Geterogen sistemalar uchun fazalar qoidasi 1-§. Gomogen kimyoviy jarayonda muvozanat. Muvozanat sharoitlari. Le-Shatele printsipi

6-§. Eruvchanlik diagrammasi. Ikki, uch va to‘rt komponentli sistemalar uchun holat diagrammalari

Ko’pgina qattiq moddalarning eruvchanligi harorat oshishi bilan ortadi. Qattiq jismning eruvchanligining haroratga bog’liqligini eruvchanlik diagrammasi sifatida ko’rsatish mumkin (2.17-rasm). Bunday diagrammadagi ABC eruvchanlik egri chizig’i fazaviy muvozanatga mos keladi:

kristall ↔ to’yingan eritma
Eruvchanlik egri chizig’idan pastda to’yinmagan eritmalar hududi joylashgan.
Tarkibi ushbu sohaga mos keladigan eritmalar ushbu moddani yanada eritishga qodir bo’ladi. Xususan, uning eritmasiga tarkibi K nuqtaga to’g’ri keladigan (2.17-rasm) moddaning kristallari qo’shilganda, T₂ doimiy haroratda kristallar eritma konsentratsiyasining K nuqtadan B nuqtagacha ortishi bilan erish sodir bodi.

2.17-rasm. Eruvchanlik diagrammasi (politerma):
ABC - eruvchanlik egri chizig’i; EG - o’ta to’yinganlik maksimumining egri chizig’i; 1- amalga oshirib bo’lmaydigan o’ta to’yinganlik hududi; 2 - beqaror (metastabil) o’ta to’yingan eritmalar hududi; 3 - to’yinmagan eritmalar hududi.

Erigan moddaning kristallarini ma’lum haroratda uning to’yingan eritmasiga qo’shganda (masalan, diagrammadagi B nuqtasiga to’g’ri keladi), eritmadagi moddaning konsentratsiyasi bir xil bo’lib qoladi. Barcha qo’shilgan modda miqdori cho’kma bilan to’yingan eritmani o’z ichiga olgan idishning tubiga tushadi.

To’yingan eritma T₂ dan T₃ gacha qizdirilganda, eritma bilan muvozanatda bo’lgan kristallar eriy boshlaydi va B nuqtasi to’yingan eritmaning qaynash nuqtasiga yetguncha eruvchanlik egri chizig’i yuqoriga ko’tarariladi.
Shu vaqtdan boshlab B nuqtasi eruvchanlik egri chizig’i bo’ylab harakatlanish to’xtaydi, chunki eritmadagi moddaning konsentratsiyasi o’zgarmaydi, erituvchi eritmadan gaz holatiga, erigan modda esa qattiq fazaga o’tadi. Berilgan bosimdagi to‘yingan eritmaning qaynash nuqtasiga to‘g‘ri keladigan O nuqtada eruvchanlik egri chizig‘i uziladi.
To’yingan eritmalarning qaynash haroratlari erituvchi va erigan moddaning tabiatiga va tashqi bosimga bog’liq bo’ladi. Masalan, to’yingan NaCl eritmasining (100 g H₂O da 39,7 g) atmosfera bosimida qaynash temperaturasi 109°C, KI ning to’yingan eritmasining (100 g H₂O da 221 g) qaynash temperaturasi 118°C ga teng.
D nuqtasiga (T₃ dan T₁ gacha) mos keladigan kompozitsiyali eritmani chayqamasdan yoki aralashtirmasdan ehtiyotkorlik bilan sovutganda, eritmadagi moddaning kontsentratsiyasi E nuqtasiga yetgunga qadar o’zgarmaydi, bu esa eksperimental erishiladigan o’ta to’yingan eritmalarning metastabil mintaqasi (ya’ni, beqaror termodinamik muvozanat sohalari)chegarasiga to’g’ri keladi.
Bu vaqtda moddaning birdan kristallanishi boshlanadi. Sovutish to’xtatilsa ham davom etadi va eritmadagi moddaning konsentratsiyasining pasayishi EF egri chizig’i bo’ylab sodir bo’ladi. A nuqtada eritma to’yingan bo’lganda kristallanish to’xtaydi.
O’ta to’yingan eritmalar - beqaror bir fazali tizimlardir. Bunday eritmaga erigan moddaning kichik kristalining kiritilishi darhol massaviy kristallanishiga olib keladi, bu eritma hajmida moddaning ko’plab kristallarining bir vaqtning o’zida paydo bo’lishidir.
O’ta to’yingan eritmada kristallanish ham o’z-o’zidan boshlanishi mumkin. O’ta to’yingan eritmada o’z-o’zidan paydo bo’ladigan ba’zi yadrolar kristallanish markazlariga aylanadi, ular asta-sekin kattalashib, mayda kristallarga aylanadi.
Ushbu kristallar eritmaning o’ta to’yinganligini kamaytiradigan o’sishda davom etadi. Eritmaning mutlaq o’ta to’yinganligi qanchalik katta bo’lsa, yadroning moddaning kristallanish markaziga aylanish ehtimoli shunchalik yuqori bo’lsa, kristallanish shunchalik kuchli bo’ladi.
Xuddi shu modda uchun metastabil eritmalar mintaqasining chegarasi (EG egri chizig’i, 2.17-rasm) qat’iy belgilangan chiziq emas, uning holati ko’plab omillarga bog’liq: eritmada mexanik aralashmalarning mavjudligi, idish devorlarining notekisligi, tashqi tebranishlar va boshqalar.
Qattiq jismlarning suyuqlikdagi eruvchanligi eritma qizdirilganda har doim ham oshmaydi. Masalan, suvda eruvchanligi deyarli o’zgarmay qoladigan yoki harorat oshishi bilan kamayadigan moddalar ma’lum.
Buning uchun harorat oshgani sayin eruvchanlik ortib borsa, moddaning minimal miqdordagi suvda mumkin boʻlgan eng yuqori haroratda eritiladi, mexanik aralashmalar filtrlash yoki choʻktirish yoʻli bilan ajratiladi, soʻngra eritmani sovutish orqali tozalangan moddaning kristallanishi amalga oshiriladi.
Bu usul eruvchanligi haroratga qarab katta farq qilganda eng samarali hisoblanadi. Biroq, bu holatda ham, bitta kristallanish yordamida kamdan-kam hollarda moddadagi aralashmalarning ko’p qismini olib tashlash mumkin.





2.18-rasm. Turli tuzlar uchun suvda eruvchanlik diagrammasi (politermiyalari) Sovutilgan eritmani intensiv aralashtirish bilan moddaning kristallanishi har doim B nuqtasida eruvchanlik egri chizig’ining kesishmasidan darhol boshlanadi

Fazaviy muvozanat. Komponentlari o’rtasida o’zaro kimyoviy ta’sir mavjud bo’lmagan va faqat komponentlarning bir fazadan ikkinchisiga (yoki boshqalarga) o’tish jarayonlari sodir bo’ladigan geterojen tizimlardagi muvozanat jarayonlari fazaviy muvozanat deyiladi.

Bir fazadan iborat tizim gomogen(bir jinsli) deb ataladi. Geterogen tizimlar bir necha fazalardan tashkil topgan tizimlardir. Faza – geterogen tizimning kimyoviy va fizik xossalari jihatdan bir xil bo’lgan, bir xil tarkibli qismi, va boshqa qismlardan sirt chegara bilan ajratilgan bo’lim hisoblanadi va u orqali o’tayotganda tizimning xususiyatlari keskin o’zgaradi.
Masalan, bir vaqtning o’zida suyuq suv, bug’ va muz birgalikda mavjud bo’lga tizim, uch fazadan iborat va bir komponentdan tashkil topgan bo’ladi.