Гибсово правило фаза Правило фаза представља однос између броја степени слободе (F), броја компонената (C) и фаза у равнотежи (P).
Правило фаза, дакле, показује број параметара који се могу мењати док број фаза у равнотежи остаје константан. Гибс је 1876. први пут одредио овај однос на основу термодинамичких разматрања.
Извођење Посматра се вишефазан и вишекомпонентан систем од C компонената и P фаза. Свака компонента је распоређена између свих фаза и не одигравају се хемијске реакције између компонената. Равнотежна концентрација сваке компоненте у свакој фази је константна иако компоненте могу прелазити из једне фазе у другу. Концентрација је изражена у молским фракцијама. Стање система описује се интензивним величинама. То су температура, притисак и концентрација. У свакој фази се налази C компонената па је за сваку фазу потребно C концентрационих израза. За P фаза то је укупно PC концентрационих израза. Концентрациони изрази су међусобно зависни пошто збир молских фракција за сваку фазу мора бити једнак јединици. Није неопходно познавати свих C концентрационих израза него ако је познато C-1 последњи израз се може добити из зависности : . Укупан број концентрација неопходних за описивање система је онда P(C-1) пошто се за сваку од P фаза мора знати C-1 израз. Укупном броју променљивих треба додати и температуру и притисак па је укупан број променљивих P(C-1)+2. Циљ је одредити укупан број независно променљивих. Од укупног броја променљивих треба одузети оне које зависе од услова да је систем у равнотежи. Хемијски потенцијал сваке компоненте је исти у свим фазама. Важе једначине:
где је μ хемијски потенцијал. Ако је компонента распоређена између две фазе из једнакости хемијских потенцијала компоненти у те две фазе следи да ако је позната концентрација компоненте у једној фази одређена је и концентрација у другој фази. За P фаза се укупно може написати P-1 једначина једнакости хемијских потенцијала, за свих C компоненти то је укупно C(P-1) једначина. Број независно променљивих, тј. број степени слободе F је онда:
На овај начин је изведено правило фаза, овај облик правила фаза не узима у обзир евентуално поље сила. Ако би се систем налазио у неком пољу сила морале би да се узму у обзир додатне интензивне променљиве.
Правило фаза- примери
Правило фаза у једнокомпонентним системима У једнокомпонентним системима број компоненти је C=1. То значи да је број степени слободе F=3-P. Ако је у равнотежи само једна фаза (P=1) максимални број степени слободе је два. Стање система је потпуно одређено ако су познате две независно променљиве величине стања нпр. комбинација притисак и запремина, притисак и температура или запремина и температура. Трећи параметар може се одредити из једначине стања.
Правило фаза у двокомпонентним системима У двокомпонентним системима број компоненти је C=2. Број степени слободе је F=4-P. Број параметара који могу независно да се мењају је три ако је у систему присутна једна фаза (P=1). У просторном тродимензионом координатном систему стање система се описује помоћу три координате (помоћу притиска, температуре и састава система). Да би се дијаграм поједноставио, тј. представио помоћу правоугаоног координатног система може се фиксирати једна променљива, нпр. може се посматрати зависност температуре од састава система на атмосферском притиску.
Правило фаза у трокомпонентним системима У трокомпонентним системима број компоненти је C=3. Број степени слободе је F=5-P. Ако је у систему присутна само једна фаза четири различита параметра могу да се мењају. То значи да је потребан координатни систем са четири координате. Фазни дијаграм може бити приказан у тродимензионом координатном систему при изобарским условима. Најједноставније је приказати фазни дијаграм у дводимензионом координатном систему при константном притиску и температури.
Референце
Спољашње везе Факултет за физичку хемију
Литература
Општи курс физичке хемије, Иванка Холцлајтнер-Антуновић Physical Chemistry, Peter Atkins, Julio de Paula Практикум из општег курса физичке хемије, Мирослав Ристић, Игор Пашти, Исидора Цекић-Лацковић Збирка задатака из општег курса физичке хемије, Убавка Миоч, Радмила Херцигоња Радна свеска из општег курса физичке хемије, Иванка Холцлајтнер-Антуновић
Категорија:Физичка хемија Категорија:Термодинамика Категорија:Фазни прелази