что такое газовая фаза химия
Что такое газовая фаза химия
Химический состав и свойства остаются постоянными внутри объема, занимаемого фазой. При переходе через межфазную границу состав и свойства меняются скачком. Поскольку газы полностью смешиваются друг с другом, в системе может быть только одна газовая фаза, но много твердых и жидких несмешивающихся фаз.
Числом компонентов — К, называется наименьшее число независимо
изменяющихся веществ, с помощью которых можно описать состав каждой
фазы в системе в отдельности.
Пример 1. Твердый оксид кальция, твердый карбонат кальция и газообразный диоксид углерода находятся в равновесии. Общее число веществ s=3. Число независимых компонентов уменьшается на единицу ( т.е. К=s-n=3-1=2 ), благодаря наличию химического равновесия, в котором участвуют три фазы:
Равновесие описывается следующей константой:
т.к. активности твердых веществ равны единице (CaCO3 и CaO нерастворимы друг в друге). Данная константа не зависит от количеств карбоната и оксида кальция, принимающих участие в равновесии. Следовательно, система остается двухкомпонентной и в том случае, когда СаО и СО2 получаются при диссоциации СаСО3. Эти рассуждения будут справедливы для разложения любого твердого вещества с образованием газообразной и твердой фазы другого состава. Карбонат кальция представляет пример вещества, которое испаряется с разложением, или инконгруэнтно. В данном случае вполне естественно в качестве независимых компонентов выбрать СаО и СО2. Возможны и другие пары компонентов: СаСО3 и СаО, СаСО3 и СО2.
Пример 2. Водород и кислород находятся в равновесии с водяным паром ( s=3, n=1 ). В этой однофазной системе существует два независимых компонента (H2O и O2, H2O и H2 или H2 и O2), потому что состав третьего определяется из уравнения равновесия:
Если указаны дополнительные условия, то число компонентов уменьшается до единицы ( K=s-n-m=3-1-1=1 ). Например, если водород и кислород образуются только из воды, то имеется еще одно дополнительное уравнение связи рH2 = 2рO2 (m=1), которое отражает равновесный состав газовой смеси.
Эти рассуждения справедливы для разложения любого вещества с образованием только газовой фазы ( т.е. для вещества, которое возгоняется при нагревании ). О таких веществах говорят, что они испаряются конгруэнтно.
Рассмотрим систему вода – этанол. Известно, что в ней может образовываться третье вещество – слабо связанный димер воды и этанола. Должны ли мы называть эту систему трехкомпонентной? Считаем, что три вещества вода, этанол и димер находятся в равновесии, тогда, несмотря на то, что s = 3, имеем n = 1 и K = 2. Еще один вид ограничений связан с ионными растворами.
Задача 1. Сколько независимых компонентов содержится в системе NaCl – H2O?
Числом степеней свободы — С, называется наименьшее число независимых переменных системы (давление, температура и концентрации веществ в различных фазах), которые необходимо задать, чтобы полностью описать состояние системы.
Часть переменных связана уравнениями, вытекающими из условий равновесия (см.второе условие равновесия):
Правило фаз Гиббса: С + Ф = К + 2
Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору
ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
Лит.: Осаждение пленок и покрытий разложением металлоорганических соединений, М., 1981; Королев Ю. М., Столяров В. И., Восстановление фторидов тугоплавких металлов водородом, М., 1981; Сыркин В. Г., Газофазная металлизация через карбонилы, М., 1984; Емяшев А. В., Газофазная металлургия тугоплавких соединений, М., 1987; Раков Э. Г., Тесленко В. В., Химия в микроэлектронике. (Химическое осаждение из газовой фазы), М., 1988; Тесл енко В. В., «Успехи химии», 1990, т. 59, в. 2, с. 177-96.
Полезное
Смотреть что такое «ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ» в других словарях:
ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ — получение твердых веществ с помощью химических реакций, в которых участвуют газообразные реагенты. Используют для получения текстурированных покрытий, монокристаллов, эпитаксиальных и монокристаллических пленок (напр., в планарной технологии),… … Большой Энциклопедический словарь
химическое осаждение из газовой фазы — Термин химическое осаждение из газовой фазы Термин на английском chemical vapour deposition Синонимы химическое осаждение из пара; chemical vapor deposition Аббревиатуры CVD Связанные термины физическое осаждение из газовой фазы, волокна, борные … Энциклопедический словарь нанотехнологий
химическое осаждение из газовой фазы — получение твёрдых веществ с помощью химических реакций, в которых участвуют газообразные реагенты. Используют для получения текстурированных покрытий, монокристаллов, эпитаксиальных и монокристаллических плёнок (например, в планарной технологии) … Энциклопедический словарь
ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ — получение твёрдых в в с помощью хим. реакций, в к рых участвуют газообразные реагенты. Используют для получения текстурированных покрытий, монокристаллов, эпитаксиальных и монокристаллич. плёнок (напр., в планарной технологии), нитевидных… … Естествознание. Энциклопедический словарь
плазменно-химическое осаждение из газовой фазы — Термин плазменно химическое осаждение из газовой фазы Термин на английском plasma enhanced chemical vapor deposition Синонимы плазмохимическое газофазное осаждение, осаждение из паровой фазы, стимулированное плазмой Аббревиатуры PECVD, ПХО, ПХГФО … Энциклопедический словарь нанотехнологий
Плазменно-химическое осаждение из газовой фазы — сокр., ПХО; ПХГФО иначе плазмохимическое газофазное осаждение; осаждение из паровой фазы стимулированное плазмой (англ. plasma enhanced chemical vapor deposition) процесс химического осаждения тонких пленок из паровой фазы при низком… … Википедия
химическое осаждение из паровой фазы — Процесс в газовой среде, при котором осаждаются изолирующие или металлические пленки на подложку при повышенной температуре. Для ускорения химической реакции часто используется пониженное давление. [http://www.cscleansystems.com/glossary.html]… … Справочник технического переводчика
физическое осаждение из газовой фазы — Термин физическое осаждение из газовой фазы Термин на английском physical vapour deposition Синонимы PVD процесс Аббревиатуры PVD Связанные термины химическое осаждение из паров металлорганических соединений Определение технология нанесения… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
химическое осаждение из паров металлорганических соединений — Термин химическое осаждение из паров металлорганических соединений Термин на английском metalorganic chemical vapour deposition Синонимы Аббревиатуры MOCVD Связанные термины физическое осаждение из газовой фазы, эпитаксия газофазная Определение… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
ГАЗОФАЗНЫЕ РЕАКЦИИ
Смотреть что такое «ГАЗОФАЗНЫЕ РЕАКЦИИ» в других словарях:
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ — р ции, в ходе к рых концентрации промежут. соединений и скорость р ции испытывают колебания. Колебания м. б. периодическими, в этом случае значения c(t) колеблющихся концентраций (t время) можно представить рядом Фурье: где а n, bn коэффициенты… … Химическая энциклопедия
ИНФРАКРАСНАЯ МНОГОФОТОННАЯ ДИССОЦИАЦИЯ — молекул распад молекул под действием резонансного лазерного ИК излучения. Обнаружена в 1973, наблюдалась более чем для 90 разл. молекул … Физическая энциклопедия
Ракетный двигатель — реактивный двигатель, источник энергии и рабочее тело которого находится в самом средстве передвижения. Ракетный двигатель единственный практически освоенный для вывода полезной нагрузки на орбиту искусственного спутника Земли и применения в… … Википедия
Хемилюминесценция — Люминесценция, сопровождающая химические реакции. При Х. излучают продукты реакции или др. компоненты, возбуждаемые в результате переноса энергии к ним от продуктов реакции. Частный случай Х. Биолюминесценция (свечение гниющего дерева,… … Большая советская энциклопедия
ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — люминесценция, сопровождающая хим. реакции. Испускается продуктами реакции или др. компонентами, возбуждаемыми в результате переноса энергии к ним от продуктов реакции. Частный случай X. биолюминесценция (свечение гниющего дерева, нек рых… … Физическая энциклопедия
ХЕМИЛЮМИНЕСЦEНЦИЯ — люминесценция, сопровождающая хим. реакции. Испускается продуктами реакции или др. компонентами, возбуждаемыми в результате переноса энергии к ним от продуктов реакции. Частный случай X. биолюминесценция (свечение гниющего дерева, нек рых… … Физическая энциклопедия
ГОРЕНИЕ — физ. хим. процесс, при к ром превращение в ва сопровождается интенсивным выделением энергии и тепло и массообменом с окружающей средой. В отличие от взрыва и детонации протекает с более низкими скоростями и не связано с образованием ударной волны … Химическая энциклопедия
Планетарная инженерия — Терраформирование (лат. terra земля и forma вид) изменение климатических условий планеты, спутника или же иного космического тела для приведения атмосферы, температуры и экологических условий в состояние, пригодное для обитания земных животных … Википедия
Термодинамическая фаза
| Фазовые переходы |
|---|
 |
| Статья является частью серии «Термодинамика». |
| Понятие фазы |
| Равновесие фаз |
| Квантовый фазовый переход |
| Разделы термодинамики |
| Начала термодинамики |
| Уравнение состояния |
| Термодинамические величины |
| Термодинамические потенциалы |
| Термодинамические циклы |
| Фазовые переходы |
| править |
| См. также «Физический портал» |
Термодинами́ческая фа́за — термодинамически однородная по свойствам часть термодинамической системы, отделенная от других фаз поверхностями раздела, на которых скачком изменяются некоторые свойства системы. Другое определение: Фаза — гомогенная часть гетерогенной системы. В однокомпонентной системе разные фазы могут быть представлены различными агрегатными состояниями или разными полиморфными модификациями вещества. В многокомпонентной системе фазы могут иметь различный состав и структуру. В любом случае при наличии раздела фаз подразумевается принципиальная возможность перехода вещества из одной фазы в другую.
Содержание
Основные понятия
Газ всегда состоит из одной фазы, жидкость может состоять из нескольких жидких фаз разного состава (Ликвация, жидкостная несмешиваемость), но двух разных жидкостей одного состава в равновесии сосуществовать не может. Вещество в твердом состоянии может состоять из нескольких фаз, причем некоторые из них могут иметь одинаковый состав, но различную структуру (полиморфные модификации, аллотропия).
Разные фазы обладают различными вариантами упаковки молекул (для кристаллических фаз, различными кристаллическими решетками), и, следовательно, своими характерными значениями коэффициента сжимаемости, коэффициента теплового расширения и прочими характеристиками. Кроме того, различные фазы могут обладать разными электрическими (сегнетоэлектрики), магнитными (ферромагнетики), и оптическими свойствами (например, твёрдый кислород).
Термодинамические фазы на фазовой диаграмме
На фазовой диаграмме вещества различные термодинамические фазы занимают определённые области. Линии, разделяющие различные термодинамические фазы, называются линиями фазового перехода. Если вещество находится в условиях, отвечающих точке внутри какой-либо области, то оно полностью находится в этой термодинамической фазе. Если же состояние вещества отвечает точке на одной из линий фазовых переходов, то вещество в термодинамическом равновесии может находиться частично в одной, а частично в другой фазе. Пропорция двух фаз определяется, как правило, полной энергией, запасённой системой.
При медленном изменении давления или температуры вещество описывается движущейся точкой на фазовой диаграмме. Если эта точка в своём движении пересекает одну из линий, разделяющих термодинамические фазы, происходит фазовый переход, при котором физические свойства вещества меняются скачкообразно.
Не все фазы полностью отделены друг от друга линией фазового перехода. В некоторых случаях эта линия может обрываться, оканчиваясь критической точкой. В этом случае возможен постепенный, а не скачкообразный переход из одной фазы в другую, в обход линии фазовых переходов.
Точка на фазовой диаграмме, где сходятся три линии фазовых переходов, называется тройной точкой. Обычно под тройной точкой вещества подразумевается частный случай, когда сходятся линии плавления, кипения и сублимации, однако на достаточно богатых фазовых диаграммах может быть несколько тройных точек. Вещество в тройной точке в состоянии термодинамического равновесия может частично находиться во всех трёх фазах. На многомерных фазовых диаграммах (то есть если кроме температуры и давления присутствуют иные интенсивные величины) могут существовать четверные и т. д. точки.
Термодинамические фазы и агрегатные состояния вещества
Набор термодинамических фаз вещества обычно значительно богаче набора агрегатных состояний, то есть одно и то же агрегатное состояние вещества может находиться в различных термодинамических фазах. Именно поэтому описание вещества в терминах агрегатных состояний довольно огрублённое, и оно не может различить некоторые физические разные ситуации.
Богатый набор термодинамических фаз связан, как правило, с различными вариантами порядка, которые допускаются в том или ином агрегатном состоянии.
Выделение фаз
Выделение фаз — превращение гомогенной системы в двухфазную (или с числом фаз более двух) широко используется в науке и технике.
Кристаллизация позволяет получать чистые вещества.
При высоких давлениях может наблюдаться такое явление, как расслоение в системе газ — газ. На возможность существования гетерогенного равновесия в газовой смеси выше критической температуры было указано ещё Ван-дер-Ваальсом и затем она была проанализирована Камерлинг-Оннесом и Кеезомом. Экспериментальное доказательство наличия такого явления было впервые получено на примере системы аммиак — азот в 1941 г. Вначале предполагалось, что ограниченная взаимная растворимость наблюдается лишь в газовых смесях, содержащих полярный компонент (аммиак, сероводород). Однако впоследствии было установлено расслоение смесей гелий — диоксид углерода, гелий — этилен и гелий — пропан. В системе гелий — этилен существование поверхности раздела фаз при ограниченной взаимной растворимости газов было подтверждено визуальными наблюдениями и фотографированием мениска между двумя газовыми фазами. При расслоении смеси газов иногда наблюдается так называемое баротропное явление — перемена местами двух сосуществующих фаз при увеличении давления. К примеру, в двойной системе NH3(ж.) — N2(г.) фаза, более богатая аммиаком имеет большую плотность. Однако при расслоении смеси (90 °C, 1800 ат (
1,84 кбар)) фаза, более богатая аммиаком имеет уже меньшую плотность и поднимается вверх. [1]
ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
получение твёрдых в-в с помощью хим. реакций, в к-рых участвуют газообразные реагенты. Используют для получения текстурированных покрытий, монокристаллов, эпитаксиальных и монокристаллич. плёнок (напр., в планарной технологии), нитевидных монокристаллов («усов»), барьерных слоев (предотвращающих разрушение покрытий на соплах ракет), при изготовлении разл. изделий сложной конфигурации и др.
Смотреть что такое «ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ» в других словарях:
ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ — получение твердых веществ с помощью химических реакций, в которых участвуют газообразные реагенты. Используют для получения текстурированных покрытий, монокристаллов, эпитаксиальных и монокристаллических пленок (напр., в планарной технологии),… … Большой Энциклопедический словарь
химическое осаждение из газовой фазы — Термин химическое осаждение из газовой фазы Термин на английском chemical vapour deposition Синонимы химическое осаждение из пара; chemical vapor deposition Аббревиатуры CVD Связанные термины физическое осаждение из газовой фазы, волокна, борные … Энциклопедический словарь нанотехнологий
ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ — получение твердых в в р циями с участием газообразных соединений. По механизму р ций подразделяется на 4 вида: 1) термич. разложение или диспропорционирование газообразных соед., напр. SiH4 Si, ZrI4 Zr, Ni(CO)4 Ni, A1F Al, MRn M, где M металл, R… … Химическая энциклопедия
химическое осаждение из газовой фазы — получение твёрдых веществ с помощью химических реакций, в которых участвуют газообразные реагенты. Используют для получения текстурированных покрытий, монокристаллов, эпитаксиальных и монокристаллических плёнок (например, в планарной технологии) … Энциклопедический словарь
плазменно-химическое осаждение из газовой фазы — Термин плазменно химическое осаждение из газовой фазы Термин на английском plasma enhanced chemical vapor deposition Синонимы плазмохимическое газофазное осаждение, осаждение из паровой фазы, стимулированное плазмой Аббревиатуры PECVD, ПХО, ПХГФО … Энциклопедический словарь нанотехнологий
Плазменно-химическое осаждение из газовой фазы — сокр., ПХО; ПХГФО иначе плазмохимическое газофазное осаждение; осаждение из паровой фазы стимулированное плазмой (англ. plasma enhanced chemical vapor deposition) процесс химического осаждения тонких пленок из паровой фазы при низком… … Википедия
химическое осаждение из паровой фазы — Процесс в газовой среде, при котором осаждаются изолирующие или металлические пленки на подложку при повышенной температуре. Для ускорения химической реакции часто используется пониженное давление. [http://www.cscleansystems.com/glossary.html]… … Справочник технического переводчика
физическое осаждение из газовой фазы — Термин физическое осаждение из газовой фазы Термин на английском physical vapour deposition Синонимы PVD процесс Аббревиатуры PVD Связанные термины химическое осаждение из паров металлорганических соединений Определение технология нанесения… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
химическое осаждение из паров металлорганических соединений — Термин химическое осаждение из паров металлорганических соединений Термин на английском metalorganic chemical vapour deposition Синонимы Аббревиатуры MOCVD Связанные термины физическое осаждение из газовой фазы, эпитаксия газофазная Определение… … Энциклопедический словарь нанотехнологий