Mavzu: fazaviy muvozanatlar

2. Bir komponentli sistemalar uchun fazalar qoidasi
Gibbsning fazalar qoidasi tenglamasini bir komponentli sistemalarga qo‘llasak F=3-Ф (8)
tenglamani olamiz, chunki (6) tenglamada k=1 bo‘lgani uchun (8) tenglama kelib chiqadi. Agar sistemada 1 ta faza bo‘lsa, F=2 bo‘ladi va sistemani ifodalash uchun 2 ta mustaqil parametrlarni aniqlash kerak. Agar sistemada 2 ta faza bo‘lsa (masalan, suv bilan bug‘ muvozanat holatda), u holda T yoki P ni aniqlash kerak, chunki ushbu temperatura uchun faqat birgina muvozanat bosimi to‘g‘ri keladi. Agar muvozanatda 3 ta faza bo‘lsa, F=0 bo‘ladi, ya’ni 1 komponentli sistemada 3 ta faza temperatura va bosimning faqat birgina munosabatida birgalikda mavjud bo‘lishi mumkin.
Suvning holat diagrammasi
(8) tenglamaga binoan 1 komponentli sistemada muvozanat holatidagi fazalarning soni 3 tadan ko‘p bo‘lishi mumkin emas: bir komponentli sistemalarda fazalar bitta moddaning turli agregat holatlaridan iborat bo‘ladi. Agar modda turli modifikatsiyadagi kristallarni bera olsa, yuqorida aytganimizdek, ularning har biri alohida faza xisoblanadi. Har bir modifikatsiya T va P larning ma’lum intervalidagina barqarordir. (8) tenglamaga binoan faqat 1, 2 va 3 fazali sistemalargina mavjud bo‘lishi mumkin.
Sistema holatining va undagi fazaviy muvozanatlarning tashqi sharoitlardan yoki uning tarkibidan bog‘lanishini ifodalovchi bog‘lanish holat diagrammasi yoki fazaviy diagramma deyiladi.
1–rasmda o‘rtacha bosimlardagi suvning holat diagrammasi keltirilgan (1 mPa gacha). 3 ta egri holat diagrammasini bug‘, suyuqlik va muzga to‘g‘ri keluvchi maydonlarga bo‘lib turipti. Egrilar 2 ta faza orasidagi muvozanatga javob beradi. OC egrisi suvning to‘yingan bug‘ bosimining temperaturaga bog‘liqligini tavsiflaydi va bug‘lanish egrisi deyiladi; OB egrisi suvning muzlash temperaturasining tashqi bosimga bog‘liqligni ko‘rsatadi va suyuqlanish egrisi deyiladi; OA egrisi sublimatlanish egrisi deyiladi. O nuqta bug‘, muz va suvlarning bir vaqtda o‘zaro muvozanatda bo‘lish sharoitlarini ifodalaydi.

1 –nuqtada fazalar soni bitta bo‘lib, erkinlik darajalari soni F=3-1=2 bo‘ladi. Buning ma’nosi shuki, ma’lum chegaralarda fazalar soni va ko‘rinishini o‘zgartirmasdan turib, mustaqil ravishda P va T ni o‘zgartirish mumkin. 2 –nuqtada F=3-2=1. Bu temperatura yoki bosimni

1-rasm. O‘rtacha bosimlardagi suvning holat diagrammasi.

ixtiyoriy o‘zgartirish imkoniyatini ko‘rsatadi. Bunda ikkinchi o‘zgaruvchi birinchiga mos ravishda Klapeyron–Klauzius tenglamasiga binoan o‘zgarishi kerak. OC egrisi bug‘lanish jarayoni uchun Klapeyron–Klauziusning tenglamasi bilan ifodalanadi.
OB egrisi esa suyuqlanish jarayoni uchun tenglama bilan ifodalanadi.
OA egrisi muzning sublimatlanish jarayonini ifodalaydi va tenglama bilan ifodalanishi mumkin.
OD egrisi o‘ta sovitilgan suvning ustidagi to‘yingan bug‘ bosimidir. Bunday holat barqaror emas, chunki o‘ta sovitilgan suv doimo kattaroq bug‘ bosimiga ega, ya’ni kattaroq kimyoviy potensialga ega (xuddi shu temperaturadagi muzga nisbatan). O‘ta sovitilgan suv bug‘ bilan metastabil muvozanatda bo‘ladi. Bunday suvga bir necha muz kristallarini kiritsak, uning tezlik bilan muzlashi sodir bo‘ladi.
O nuqtada 3 ta faza muvozanatda bo‘ladi va F=3-3=0, ya’ni sistema invariantdir: r=6,1 gPa va T=273,1576 K (0,0076 ⁰S). Atmosfera bosimida (1013 gPa) muz uchlamchi nuqtaga nisbatan pastroq temperaturada eriydi. Bu OB chizig‘ining chapga og‘ganligi va muzning solishtirma massasi suvnikidan kichikligi bilan tushuntiriladi. Shuning uchun tenglamaga muvofiq 1013 gPa da muzning suyuqlanish temperaturasi 6,1 gPa dagi uchlamchi nuqtadagidan pastdir. Bunda sistema 2 fazali (suv va muz), chunki 6,1 gPa dan yuqoriroq bosimda bug‘simon faza mavjud bo‘la olmaydi.
Agar sistemaga uchlamchi nuqtada issiqlik bersak, u muzni eritishga sarflanadi, ammo temperatura ham, bug‘ bosimi ham sistemada 3 ta faza mavjudligida o‘zgarmaydi, chunki F=0. Barcha muz suyuqlanganda suyuq va bug‘ fazalari muvozanatda qoladi, sistema monovariantli F=1 bo‘lib qoladi va isitishni davom etsak, jarayon OS bug‘lanish egrisi bo‘yicha ketadi. Uchlamchi nuqtada sistemani sovitish muz xosil bo‘lishiga olib keladi va barcha suv muzga aylanmaguncha temperatura va bug‘ bosimi o‘zgarmas bo‘lib turadi; sovitishni davom ettirsak, sistemada 2 ta faza (muz va bug‘) qolganda, sistema monovariantli bo‘ladi va bug‘ning kondensatsiyalanish jarayoni OA egrisiga muvofiq boradi.
YUqori bosimlarda suvning holat diagrammasi butunlay boshqacha bo‘ladi 2 –rasm. Birinchidandan, bug‘ fazasi umuman bo‘lmaydi, ikkinchidan muzning 6 ta modifikatsiyasi I-VII paydo bo‘ladi. Avval muzning yana bir IV modifikatsiyasi borligi taxmin qilingan edi, ammo bu tasdiqlanmadi. Muz I eng kichik zichlikka ega, uning zichligi suvnikidan kichik, bu Klapeyron –

Klauzius tenglamasidan ham kelib chiqadi, chunki muz I–suv muvozanat egrisi chapga og‘gan, ya’ni bosim ortishi bilan uning suyuqlanish temperaturasi pasayadi. Oddiy muz juda g‘ovak kristall strukturaga ega, ammo yuqori bosimlarda u zichroq kristall

2-rasm. Suvning yuqori bosimlardagi (4000 MPa) holat diagrammasi.

modifikatsiyalarga o‘tadi. Muz II faqatgina qattiq fazalar bilan (I, III, V) muvozanatda bo‘ladi, qolgan modifikatsiyalar qattiq fazalar bilan ham, suv bilan ham muvozanatda bo‘lishi mumkin. Muzning III – VII modifikatsiyalarining zichligi suvnikidan kattaroqdir, shuning uchun ularning suyuqlanish egrilari (V.13) tenglamaga binoan o‘ngga og‘gandir. Muz VI ning zichligi 273 K da muz I nikidan 1,5 marta katta.

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1.Akbarov H.I. Sa’dullayev B.U. Tillayev R.S. “Fizikaviy kimyo”. “O’zbekiston nashriyoti”. Toshkent 2010.
2.Akbarov H.I. Tillayev R.S. “Fizikaviy kimyodan amaliy mashg’ulotlar”
Toshkent 2006
3. Rustamov H.R. “Fizik himiya”. T: “O'?ituvchi”, 1983 yil.
4. Rahimov H.R. “Fizik va kolloid himiya”. T: “O'?ituvchi”, 1978 yil.
5. Nazarov SH. “Fizik va kolloid himiya”. T: “Mehnat”, 1998 yil.