Bài giảng môn cơ sở lý thuyết hoá học - Chương IV - Cân bằng pha

Tham khảo tài liệu bài giảng môn cơ sở lý thuyết hoá học - chương iv - cân bằng pha, tài liệu phổ thông, hóa học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng môn cơ sở lý thuyết hoá học - Chương IV - Cân bằng pha Bµi gi¶ng m«n C¬ së lý thuyÕt Hãa häc Ch¬ng IV: C©n b»ng phaI. Mét sè kh¸i niÖm1. Pha ( F ) lµ phÇn ®ång thÓ cña hÖ cã thµnh phÇn, tÝnh chÊt lý häc , tÝnh chÊt ho¸ häcgièng nhau ë mäi ®iÓm cña phÇn ®ång thÓ ®ã vµ cã bÒ mÆt ph©n chia víi c¸c phÇn kh¸ccña hÖ.- Pha chØ gåm 1 chÊt gäi lµ pha nguyªn chÊt (pha ®¬n) cßn pha gåm 2 chÊt trë lªn--> gäilµ pha phøc t¹p.- HÖ gåm 1 pha --> hÖ ®ång thÓ.- HÖ ³ 2 pha -> hÖ dÞ thÓ.VÝ dô: HÖ gåm H2O ®¸ + H2O láng + H2O h¬i => gåm 3 pha: r¾n, láng, h¬i. HÖ gåm CaCO3(r), CaO(r),CO2(k) --> 3 pha: 2 fa r¾n + 1 pha khÝ2. CÊu tö: Lµ phÇn hîp thµnh cña hÖ cã thÓ ®îc t¸ch ra khái hÖ vµ tån t¹i ®îc bªn ngoµihÖ.Sè cÊu tö trong hÖ kÝ hiÖu lµ RVÝ dô: dung dÞch NaCl gåm 2 cÊu tö lµ NaCl vµ H2O --> R=23.Sè cÊu tö ®éc lËp (K): Lµ sè tèi thiÓu c¸c cÊu tö ®ñ ®Ó x¸c ®Þnh thµnh phÇn cña tÊt c¶c¸c pha trong hÖ.- NÕu c¸c cÊu tö kh«ng ph¶n øng víi nhau vµ nÕu pha cã thµnh phÇn kh¸c nhau th× K=R(trong hÖ kh«ng cã ph¬ng tr×nh liªn hÖ nång ®é c¸c cÊu tö) VÝ dô: dung dÞch NaCl => R=K=2.-NÕu c¸c cÊu tö t¬ng t¸c víi nhau vµ n»m c©n b»ngvíi nhau--> chóng kh«ng cßn ®éc lËpvíi nhau n÷a--> K=R-qq: sè hÖ thøc liªn hÖ gi÷a c¸c nång ®é ( q cã thÓ lµ ph¬ng tr×nh h»ng sè c©n b»ng, ®iÒukiÖn ®Çu vÒ nång ®é cña c¸c cÊu tö)VÝ dô: HÖ gåm 3 cÊu tö HCl, Cl2, H2 ®Òu lµ c¸c chÊt khÝ cã t¬ng t¸c,n»m c©n b»ng víinhau: 2HCl(k) H2(k) + Cl2(k) [H 2 ][Cl 2 ] KC = => biÕt ®îc nång ®é cña 2 cÊu tö sÏ biÕt ®îc nång [HCl]2®é cña cÊu tö cßn l¹i.VËy hÖ cã: R=3, q=1, ==> K= R-q=2NÕu gi¶ thiÕt ban ®Çu hÖ chØ cã HCl ( hoÆc cho tØ lÖ mol H2:Cl2 ban ®Çu) => q=2 => K=14.BËc tù do cña hÖ(C): Lµ sè tèi thiÓu c¸c th«ng sè tr¹ng th¸i cêng ®é (P,T,C) ®ñ ®Ó x¸c®Þnh tr¹ng th¸i c©n b»ng cña 1 hÖ ( lµ sè th«ng sè tr¹ng th¸i cêng ®é cã thÓ thay ®æi1c¸ch ®éc lËp mµ kh«ng lµm biÕn ®æi sè pha cña hÖ)VÝ dô: H2O(l) H2O(k)==> c©n b»ng cã 2 pha==> C=1 v× NguyÔn Ngäc ThÞnh, §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi Email: ngocthinhbk@yahoo.com Bµi gi¶ng m«n C¬ së lý thuyÕt Hãa häc + Cã thÓ thay ®æi 1 trong 2 th«ng sè P hoÆc T mµ kh«ng lµm thay ®æi sè pha cñahÖ. + HoÆc: ë mét nhiÖt ®é x¸c ®Þnh th× P h¬i H2O n»m c©n b»ng víi H2O láng lµ x¸c®Þnh, tøc lµ chØ cÇn biÕt 1 trong 2 th«ng sè T hoÆc P th× x¸c ®Þnh ®îc tr¹ng th¸i c©n b»ngcña hÖ.5.C©n b»ng pha: C©n b»ng trong c¸c hÖ dÞ thÓ, ë ®ã c¸c cÊu tö kh«ng ph¶n øng ho¸ häcvíi nhau nhng x¶y ra c¸c qu¸ tr×nh biÕn ®æi pha cña c¸c cÊu tö => c©n b»ng pha.II. Quy t¾c pha Gibbs. XÐt hÖ gåm R cÊu tö 1,2,....R ®îc ph©n bè trong f pha ( a , b , g ,..., f pha)1.§iÒu kiÖn ®Ó c¸c pha n»m c©n b»ng víi nhau: §¶m b¶o c¸c c©n b»ng sau:- C©n b»ng nhiÖt: nhiÖt ®é ë c¸c pha b»ng nhau Ta = Tb = Tg = ... = Tf-C©n b»ng c¬: ¸p suÊt ë c¸c pha b»ng nhau Pa = Pb = Pg = ... = Pf-C©n b»ng ho¸: thÕ ho¸ cña mçi cÊu tö trong c¸c pha b»ng nhau: m a = m b = m gi = ... = m f i i i2.Qui t¾c pha Gibbs- C¸c th«ng sè tr¹ng th¸i cêng ®é x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i cña hÖ lµ T,P, CGäi Ni lµ nång ®é mol phÇn cña cÊu tö i trong 1 pha th× N1+N2+N3+...+Ni=1 => VËy ®Ó x¸c ®Þnh nång ®é cña R cÊu tö trong 1 pha cÇn biÕt nång ®é cña (R-1) cÊutö. V× cã f pha => ®Ó x¸c ®Þnh nång ®é cña R cÊu tö trong f pha th× sè nång ®é cÇnbiÕt lµ f (R-1). Tõ ®ã sè th«ng sè tr¹ng th¸i cêng ®é x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i cña hÖ lµ f (R-1)+ 2trong ®ã sè 2: biÓu thÞ 2 th«ng sè bªn ngoµi lµ T vµ P x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i cña hÖV× c¸c pha n»m c©n b»ng víi nhau => c¸c th«ng sè kh«ng ®éc lËp víi nhau n÷a: m cã liªnhÖ víi nång ®é mµ khi c©n b»ng th× m cña mçi cÊu tö trong c¸c pha ph¶i b»ng nhau ( ®iÒukiÖn c©n b»ng ho¸) m 1 (a ) = m 1 ( b ) = ... = m 1 (f ) m 2 (a ) = m 2 ( b ) = ... = m 2 (f ) m R (a ) = m R ( b ) = ... = m R (f ) NguyÔn Ngäc ThÞnh, §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi Email: ngocthinhbk@yahoo.com Bµi gi¶ng m«n C¬ së lý thuyÕt Hãa häc=> Mçi cÊu tö cã ( f -1) ph¬ng tr×nh liªn hÖ ==> R cÊu tö cã cã R( f -1) ph¬ng tr×nhliªn hÖ gi÷a c¸c th«ng sè.NÕu cã thªm q ph¬ng tr×nh liªn hÖ nång ®é c¸c cÊu tö, vÝ dô: khi cã ph¶n øng ho¸ häcgi÷a c¸c cÊu tö th× sè ph¬ng tr×nh liªn hÖ c¸c th«ng sè tr¹ng th¸i cêng ®é cña hÖ lµ:R( f -1) + qBËc tù do cña hÖ = C¸c th«ng sè tr¹ng th¸i – sè ph¬ng tr×nh liªn hÖ gi÷a c¸c th«ng sè ð C= [ f (R-1)+2]-[R( f -1)+q] ...