Gibsovo pravilo faza[uredi | uredi izvor]

Pravilo faza predstavlja odnos između broja stepeni slobode (F), broja komponenata (C) i faza u ravnoteži (P).^[1]

$F=C-P+2$

Pravilo faza, dakle, pokazuje broj parametara koji se mogu menjati dok broj faza u ravnoteži ostaje konstantan.^[2] Gibs je 1876. prvi put odredio ovaj odnos na osnovu termodinamičkih razmatranja.^[1]

Izvođenje[uredi | uredi izvor]

Posmatra se višefazan i višekomponentan sistem od C komponenata i P faza. Svaka komponenta je raspoređena između svih faza i ne odigravaju se hemijske reakcije između komponenata. Ravnotežna koncentracija svake komponente u svakoj fazi je konstantna iako komponente mogu prelaziti iz jedne faze u drugu. Koncentracija je izražena u molskim frakcijama. Stanje sistema opisuje se intenzivnim veličinama. To su temperatura, pritisak i koncentracija. U svakoj fazi se nalazi C komponenata pa je za svaku fazu potrebno C koncentracionih izraza. Za P faza to je ukupno PC koncentracionih izraza. Koncentracioni izrazi su međusobno zavisni pošto zbir molskih frakcija za svaku fazu mora biti jednak jedinici. Nije neophodno poznavati svih C koncentracionih izraza nego ako je poznato C-1 poslednji izraz se može dobiti iz zavisnosti : $\chi _{1}^{P}+\chi _{2}^{P}+...+\chi _{C}^{P}=1$ . Ukupan broj koncentracija neophodnih za opisivanje sistema je onda P(C-1) pošto se za svaku od P faza mora znati C-1 izraz. Ukupnom broju promenljivih treba dodati i temperaturu i pritisak pa je ukupan broj promenljivih P(C-1)+2. Cilj je odrediti ukupan broj nezavisno promenljivih. Od ukupnog broja promenljivih treba oduzeti one koje zavise od uslova da je sistem u ravnoteži. Hemijski potencijal svake komponente je isti u svim fazama. Važe jednačine:

$\mu _{1}^{1}=\mu _{1}^{2},\mu _{1}^{2}=\mu _{1}^{3},...,\mu _{1}^{(}p-1)=\mu _{1}^{p}$

$\mu _{2}^{1}=\mu _{2}^{2},\mu _{2}^{2}=\mu _{1}^{3},...,\mu _{2}^{(}p-1)=\mu _{2}^{p}$

$.................................$

$\mu _{C}^{1}=\mu _{C}^{2},\mu _{C}^{2}=\mu _{C}^{3},...,\mu _{C}^{(}p-1)=\mu _{C}^{p}$ ^[1]

gde je μ hemijski potencijal. Ako je komponenta raspoređena između dve faze iz jednakosti hemijskih potencijala komponenti u te dve faze sledi da ako je poznata koncentracija komponente u jednoj fazi određena je i koncentracija u drugoj fazi. Za P faza se ukupno može napisati P-1 jednačina jednakosti hemijskih potencijala, za svih C komponenti to je ukupno C(P-1) jednačina. Broj nezavisno promenljivih, tj. broj stepeni slobode F je onda:

$F=P(C-1)+2-C(P-1)$

$F=PC-P+2-CP+C$

$F=C-P+2$

Na ovaj način je izvedeno pravilo faza, ovaj oblik pravila faza ne uzima u obzir eventualno polje sila. Ako bi se sistem nalazio u nekom polju sila morale bi da se uzmu u obzir dodatne intenzivne promenljive.^[1]

Pravilo faza- primeri[uredi | uredi izvor]

Pravilo faza u jednokomponentnim sistemima[uredi | uredi izvor]

U jednokomponentnim sistemima broj komponenti je C=1. To znači da je broj stepeni slobode F=3-P. Ako je u ravnoteži samo jedna faza (P=1) maksimalni broj stepeni slobode je dva. Stanje sistema je potpuno određeno ako su poznate dve nezavisno promenljive veličine stanja npr. kombinacija pritisak i zapremina, pritisak i temperatura ili zapremina i temperatura. Treći parametar može se odrediti iz jednačine stanja.^[1]

Pravilo faza u dvokomponentnim sistemima[uredi | uredi izvor]

U dvokomponentnim sistemima broj komponenti je C=2. Broj stepeni slobode je F=4-P. Broj parametara koji mogu nezavisno da se menjaju je tri ako je u sistemu prisutna jedna faza (P=1). U prostornom trodimenzionom koordinatnom sistemu stanje sistema se opisuje pomoću tri koordinate (pomoću pritiska, temperature i sastava sistema). Da bi se dijagram pojednostavio, tj. predstavio pomoću pravougaonog koordinatnog sistema može se fiksirati jedna promenljiva, npr. može se posmatrati zavisnost temperature od sastava sistema na atmosferskom pritisku.^[1]

Pravilo faza u trokomponentnim sistemima[uredi | uredi izvor]

U trokomponentnim sistemima broj komponenti je C=3. Broj stepeni slobode je F=5-P. Ako je u sistemu prisutna samo jedna faza četiri različita parametra mogu da se menjaju. To znači da je potreban koordinatni sistem sa četiri koordinate. Fazni dijagram može biti prikazan u trodimenzionom koordinatnom sistemu pri izobarskim uslovima. Najjednostavnije je prikazati fazni dijagram u dvodimenzionom koordinatnom sistemu pri konstantnom pritisku i temperaturi.^[1]

Reference[uredi | uredi izvor]

^ ^a ^b ^v ^g ^d ^đ ^e Holclajtner-Antunović, Ivanka (2012). Opšti kurs fizičke hemije. Beograd: Zavod za udžbenike. ISBN 978-86-17-17675-2.
^ Atkins, P. W. (Peter William), 1940- (2010). Physical chemistry. De Paula, Julio. (9. izd.). New York: W.H. Freeman and Co. ISBN 9781429218122. OCLC 475435086.

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Fakultet za fizičku hemiju

Literatura[uredi | uredi izvor]

Opšti kurs fizičke hemije, Ivanka Holclajtner-Antunović
Physical Chemistry, Peter Atkins, Julio de Paula
Praktikum iz opšteg kursa fizičke hemije, Miroslav Ristić, Igor Pašti, Isidora Cekić-Lacković
Zbirka zadataka iz opšteg kursa fizičke hemije, Ubavka Mioč, Radmila Hercigonja
Radna sveska iz opšteg kursa fizičke hemije, Ivanka Holclajtner-Antunović

[:0-1] v ^g ^d ^đ ^e Holclajtner-Antunović, Ivanka (2012). Opšti kurs fizičke hemije. Beograd: Zavod za udžbenike. ISBN 978-86-17-17675-2.

[2] Atkins, P. W. (Peter William), 1940- (2010). Physical chemistry. De Paula, Julio. (9. izd.). New York: W.H. Freeman and Co. ISBN 9781429218122. OCLC 475435086.

[1]

[2]