Co to jest schemat fazowy?

Schemat fazowy jest wykresem powszechnie stosowanym w naukach, zwłaszcza chemii, w celu wizualizacji warunków, w których substancje występują w danej fazie i zmiany w innej fazie. Fazy ​​rozwiązane przez schemat fazowy to zazwyczaj fazy stałe, ciekłe i gazowe. Schematy są ustawione jako wykresy z ciśnieniem na osi pionowej i temperaturze na osi poziomej. Krzywe na schemacie reprezentują punkty, w których różne fazy znajdują się w stanie równowagi, a otwarte przestrzenie reprezentują odrębne fazy. Wiele cennych informacji, takich jak temperatura wrzenia i temperatura zamrażania substancji pod danym ciśnieniem, można zebrać z takiego schematu.

Typowy schemat fazowy rozpocznie się przy bardzo niskiej temperaturze i ciśnieniu i zaczyna się tylko od jednej krzywej. Powyżej krzywej znajduje się faza stała, a poniżej niej jest faza gazowa. Sama krzywa reprezentuje równowagę między stałą a gazem; W warunkach bardzo niskiego ciśnienia cieczrzadko istnieje. Ta równowaga jest również określana jako punkt sublimacji . Ostatecznie, przy określonej temperaturze i ciśnieniu, krzywa rozgałęzia się na dwie odrębne krzywe, a przestrzeń między nimi reprezentuje fazę ciekłą.

Punkt, w którym krzywa rozgałęzia się na dwie krzywe, jest określany jako Triple Point . Jest to ważne, ponieważ reprezentuje określone warunki temperatury i ciśnienia, w których fazy stałe, ciekłe i gazowe są w stanie równowagi. Oznacza to, że substancja reprezentowana przez wykres stale przesuwa się między fazami-wszystkie trzy są obecne w danym momencie.

Przy pewnej temperaturze i ciśnieniu dolna krzywa kończy się w punkcie określanym jako punkt krytyczny . Zwykle występuje przy stosunkowo wysokim ciśnieniu i temperaturze. W warunkach ciśnienia i temperatury wyższych niż CRIPunkt ten, nie ma dostrzegalnego rozróżnienia między fazą ciekłą a fazą gazową.

Schematy fazowe są przydatne i mogą być bardzo ważne dla chemików. Na przykład krzywa na schemacie fazowym dzielącym ciecz i gaz reprezentuje warunki, w których oba będą w równowadze. Innymi słowy, krzywa reprezentuje temperaturę wrzenia substancji.