Читать книгу Physikalische Chemie - Peter W. Atkins - Страница 288

1  4.1 Phasendiagramme

2  4.1.1 Die Stabilität von Phasen

3  4.1.2 Phasengrenzen

4  4.1.3 Drei typische Phasendiagramme Anwendung 4-1: Überkritische Fluide

5  4.2 Thermodynamische Betrachtung von Phasenübergängen

6  4.2.1 Die Abhängigkeit der Stabilität von den Bedingungen

7  4.2.2 Die Lage der Phasengrenzlinien

8  4.2.3 Die Klassifikation der Phasenübergänge nach Ehrenfest Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick Diskussionsfragen Leichte Aufgaben Schwerere Aufgaben

■ Zu den einfachsten Anwendungen der Thermodynamik auf chemisch relevante Systeme gehört die Diskussion von Phasenübergängen reiner Stoffe. Dazu führen wir Phasendiagramme ein, grafische Darstellungen der Druck- und Temperaturbereiche, in denen die einzelnen Phasen stabil sind. Das thermodynamische Stabilitätskriterium ermöglichst uns die Ableitung einer allgemeinen Regel, der Phasenregel, die wichtige Randbedingungen für Gleichgewichte zwischen Phasen angibt. Als Vorbereitung auf spätere Kapitel werden wir sie so allgemein formulieren, dass sie auch auf Systeme anwendbar ist, die aus mehr als einer Komponente bestehen. Danach erklären wir anhand von Beispielen für ausgewählte Systeme, wie man empirisch erhaltene Phasendiagramme interpretiert. Anschließend werden wir genauer untersuchen, welche Faktoren Lage und Form der Begrenzungslinien der Bereiche des Diagramms bestimmen. Dabei werden wir Beziehungen ableiten, die große praktische Bedeutung besitzen – beispielsweise bei der Untersuchung der Temperaturabhängigkeit des Dampfdrucks oder der Druckabhängigkeit des Schmelzpunkts eines Stoffs. Wir werden Prinzipien für die Klassifikation von Phasenübergängen erarbeiten; als Kriterium wenden wir die Änderung verschiedener thermodynamischer Funktionen während des Übergangs an. In diesem Kapitel werden wir überdies das chemische Potenzial einführen, eine Eigenschaft, die im Mittelpunkt unserer Diskussion von Phasenübergängen und chemischen Reaktionen stehen wird.

Verdampfen, Schmelzen oder die Umwandlung von Graphit in Diamant – all dies sind Beispiele für Phasenübergänge, die ohne Änderung der chemischen Zusammensetzung des Systems verlaufen. In diesem Kapitel beschreiben wir solche Prozesse aus thermodynamischer Sicht; wir lassen uns dabei von der Erkenntnis leiten, dass freiwillige Zustandsänderungen bei konstanter Temperatur und konstantem Druck immer in Richtung kleinerer Freier Enthalpie des Systems verlaufen.