Giản đồ pha, BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

MỘT SỐ KHÁI NIỆMPha là tập hợp các phần đồng thể của một hệ, có cùng thành phần hóa học và tính chất lý hóa ở mọi điểm.. Ký hiệu f Hợp phần là các chất hợp thành hệ, mỗi hợp phần đều có

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

GV: Nguyễn Bảo Việt

CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA

Quá trình Chuyển pha

Bay hơiNgưng tụNóng chảyĐông đặcThăng hoaNgưng kếtChuyển dạng thù hình

Lỏng → HơiHơi → LỏngRắn → LỏngLỏng → RắnRắn → HơiHơi → RắnRắn 1 → Rắn 2

Các hiệu ứng thưởng đi kèm quá trình chuyển pha là DH, DU, DV, DCp

CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA

Hiện tương thăng hoa của đá khô

Các dạng thù hình khác nhau của Cacbon

Hiện tương ngưng kết hơi Iodine

MỘT SỐ KHÁI NIỆM

Pha là tập hợp các phần đồng thể của một hệ, có cùng thành phần hóa

học và tính chất lý hóa ở mọi điểm Ký hiệu f

Hợp phần là các chất hợp thành hệ, mỗi hợp phần đều có thể tách khỏi

hệ và tồn tại độc lập ngoài hệ Số hợp phần ký hiệu là r

Số cấu tử là số tổi thiểu hợp phần đủ để tạo nên hệ Ký hiệu k

MỘT SỐ KHÁI NIỆM

Bậc tự do c: số tối thiểu các thông số trạng thái cần thiết để xác định

trạng thái cân bằng của 1 hệ

c = S (thông số trạng thái) - S (phương trình liên hệ)

Ví dụ:

Khílýtưởng

CÂN BẰNG PHA

Các quá trình nhiệt động nói chung và các quá trình dị thể nói riêng sẽ xảy

ra theo hướng san đều các thông số cường độ.

Cân bằng pha

Cân bằng hóa học

QUY TẮC PHA GIBBS (1876)

x1 = 1 – x2; y1 = 100% - y2

A: xB = 0, xA = 1B: xB = 1, xA = 0M: xB = 0.4, xA = 0.6

80 60 40

QUY TẮC GIẢN ĐỒ PHA

Quy tắc liên tục

Các đường hoặc các mặt trên giản đồ pha biểu diễn sự phụ thuộc giữacác thông số nhiệt động của hệ sẽ liên tục nếu trong hệ không xảy raquá trình biến đổi pha

QUY TẮC GIẢN ĐỒ PHA

Quy tắc đường thẳng liên hợp

Trong hệ đẳng nhiệt, đẳng áp, nếu một hệ gồm 2 hệ con thì điểm biểudiễn của 3 hệ này cùng nằm trên 1 đường thẳng

BÀI TẬP VÍ DỤ

1 Xác định số hợp phần, số pha trong phản ứng phân hủy muốiAmoni clorua

2 Có bao nhiêu cấu tử trong các hệ sau:

a Nước tinh khiết

b Dung dịch acid acetic

c Phản ứng phân hủy MgCO3

THẢO LUẬN

1 Mục đích của việc xây dựng giản đồ pha

2 Tại sao nói cân bằng pha là một quá trình động ?

TÓM TẮT

-Ba trạng thái căn bản của vật chất là rắn, lỏng, khí

-Có 7 quá trình biến đổi pha giữa 3 trạng thái này

-Hai hoặc nhiều pha có thể cùng tồn tại trong những điều kiện nhiệt độ

và áp suất cho trước

-Cân bằng pha là một quá trình động, các phân tử di chuyển qua lạiliện tục giữa các pha để đạt trạng thái cân bằng mà hầu như không thểquan sát bằng mắt thường

-Có nhiều giản đồ pha khác nhau nhưng phổ biến nhất là các giản độ

áp suất – nhiệt độ , nhiệt độ - thành phần

-Các giá trị trên giản đồ pha được biểu diễn tuân theo các quy tắc phabao gồm quy tắc liên tục và đường thẳng liên hợp

CÂN BẰNG PHA HỆ 1 CẤU TỬ

- Hệ 1 cấu tử là hệ chỉ gồm 1 chất nguyên chất

- Ở trạng thái khí hoặc lỏng, hầu hết các chất chỉ tồn tại 1 pha

- Quá trình chuyển pha luôn kèm theo những biến đổi tính chất của hệ

•Hệ 1 pha: c=2, 2 thông số bên ngoài tự do

•Hệ 2 pha cân bằng: c=1, 1 thông số tự do và 1 thông số phụ thuộc

•Hệ 3 pha cân bằng: c=0, tất cả thông số bên ngoài xác định

CÂN BẰNG PHA HỆ 1 CẤU TỬ

Ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt chuyển pha

T P

1 2

1 (

1

2 ln

T T

R P

P





CÂN BẰNG PHA HỆ 1 CẤU TỬ

Các công thức xác định nhiệt độ sôi chất lỏng

Công thức Clapeyron:

Công thức Antoine

Ln(P”dm)=A-B/Tsdm

Ln(P”dm)=A-B/(C+Tsdm)

A, B, C : tra sổ tay hóa lý

P”dm : áp suất hơi bão hòa dung môi (mmHg)

Tsdm : nhiệt độ sôi dung môi (độ K)

CÂN BẰNG PHA HỆ 1 CẤU TỬ

Ảnh hưởng của áp suất tổng lên áp suất hơi bão hòa

T R

P P

V P

P long

.

) (

"

"

ln

0 1

0 2 1

d

p



CÂN BẰNG PHA HỆ 1 CẤU TỬ

Giản đồ pha của hệ 1 cấu tử

CÂN BẰNG PHA HỆ 1 CẤU TỬ

*A: triple point (0.00603 atm)

*B : normal melting point

*C: normal boiling point

*D: critical point

*X: triple point

*Y : normal sublimation point

*Z: critical point