Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Національний фармацевтичний університет 
ТТееммаа ллееккццііїї:: «ООссннооввнниийй 
ззааккоонн ффааззооввооїї ррііввннооввааггии.. 
ДДііааггррааммии ссттааннуу 
ооддннооккооммппооннееннттнниихх ссииссттеемм.. 
РРііввнняянннняя ККллааппееййррооннаа–– 
ККллааууззііууссаа» 
ЛЛееккттоорр:: ддооццееннтт ББооннддааррееннккоо 
ННааттааллііяя ЮЮррііїїввннаа
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
План лекції: 
1. Основні поняття і визначення. 
2. Правило фаз Гіббса. 
3. Однокомпонентні системи. 
Діаграми стану однокомпонентних 
систем (на прикладі діаграми стану 
води при невеликому тиску). 
4. Рівняння Клапейрона–Клаузіуса та 
його застосування до фазових 
перетворень. 
Література: 
1.Кабачний, В. І. Лекції з фізичної хімії : навч. посіб. для 
студ. вищ. фармац. навч. закл. / В. І. Кабачний, Л. Д. 
Грицан, Т. О. Томаровська, Л. К. Осіпенко; за ред. В. І. 
Кабачного. — Х. : НФаУ: Золоті сторінки, 2012. – 280 с. 
2. Физическая и коллоидная химия / В. И. Кабачный, 
Л. К. Осипенко, Л. Д. Грицан и др. – 2-е изд., перераб. и 
доп. – Х. : Изд-во НФаУ, 2010. – 432 с.
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
ООССННООВВННІІ ППООННЯЯТТТТЯЯ 
ІІ ВВИИЗЗННААЧЧЕЕННННЯЯ
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
ФФааззаа – сукупність 
гомогенних частин 
системи, однакових за 
складом, хімічними та 
фізичними 
властивостями, 
відокремлених від 
інших частин межею 
поділу
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
За агрегатним 
станом 
розрізняють: 
тверді 
фази 
рідкі 
фази 
 газоподібні 
фази 
Число фаз (Ф) термодинамічної 
системи – загальна кількість 
твердих, рідких та газоподібних 
частин системи
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
конденсовані системи – 
фізико-хімічні системи, які 
складаються з твердих та 
рідких фаз 
неконденсовані системи – 
системи, до складу яких 
входить газоподібна фаза
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Фазові перетворення – процеси 
переходу речовин з однієї фази в іншу 
без перебігу хімічних реакцій. 
Основна характеристика – температура 
фазового перетворення. 
Ментол 
плавлення при 
31оС 
Йод 
сублімація при 
нагріванні 
(фіолетові пари)
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Складові частини системи 
– хімічно індивідуальні 
речовини, з яких 
складається система. Вони 
можуть бути ізольованими 
від інших частин системи і 
здатні до самостійного 
існування.
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Речовини, за допомогою яких 
можна визначити склад усіх 
фаз даної рівноважної 
системи, називають 
компонентами системи. 
Властивості системи 
визначаються кількістю 
речовин, тобто числом 
незалежних компонентів (К)
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Якщо між складовими 
частинами системи немає 
хімічної взаємодії, то число 
незалежних компонентів 
дорівнює кількості складових 
частин 
Приклад: 
цукор та сіль
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Під час перебігу хімічних реакцій 
К = к – х, 
де К – число незалежних 
компонентів системи 
к – число складових частин системи 
х – число рівнянь, якими пов‘язані 
концентрації цих компонентів у 
рівноважній системі. 
СаСО3 (тв)  СаО (тв) + СО2 (г) 
[СО2] = Кр 
К = 3 – 1 = 2
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Ступінь свободи (С) – це 
довільно змінюваний параметр 
системи, який визначає її стан. 
Число ступенів свободи – це 
число термодинамічних 
параметрів стану (тиск, 
температура, концентрація), які 
можна змінювати у певних 
межах, не змінюючи числа та 
виду фаз, що знаходяться у стані 
рівноваги.
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
ППРРААВВИИЛЛОО ФФААЗЗ 
ГГІІББББССАА
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
ППррааввииллоо ффаазз ГГііббббссаа 
(основний закон фазової 
рівноваги) 
С = К – Ф + n 
де n – число зовнішніх 
факторів, які впливають 
на рівновагу у системі
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
ООДДННООККООММППООННЕЕННТТННІІ 
ССИИССТТЕЕММИИ.. 
ДДІІААГГРРААММИИ ССТТААННУУ 
ООДДННООККООММППООННЕЕННТТННИИХХ 
ССИИССТТЕЕММ
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
ДДііааггррааммаа ссттааннуу ввооддии ппррии ннееввееллииккиихх ттииссккаахх 
• ААDD – ллііннііяя 
ввииппааррооввуувваанннняя 
((ккооннддееннссааццііїї)) 
• AACC – ллііннііяя 
ккррииссттааллііззааццііїї 
((ппллааввллеенннняя)) 
• AABB – ллііннііяя 
ссууббллііммааццііїї 
((ввооззггооннккии)) 
• AA – ппооттррііййннаа 
ттооччккаа 
СС 
ррііддииннаа 
ппаарраа 
лліідд 
DD 
ВВ 
АА 
0,61 
273 Т, K 
p,кПа
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
С = K – Ф + n 
K = 1, n = 2 
ФФ11== 11,, ФФ22== 22,, ФФ33 == 33 
СС11 == 11 –– 11 ++ 22 == 22 
СС22 == 11 –– 22 ++ 22 == 11 
СС33 == 11 –– 33 ++ 22 == 00 
С 
рідина 
пара 
лід 
D 
В 
А 
0,61 
273 
p, кПа 
11 
22 
3 
Т, К
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
РІВНЯННЯ 
КЛАПЕЙРОНА– 
КЛАУЗІУСА ТА 
ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ 
ДО ФАЗОВИХ 
ПЕРЕТВОРЕНЬ
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
1 2 
G1 > G2 
де G – молярні 
значення енергії 
Гіббса 
Рівноважний 
стан 1 dT, dp Рівноважний 
стан 2 
Перехід речовини з 
фази 1 до фази 2 при 
р,Т = const 
Якщо G1=G2 – фази у стані рівноваги ( p, T = const)
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Фазова рівновага не порушується за умов: 
G1 + d G1 = G2 + d G2 
d G1 = d G2 
або (при р + dр і T + dТ) 
Враховуючи, що 
d G = Vdp – SdT 
можна записати: 
V1d p - S1d T = V2d p - S2d T
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
, 
S - 
S 
2 1 
V - 
V 
2 1 
S 
= D 
V 
d p 
d T 
D 
= 
де DV і DS – зміна молярного об‘єму і 
ентропії під час ізотермічного фазового 
переходу одного молю речовини 
При ізотермічному зворотньому 
фазовому переході: 
, 
DS = DH 
Т 
де DН і Т – теплота і температура 
фазового переходу.
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Рівняння Клапейрона– 
Клаузіуса 
H 
= D 
T V 
d p 
d T 
D
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Плавлення 
DHпл > 0 
Vр < Vт або Vр > Vт 
При підвищенні тиску 
Якщо Vр–Vт>0, 
dТ/dp > 0 
Температура 
плавлення 
зростає 
Якщо Vр–Vт<0, 
dТ/dp < 0 
Температура 
плавлення 
зменшується
Випаровування 
і сублімація 
DHвип(суб) > 0 
Vг > Vт та Vг > Vр 
dТ/dp > 0 
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Температура 
випаровування 
(сублімації) завжди 
підвищується зі 
зростанням тиску
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Графічний спосіб знаходження 
теплоти фазового перетворення 
p H 
const 
ln = - D + 
R T 
tg a = –ΔН/R 
const для вузького інтервалу 
0 1/T 
lnp 
a 
температур, за умов, що 
DH = const
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
Проінтегруємо в інтервалі від p1 до p2: 
p H 
const 
ln = - D + 
R T 
припускаючи, що DH = const 
ö çè 
÷ø 
H 
= D æ - 
1 1 2 
p 
ln 2 1 1 
R T T 
p
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
За допомогою цього рівняння 
можна розрахувати: 
теплоту випаровування або 
сублімації, якщо відомий 
тиск насиченої пари при двох 
температурах; 
за умов відомих значень DH 
фазового переходу та тиску 
насиченої пари p1 – тиск 
насиченої пари p2.
Кафедра фізичної та колоїдної хімії 
ДДяяккууюю ззаа ууввааггуу!!

презентация фазовые I часть

  • 1.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Національний фармацевтичний університет ТТееммаа ллееккццііїї:: «ООссннооввнниийй ззааккоонн ффааззооввооїї ррііввннооввааггии.. ДДііааггррааммии ссттааннуу ооддннооккооммппооннееннттнниихх ссииссттеемм.. РРііввнняянннняя ККллааппееййррооннаа–– ККллааууззііууссаа» ЛЛееккттоорр:: ддооццееннтт ББооннддааррееннккоо ННааттааллііяя ЮЮррііїїввннаа
  • 2.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії План лекції: 1. Основні поняття і визначення. 2. Правило фаз Гіббса. 3. Однокомпонентні системи. Діаграми стану однокомпонентних систем (на прикладі діаграми стану води при невеликому тиску). 4. Рівняння Клапейрона–Клаузіуса та його застосування до фазових перетворень. Література: 1.Кабачний, В. І. Лекції з фізичної хімії : навч. посіб. для студ. вищ. фармац. навч. закл. / В. І. Кабачний, Л. Д. Грицан, Т. О. Томаровська, Л. К. Осіпенко; за ред. В. І. Кабачного. — Х. : НФаУ: Золоті сторінки, 2012. – 280 с. 2. Физическая и коллоидная химия / В. И. Кабачный, Л. К. Осипенко, Л. Д. Грицан и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – Х. : Изд-во НФаУ, 2010. – 432 с.
  • 3.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії ООССННООВВННІІ ППООННЯЯТТТТЯЯ ІІ ВВИИЗЗННААЧЧЕЕННННЯЯ
  • 4.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії ФФааззаа – сукупність гомогенних частин системи, однакових за складом, хімічними та фізичними властивостями, відокремлених від інших частин межею поділу
  • 5.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії За агрегатним станом розрізняють: тверді фази рідкі фази  газоподібні фази Число фаз (Ф) термодинамічної системи – загальна кількість твердих, рідких та газоподібних частин системи
  • 6.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії конденсовані системи – фізико-хімічні системи, які складаються з твердих та рідких фаз неконденсовані системи – системи, до складу яких входить газоподібна фаза
  • 7.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Фазові перетворення – процеси переходу речовин з однієї фази в іншу без перебігу хімічних реакцій. Основна характеристика – температура фазового перетворення. Ментол плавлення при 31оС Йод сублімація при нагріванні (фіолетові пари)
  • 8.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Складові частини системи – хімічно індивідуальні речовини, з яких складається система. Вони можуть бути ізольованими від інших частин системи і здатні до самостійного існування.
  • 9.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Речовини, за допомогою яких можна визначити склад усіх фаз даної рівноважної системи, називають компонентами системи. Властивості системи визначаються кількістю речовин, тобто числом незалежних компонентів (К)
  • 10.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Якщо між складовими частинами системи немає хімічної взаємодії, то число незалежних компонентів дорівнює кількості складових частин Приклад: цукор та сіль
  • 11.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Під час перебігу хімічних реакцій К = к – х, де К – число незалежних компонентів системи к – число складових частин системи х – число рівнянь, якими пов‘язані концентрації цих компонентів у рівноважній системі. СаСО3 (тв)  СаО (тв) + СО2 (г) [СО2] = Кр К = 3 – 1 = 2
  • 12.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Ступінь свободи (С) – це довільно змінюваний параметр системи, який визначає її стан. Число ступенів свободи – це число термодинамічних параметрів стану (тиск, температура, концентрація), які можна змінювати у певних межах, не змінюючи числа та виду фаз, що знаходяться у стані рівноваги.
  • 13.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії ППРРААВВИИЛЛОО ФФААЗЗ ГГІІББББССАА
  • 14.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії ППррааввииллоо ффаазз ГГііббббссаа (основний закон фазової рівноваги) С = К – Ф + n де n – число зовнішніх факторів, які впливають на рівновагу у системі
  • 15.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії ООДДННООККООММППООННЕЕННТТННІІ ССИИССТТЕЕММИИ.. ДДІІААГГРРААММИИ ССТТААННУУ ООДДННООККООММППООННЕЕННТТННИИХХ ССИИССТТЕЕММ
  • 16.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії ДДііааггррааммаа ссттааннуу ввооддии ппррии ннееввееллииккиихх ттииссккаахх • ААDD – ллііннііяя ввииппааррооввуувваанннняя ((ккооннддееннссааццііїї)) • AACC – ллііннііяя ккррииссттааллііззааццііїї ((ппллааввллеенннняя)) • AABB – ллііннііяя ссууббллііммааццііїї ((ввооззггооннккии)) • AA – ппооттррііййннаа ттооччккаа СС ррііддииннаа ппаарраа лліідд DD ВВ АА 0,61 273 Т, K p,кПа
  • 17.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії С = K – Ф + n K = 1, n = 2 ФФ11== 11,, ФФ22== 22,, ФФ33 == 33 СС11 == 11 –– 11 ++ 22 == 22 СС22 == 11 –– 22 ++ 22 == 11 СС33 == 11 –– 33 ++ 22 == 00 С рідина пара лід D В А 0,61 273 p, кПа 11 22 3 Т, К
  • 18.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії РІВНЯННЯ КЛАПЕЙРОНА– КЛАУЗІУСА ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ ДО ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ
  • 19.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії 1 2 G1 > G2 де G – молярні значення енергії Гіббса Рівноважний стан 1 dT, dp Рівноважний стан 2 Перехід речовини з фази 1 до фази 2 при р,Т = const Якщо G1=G2 – фази у стані рівноваги ( p, T = const)
  • 20.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Фазова рівновага не порушується за умов: G1 + d G1 = G2 + d G2 d G1 = d G2 або (при р + dр і T + dТ) Враховуючи, що d G = Vdp – SdT можна записати: V1d p - S1d T = V2d p - S2d T
  • 21.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії , S - S 2 1 V - V 2 1 S = D V d p d T D = де DV і DS – зміна молярного об‘єму і ентропії під час ізотермічного фазового переходу одного молю речовини При ізотермічному зворотньому фазовому переході: , DS = DH Т де DН і Т – теплота і температура фазового переходу.
  • 22.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Рівняння Клапейрона– Клаузіуса H = D T V d p d T D
  • 23.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Плавлення DHпл > 0 Vр < Vт або Vр > Vт При підвищенні тиску Якщо Vр–Vт>0, dТ/dp > 0 Температура плавлення зростає Якщо Vр–Vт<0, dТ/dp < 0 Температура плавлення зменшується
  • 24.
    Випаровування і сублімація DHвип(суб) > 0 Vг > Vт та Vг > Vр dТ/dp > 0 Кафедра фізичної та колоїдної хімії Температура випаровування (сублімації) завжди підвищується зі зростанням тиску
  • 25.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Графічний спосіб знаходження теплоти фазового перетворення p H const ln = - D + R T tg a = –ΔН/R const для вузького інтервалу 0 1/T lnp a температур, за умов, що DH = const
  • 26.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії Проінтегруємо в інтервалі від p1 до p2: p H const ln = - D + R T припускаючи, що DH = const ö çè ÷ø H = D æ - 1 1 2 p ln 2 1 1 R T T p
  • 27.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії За допомогою цього рівняння можна розрахувати: теплоту випаровування або сублімації, якщо відомий тиск насиченої пари при двох температурах; за умов відомих значень DH фазового переходу та тиску насиченої пари p1 – тиск насиченої пари p2.
  • 28.
    Кафедра фізичної таколоїдної хімії ДДяяккууюю ззаа ууввааггуу!!