ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ И

РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

Глава 6. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

Фазы системы

Ключевое понятие в данном разделе — фаза.

Фаза — это совокупность гомогенных частей системы, имеющих одинаковые химические, физические и термодинамические характеристики во всех своих точках. Поясним это определение.

1. Прежде всего, для образования разных фаз достаточно присутствия в системе разных агрегатных состояний одного и того же вещества.

а) Известны три агрегатных состояния вещества — газообразное, жидкое и твердое. Они отличаются по своим физическим (плотность, теплоемкость) и термодинамическим (ΔН^о_обр, ΔS^о_обри т.д.) параметрам. А это, в соответствии с приведенным определением, и означает образование разных фаз.

б) I. Пример однокомпонентной двухфазной системы — кусочки льда в воде. Здесь — две фазы одного вещества: жидкая и твердая.

II. Включение в систему водяного пара над поверхностью позволяет получить трехфазную однокомпонентную систему, куда входит еще и газообразная фаза.

в) Переход же вещества из одного агрегатного состояния в другое называется, как известно, фазовым превращениемили фазовым переходом. Последний из этих терминов уже встречался в п. 3.4.

Итак, одно и то же вещество может образовывать несколько фаз в системе.

2. С другой стороны, одну и ту же фазу могут образовывать несколько разных веществ. Так обстоит дело тогда, когда вещества взаимно растворены друг
в друге (например, если это — хорошо смешивающиеся жидкости), или речь
идет о растворе каких-то веществ в некотором растворителе.

Таким образом, истинный раствор — это однофазная система.

3. В третьих случаях разные вещества образуют в системе разные фазы.

а) Пример — смесь воды и масла. Даже если ее хорошо взболтать, она быстро
расслаивается на две жидкие фазы — фазу масла и фазу воды. Последние
различаются не только по физическим и термодинамическим, но и по хими-
ческим характеристикам.

б) Если добавить в эту систему и третий компонент —
например, раздробленный уголь, образуется третья фаза — твердая. В данном
примере число фаз совпадает с числом компонентов.

4. а) Но в общем случае, как следует из предыдущих примеров, количествофаз в системе может не совпадать с количеством компонентов. Число фаз обо-
значается буквой Ф. Системы, состоящие из одной фазы (Ф = 1), называются
гомогенными, а из нескольких фаз (Ф ≥ 2) — гетерогенными.

б) Заметим также, что фаза может быть непрерывной, а может быть дисперс-
ной, т. е. состоять из отдельных фрагментов или частиц. Примеры дисперсных
фаз — глыбки льда; капельки масла в воде; пузырьки воздуха, появляющиеся
в воде при нагревании; частицы измельченного угля; пыль в воздухе и т. д.

В каждом из этих примеров дисперсная фаза распределена в какой-либо
второй — непрерывной — фазе.