z átalakulások időbeliségét em tárgyaljuk. I. FÁZIS ÉS KOMPONENS FOGLM fázis fogalma: egy ayagi redszer makroszkóikus méretű, azoos fizikai tulajdoságokkal bíró része. Egy adott fázisba egy vagy több komoes is lehet (l. tiszta NH 3, illetve a levegő). komoes fogalma: egy ayagi redszer kémiailag megkülöböztethető összetevője, alkotórésze (l. elemek, vegyületek, iook). komoes egy vagy több fázisba is jele lehet az adott redszerbe (l. a H O az egymással éritkező vízgőzbe, folyadékba és jégbe is jele va). 9 3 5

I. FÁZIS ÉS KOMPONENS FOGLM II. FÁZISDIGRMOK Fázisok: Gáz (gőz) halmazállaot (g) (gázfázis) tiszta gáz ( komoes) vagy gázelegy (több komoes) egzaktul tárgyalható redszerek. Folyadék halmazállaot (l) (folyadékfázis) tiszta folyadék ( komoes) vagy elegy, ill. oldat ( vagy több komoes). Szilárd halmazállaot (s) (szilárdfázis) komoes gyakra több módosulatba: allotróok, l. C, P, S, jég. több komoes: ötvözetek, szilárd oldatok stb. [Plazma állaot: em hétközai, de fotos.] 3 Kísérleti úto meghatározott ábrák. Egyesúlyi állaotokat tükrözek. Sík részek: csak egy-egy fázis stabilis (a gáztörvéyek egy ilye síko belül érvéyesek). Voalak (fázishatárok): két-két fázis stabilis, egymással egyesúlyba vaak. Hármasot ( 3 ): három fázis stabilis egyesúlyba. Kritikus ot ( c ): eél agyobb hőmérsékleteke csak gázfázis va, kisebb hőmérséklete gőzfázis. Szuerkritikus állaot Suercritical Gas 3 II. FÁZISDIGRMOK II. FÁZISDIGRMOK CO fázisdiagramja: Mivel a hármasot atm felett va, atmoszferikus yomáso a folyadék em létezik. CO -alackba folyadék vagy agyyomású gáz va. szilárd CO szublimál, ezért evezik száraz jég - ek. 33 H O fázisdiagramja: yomást övelve az olvadásot csökke! ( H O(l) sűrűsége agyobb, moltérfogata kisebb mit a jégé.) Nagy yomásoko külöböző szilárd fázikok jeleek meg (II, III, V, VI, VII) htt://leteg.ttk.te.hu/letelog/ blog9.html 34 II. FÁZISDIGRMOK 4 He fázisdiagramja: egyrészt külöleges viselkedést tükröz (folyadékfolyadék átmeet, szuerfolyékoyság), másrészt az alacsoy hőmérsékletek fizikájába élkülözhetetle. III. FÁZISSILIÁS, FÁZIS- ÁLKULÁS (FÁZISÁMENE) aasztalatok: Ezek fizikai (és em kémiai) változások. eve eve Megjegyzés l g árolgás kodezálás s l olvadás fagyás s g szublimálás lerakódás Kétféle forrásot va: ormális: atm stadard: bar Kétféle olvadásot/ fagyásot va: ormális: atm stadard: bar s α s β módosulatváltozás redszerit lassú 35 36 6

III. FÁZISSILIÁS, FÁZIS- ÁLKULÁS (FÁZISÁMENE) Fázisátmeetek: Egyesúlyba egy ayag kémiai oteciálja a redszerbe mideütt (mide fázisba) azoos: egyesúly va a fáziso belül és egyesúly va a fázisok között. Ha ez em áll fe, akkor a redszerbe elidulak olya sotá folyamatok, amelyek a kémiai oteciálok kiegyelítődését eredméyezik. Ezek egyike a fázisátmeet (azaz egyik fázis átalakulása a másikba), ami tisztá fizikai változás. IV. LKLM- ZÁS FÁZISÁMENEEK LEÍRÁSÁR Legye, álladó, de a μ em azoos mide fázisba, azaz ics egyesúlyba a redszer. Ha μ > μ, akkor d meyiségű ayag megy át az. helyről a. helyre (ez lehet kémiai átalakulás is). Kezdeti állaot Sotá változás Végső állaot d d d d dg dg 37 38 IV. LKLM- ZÁS FÁZISÁMENEEK LEÍRÁSÁR IV. LKLM- ZÁS FÁZISÁMENEEK LEÍRÁSÁR Ismerjük a kémiai oteciál változását a körülméyek (, ) függvéyébe: G S Sm G V Vm 39 Összesítve a -függés három görbéjét: a μ kémia oteciál a hatására a szilárd folyadék gázfázis sorredbe egyre meredekebbe csökke (mivel a redszer S etróiája ebbe a sorredbe egyre agyobb). és változásáak hatására a fázisok egymásba oda és vissza átalakulak. fázisátalakulások jól defiiált hőmérséklete következek be és függeek a yomástól. 4 IV. LKLM- ZÁS FÁZISÁMENEEK LEÍRÁSÁR Összesítve a -függés három görbéjét: V. NYOMÁS HÁS FÁZISEGYENSÚLYOKR külső yomás hatása a fus olvadásotra: Általáos termodiamikai ismereteikből tudjuk, hogy övelésével a μ kémiai oteciál is ő: V m azaz dμ = V m d Általába V m (l) > V m (s), ezért ővelésével fus ő, azaz agyobb yomáso agyobb a szilárd ayagok olvadásotja. víz kivétel: V m (l) > V m (s), ezért a yomásövelés hatására a fus olvadásot értéke csökke. (Gyakorlat: gleccserek, korcsolya) 4 4 7

V. NYOMÁS HÁS FÁZISEGYENSÚLYOKR V. NYOMÁS HÁS FÁZISEGYENSÚLYOKR külső yomás hatása a fus olvadásotra: Általáos termodiamikai ismereteikből tudjuk, hogy övelésével a μ kémiai oteciál is ő: V m azaz dμ = V m d Általába V m (l) > V m (s), ezért ővelésével fus ő, azaz agyobb yomáso agyobb a szilárd ayagok olvadásotja. víz kivétel: V m (l) > V m (s), ezért a yomásövelés hatására a fus olvadásot értéke csökke. (Gyakorlat: gleccserek, korcsolya) 43 P külső yomás hatása a gőzyomásra: Csak a kodezált (folyadék) fázisra hat a yomás. aasztalat: ΔP külső yomás hatására ő a gőzyomás, mert a molekulák kiréselődek a gőzfázisba. Leírás: Kezdetbe a kémiai oteciál azoos a két fázisba: μ(g) = μ(l) ΔP külső yomásváltozás eseté is azoosak a kémiai oteciálok, azaz: dμ(g) = dμ(l) és dμ(g) = V m (g)d, ill. dμ(l) = V m (l)dp. ökéletes gázra: V m (g) = R/ azaz dμ(g) = Rd/. Itegrálás utá ( a ormális gőzyomás): e Vm l P R VI. HŐMÉRSÉKLE HÁS Z EGYENSÚLYI GŐZNYOMÁSR. CLPEYRON-EGYENLE. két fázis egyesúlyba va: μ α (,) = μ β (,), illetve marad is: dμ α = dμ β z általáos termodiamikából tudjuk, hogy dμ = V m d S m d, és ez teljesül midkét fázisra: V α,m d S α,m d = V β,m d S β,m d. Átredezéssel az ú. Claeyro-egyeletet kajuk: d S d V Három esetet tárgyaluk: a) szilárd folyadék, b) folyadék gáz, c) szilárd gáz. m m ΔS m : a fázisátmeet moláris etróiaváltozása ΔV m : a fázisátmeet moláris térfogatváltozása 45 VI. HŐMÉRSÉKLE HÁS Z EGYENSÚLYI GŐZNYOMÁSR. CLPEYRON-EGYENLE. a) szilárd folyadék (s l) fázisátmeet: olvadás Claeyro-egyelet alakja olvadásra/fagyásra: d fuss fush fush d d d fusv fusv fusv Δ fus H midig ozitív, Δ fus V is általába ozitív (kivéve a vízél), de kicsiy, így a d/d agy és ozitív. Itegráluk és, illetve és között, (Δ fus H-t és Δ fus V-t álladóak tekitjük): fus H d d l Egyszerűsítéssel és átredezéssel: fusv fush( ) Ez a fázisdiagram egyeeséek az egyelete. V fus 46 VII. CLUSIUS CLPEYRON- EGYENLE. VII. CLUSIUS CLPEYRON- EGYENLE. b) folyadék gőz (l g) fázisátmeet: árolgás Claeyro-egyelet alakja árolgásra/kodezálásra: d vas vah d vav vav Δ va H midig ozitív, Δ va V agy ozitív (vízél is!), így a d/d meredekség midig ozitív, de kisebb mit s l esetbe. Ugyaakkor Δ va V V m (g). Ha a gáz tökéletes gáz, akkor V m (g) = R/. Ezeket egybevéve kajuk a Clausius Claeyro-egyeletet: Itegrálás utá: e va H R dl vah d R 47 Két mért (,) árból határozott itegrállal Δ va H számítható: l vah R Jobb megoldás, ha több (,) adatárt mérük. Grafikusa: l ábrázolva az / függvéyébe Δ va H/R meredekségű egyeest ad. e va H R 48 8

elsőredű másodredű VII. CLUSIUS CLPEYRON- EGYENLE. VII. CLUSIUS CLPEYRON- EGYENLE. Két mért (,) árból határozott itegrállal Δ va H számítható: l vah R Jobb megoldás, ha több (,) adatárt mérük. Grafikusa: l ábrázolva az / függvéyébe Δ va H/R meredekségű egyeest ad. e va H R 49 routo szabály: a folyadékok árolgási etróiája közel azoos. vah vas 85 9 Jmol K S 87 b 9 6 bezol víz ecetsav moomer (g) dimer (g) átlagos (l) redezettebb (l) VII. CLUSIUS CLPEYRON- EGYENLE. FÁZISÁLKULÁSOK OSZÁLYOZÁS c) szilárd gőz (s g) fázisátmeet: szublimálás szublimáció agyo hasoló a l s átmeethez. szublimáció Clausius Claeyro-egyelete: dl subh d R Itegrálva: e sub H R Két mért (,) adatár eseté: l subh R Elsőredű fázisátalakulások: ahol a dμ/d függvéy em folytoos l. g l, l s, s g, Másodredű és λ-fázisátalakulások: ΔH =, ΔV = dμ/d folytoos, de d μ/d em! l. módosulat-változások 5 5 FÁZISÁLKULÁSOK OSZÁLYOZÁS ermodiamikai sajátságok változása külöböző tíusú fázisátalakulások sorá: FÁZISÁLKULÁSOK OSZÁLYOZÁS He λ-görbéje: az átmeetet megelőzőe a hőkaacitás erőse övekedi kezd, majd hirtele megugrik (végtelebe tart), s az átmeet utá meredeke csökke. 53 54 9