Фазовые равновесия. Как и в случае химического равновесия, скорость прямого процесса равна скорости обратного процесса, а условие фазового равновесия ΔG = 0

Как и в случае химического равновесия, скорость прямого процесса равна скорости обратного процесса, а условие фазового равновесия ΔG = 0. Для фазового равновесия соблюдается принцип Ле Шателье. Так, при повы­шении температуры равновесие смещается в сторону эндотермического про­цесса, например плавления или испарения. С увеличением давления равнове­сие сдвигается в сторону процессов, при которых уменьшается объем, на­пример, если газ превращается в жидкое или твердое состояние.

Правилу фаз Гиббса уже более 100 лет; математически оно было сфор­мулировано Гиббсом в 1876 г., но только в 1887 г., после работ Розебома, стала очевидной практическая применимость этого правила при изучении химических равновесий. Это правило является одним из общих законов хи­мии и физики, определяющим возможность перехода вещества из одного фа­зового состояния в другое.

Любая гетерогенная система состоит из отдельных гомогенных, физи­чески или химически различных, механически отделимых друг от друга час­тей, называемых фазами. Например, насыщенный раствор хлорида натрия с кристаллами NaCl в осадке и водяным паром над раствором – это система, состоящая из 3 фаз: жидкого раствора, твердой соли и газообразной воды. Фазы могут иметь различный химический состав, физические свойства и мо­гут быть разделены чисто механическими операциями: раствор можно от­фильтровать от осадка, а пар собрать в любом свободном объеме системы.

Таким образом, фаза – это совокупность всех гомогенных частей гете­рогенной системы, отделенная от других частей системы четкими поверхно­стями раздела (межфазными границами).

Химический состав и свойства остаются постоянными внутри объема, занимаемого фазой. При переходе через межфазную границу состав и свой­ства меняются скачкообразно. Поскольку газы в подавляющем большинстве случаев полностью смешиваются друг с другом, в системе может быть толь­ко одна газовая фаза, но много твердых и жидких несмешивающихся фаз.

Компонент – химически однородная составная часть вещества, кото­рая может быть выведена из системы. Например, водный раствор LiCl и KCl состоит из трех компонентов (LiCl, KCl и Н₂О).

Числом независимых компонентов К называется наименьшее число веществ, с помощью которых можно описать состав каждой фазы в системе в отдельности. Это определение легко применить, когда вещества не реагиру­ют друг с другом. Так, смесь воды и этанола – двухкомпонентная система. Ситуация усложняется, когда химическая реакция приводит к равновесию между веществами в системе. Число независимых компонентов обычно меньше числа веществ, образующих систему, потому что при равновесии концентрации различных веществ связаны определенными соотношениями. Существуют два типа уравнений связи:

уравнения химического равновесия;

дополнительные условия, которые связывают концентрации веществ или состав фаз.