Giản đồ pha, BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC GV: Nguyễn Bảo Việt CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA Quá trình Chuyển pha Bay Lỏng → Hơi Ngưng tụ Hơi → Lỏng Nóng chảy Rắn → Lỏng Đông đặc Lỏng → Rắn Thăng hoa Rắn → Hơi Ngưng kết Hơi → Rắn Chuyển dạng thù hình Rắn → Rắn Các hiệu ứng thưởng kèm trình chuyển pha DH, DU, DV, DCp CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA Hiện tương thăng hoa đá khô Hiện tương ngưng kết Iodine Các dạng thù hình khác Cacbon MỘT SỐ KHÁI NIỆM Pha tập hợp phần đồng thể hệ, có thành phần hóa học tính chất lý hóa điểm Ký hiệu f Hợp phần chất hợp thành hệ, hợp phần tách khỏi hệ tồn độc lập hệ Số hợp phần ký hiệu r Số cấu tử số tổi thiểu hợp phần đủ để tạo nên hệ Ký hiệu k MỘT SỐ KHÁI NIỆM k= r - q Số phương trình độc lập liên hệ nồng độ hợp phần cân Ví dụ: 2SO3 = 2SO2 + 02 (r = , q = 2, k = 1) MỘT SỐ KHÁI NIỆM Bậc tự c: số tối thiểu thông số trạng thái cần thiết để xác định trạng thái cân hệ c = S (thông số trạng thái) - S (phương trình liên hệ) Ví dụ: P, T, V Khí (thông số trạng thái) lý tưởng P.V = n.R.T (phương trình liên hệ) c=3–1=2 CÂN BẰNG PHA Các trình nhiệt động nói chung trình dị thể nói riêng xảy theo hướng san thông số cường độ Cân nhiệt độ Cân học Cân pha Cân hóa học QUY TẮC PHA GIBBS (1876) c=k–f+n (Số thông số bên tác động) Ví dụ: Hệ cấu tử, pha c = – +2 = 2 thông số T,P T, P độc lập Hệ cấu tử, pha c = – +2 = thông số T,P T=T(P) GIẢN ĐỒ PHA Hệ cấu tử A 0 M 0.2 20 0.4 40 B 0.6 60 0.8 80 x1 = – x2; y1 = 100% - y2 A: xB = 0, xA = B: xB = 1, xA = M: xB = 0.4, xA = 0.6 1.0 100 xB yB% GIẢN ĐỒ PHA Hệ cấu tử A 80 20 40 60 60 40 P 80 Tại P: %A= 20% %C = 40% %B = 60% B 20 40 20 60 %C 80 C GIẢN ĐỒ PHA Các dạng thường gặp P P T (T – x) (P – T) A T P xB (P – x) B A xB T (T – P - x) (P – T – V) V T A xB B B QUY TẮC GIẢN ĐỒ PHA Quy tắc liên tục Các đường mặt giản đồ pha biểu diễn phụ thuộc thông số nhiệt động hệ liên tục hệ không xảy trình biến đổi pha P g Na2SO4 Lỏng = Hơi Hơi V Na2SO4.10H20 t°C QUY TẮC GIẢN ĐỒ PHA Quy tắc đường thẳng liên hợp Trong hệ đẳng nhiệt, đẳng áp, hệ gồm hệ điểm biểu diễn hệ nằm đường thẳng T A H1 H H2 x1 x x2 B BÀI TẬP VÍ DỤ Xác định số hợp phần, số pha phản ứng phân hủy muối Amoni clorua Có cấu tử hệ sau: a Nước tinh khiết b Dung dịch acid acetic c Phản ứng phân hủy MgCO3 THẢO LUẬN Mục đích việc xây dựng giản đồ pha Tại nói cân pha trình động ? TÓM TẮT -Ba trạng thái vật chất rắn, lỏng, khí -Có trình biến đổi pha trạng thái -Hai nhiều pha tồn điều kiện nhiệt độ áp suất cho trước -Cân pha trình động, phân tử di chuyển qua lại liện tục pha để đạt trạng thái cân mà quan sát mắt thường -Có nhiều giản đồ pha khác phổ biến giản độ áp suất – nhiệt độ , nhiệt độ - thành phần -Các giá trị giản đồ pha biểu diễn tuân theo quy tắc pha bao gồm quy tắc liên tục đường thẳng liên hợp CÂN BẰNG PHA HỆ CẤU TỬ - Hệ cấu tử hệ gồm chất nguyên chất - Ở trạng thái khí lỏng, hầu hết chất tồn pha - Quá trình chuyển pha kèm theo biến đổi tính chất hệ •Hệ pha: c=2, thông số bên tự •Hệ pha cân bằng: c=1, thông số tự thông số phụ thuộc •Hệ pha cân bằng: c=0, tất thông số bên xác định CÂN BẰNG PHA HỆ CẤU TỬ Ảnh hưởng áp suất đến nhiệt chuyển pha T T V  P  (Pt Clausius-Clapeyron I) Ảnh hưởng nhiệt độ đến áp suất bão hòa P2  1 ln  (  ) P1 R T T1 CÂN BẰNG PHA HỆ CẤU TỬ Các công thức xác định nhiệt độ sôi chất lỏng Công thức Clapeyron: Ln(P”dm)=A-B/Tsdm Công thức Antoine Ln(P”dm)=A-B/(C+Tsdm) A, B, C : tra sổ tay hóa lý P”dm : áp suất bão hòa dung môi (mmHg) Tsdm : nhiệt độ sôi dung môi (độ K) CÂN BẰNG PHA HỆ CẤU TỬ Ảnh hưởng áp suất tổng lên áp suất bão hòa V: (lit/mol) 0 P2 " Vlong.( P2  P1 ) ln  P1" R.T Ảnh hưởng nhiệt độ đến nhiệt chuyển pha d   C p  dT T CÂN BẰNG PHA HỆ CẤU TỬ Giản đồ pha hệ cấu tử CÂN BẰNG PHA HỆ 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 [...]...GIẢN ĐỒ PHA Các dạng thường gặp P P T (T – x) (P – T) A T P xB (P – x) B A xB T (T – P - x) (P – T – V) V T A xB B B QUY TẮC GIẢN ĐỒ PHA Quy tắc liên tục Các đường hoặc các mặt trên giản đồ pha biểu diễn sự phụ thuộc giữa các thông số nhiệt động của hệ sẽ liên tục nếu trong hệ không xảy ra quá trình biến đổi pha P g Na2SO4 Lỏng = Hơi Hơi V Na2SO4.10H20 t°C QUY TẮC GIẢN ĐỒ PHA Quy tắc... động, các phân tử di chuyển qua lại liện tục giữa các pha để đạt trạng thái cân bằng mà hầu như không thể quan 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 pha bao gồm quy tắc liên tục và đường thẳng liên hợp CÂN BẰNG PHA HỆ 1 CẤU TỬ - Hệ 1 cấu tử là... Clausius-Clapeyron I) Ảnh hưởng của nhiệt độ đến áp suất hơi bão hòa P2  1 1 ln  (  ) P1 R T 2 T1 CÂN BẰNG PHA HỆ 1 CẤU TỬ Các công thức xác định nhiệt độ sôi chất lỏng Công thức Clapeyron: Ln(P”dm)=A-B/Tsdm Công thức Antoine 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... phần, số pha trong phản ứng phân hủy muối Amoni 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... CẤU TỬ Ảnh hưởng của áp suất tổng lên áp suất hơi bão hòa V: (lit/mol) 0 0 P2 " Vlong.( P2  P1 ) ln  P1" R.T Ảnh hưởng của nhiệt độ đến nhiệt chuyển pha d   C p  dT T 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: ... tục pha để đạt trạng thái cân mà quan sát mắt thường -Có nhiều giản đồ pha khác phổ biến giản độ áp suất – nhiệt độ , nhiệt độ - thành phần -Các giá trị giản đồ pha biểu diễn tuân theo quy tắc pha. .. dựng giản đồ pha Tại nói cân pha trình động ? TÓM TẮT -Ba trạng thái vật chất rắn, lỏng, khí -Có trình biến đổi pha trạng thái -Hai nhiều pha tồn điều kiện nhiệt độ áp suất cho trước -Cân pha. .. T – V) V T A xB B B QUY TẮC GIẢN ĐỒ PHA Quy tắc liên tục Các đường mặt giản đồ pha biểu diễn phụ thuộc thông số nhiệt động hệ liên tục hệ không xảy trình biến đổi pha P g Na2SO4 Lỏng = Hơi Hơi