Hoa silicat: Chương 1 (Phần II)

Chia sẻ: Nguyễn Việt Cường | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

380
lượt xem 205
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo sách 'hoa silicat: chương 1 (phần ii)', kỹ thuật - công nghệ, hoá học - dầu khí phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hoa silicat: Chương 1 (Phần II)

Chöông 1: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn 87 PHAÀN THÖÙ HAI GIAÛN ÑOÀ CAÙC HEÄ SILICAT CHÖÔNG 1 NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN 1.1 CAÂN BAÈNG CUÛA HEÄ ÑOÀNG THEÅ Heä ñoàng theå laø moät heä caùc caáu töû taïo neân heä naèm trong cuøng moät pha loûng hay cuøng moät pha khí vaø giöõa caùc caáu töû khoâng coù beà maët phaân chia giôùi haïn vôùi nhau. Ví duï: hoãn hôïp khí laø moät heä ñoàng theå. Phaûn öùng giöõa caùc khí vôùi nhau, hay giöõa caùc dung dòch tan laãn voâ haïn laø phaûn öùng trong heä ñoàng theå. Ngöôïc laïi neáu trong moät heä maø coù phaûn öùng giöõa khí vaø raén, hay raén vaø loûng…goïi laø heä dò theå vì caùc phaàn taïo thaønh heä bò taùch bieät nhau bôûi moät maët giôùi haïn. Phaûn öùng ñoàng theå coù tröôøng hôïp thuaän chieàu (phaûn öùng tieán tôùi voâ cuøng) hay thuaän nghòch (phaûn öùng theo hai chieàu ôû cuøng moät ñieàu kieän nhö nhau). Ví duï: ôû nhieät ñoä cao khí cacbonit (CO2) seõ taùc duïng vôùi hydro (H2) ñeå taïo thaønh oxit cacbon vaø nöôùc CO 2 + H 2 CO + H 2 O (1) Khí CO2 phaûn öùng vôùi H2 ôû 12000C ñeå taïo thaønh CO vaø H2O laøm cho soá phaân töû CO2, H2 ngaøy caøng giaûm vaø soá phaân töû CO vaø H2O ngaøy caøng taêng leân. Neáu löôïng phaân töû CO vaø H2O taêng leân quaù nhieàu seõ coù thôøi gian naøo ñoù xaûy ra phaûn öùng ngöôïc laïi CO taùc duïng vôùi H2O taïo thaønh CO vaø H2. Do ñoù phaûn öùng treân seõ ngöøng khi löôïng vaät chaát tham gia phaûn öùng baèng löôïng vaät chaát taïo thaønh sau phaûn öùng, khi ñoù giöõa caùc vaät chaát tham gia phaûn öùng vaø vaät chaát taïo thaønh sau phaûn öùng taïo neân moät caân baèng ñoäng hoïc. Töø ñoù ta ruùt ra keát luaän: “Caân baèng cuûa moät heä laø traïng thaùi cuûa vaät chaát trong phaûn öùng khi coù toác ñoä phaûn öùng thuaän baèng toác ñoä phaûn öùng nghòch”. Trong ñieàu kieän aùp suaát, nhieät ñoä, noàng ñoä nhö nhau thì heä naèm ôû traïng thaùi caân baèng beàn. Nhöng neáu ta thay ñoåi nhieät ñoä, aùp suaát, hay noàng ñoä thì caân baèng bò phaù vôõ, sau ñoù noù laïi laäp neân caân baèng khi taïo neân moät tyû leä töông öùng giöõa caùc vaät chaát tham gia phaûn öùng saûn phaåm taïo thaønh sau phaûn öùng. Toùm laïi: caân baèng cuûa moät heä coù theå phuï thuoäc vaøo ba yeáu toá cô baûn: nhieät ñoä, aùp suaát, vaø noàng ñoä. Xeùt phöông trình phaûn öùng sau: A + B C + D (2) Taïi thôøi ñieåm caân baèng toác ñoä phaûn öùng thuaän baèng toác ñoä phaûn öùng nghòch (V1 = V2). A + B ⎯⎯ V1 →C + D C + D ⎯⎯ V2 →A + B 87
Chöông 1: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn 88 Toác ñoä cuûa phaûn öùng löôõng phaân töû tæ leä vôùi tích soá noàng ñoä cuûa vaät chaát tham gia phaûn öùng: V1 = K '.CA .CB V2 = K ".CC .CD trong ñoù CA: noàng ñoä chaát A CB: noàng ñoä chaát B CC: noàng ñoä chaát C CD: noàng ñoä chaát D Taïi thôøi ñieåm caân baèng ta coù V1 = V2, do ñoù K '.CA.CB = K ".CC .CD hay CA .CB K " = (3) CC .CD K ' K" C .C ta kyù hieäu: = K C , töø ñoù phöông trình treân seõ laø A B = K C (4) K' CC .CD keát quaû laø “Taïi thôøi ñieåm caân baèng tyû leä giöõa tích soá noàng ñoä vaät chaát ban ñaàu treân tích soá noàng ñoä vaät chaát cuoái laø moät ñaïi löôïng khoâng ñoåi goïi laø haèng soá caân baèng” –tyû leä treân bieåu thò ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng. Khi xeùt toång quaùt, ta coù: mA + nB pC + qD (5) (m, n, p, q) heä soá chæ löôïng phaân töû vaät chaát coù trong phaûn öùng töø ñoù ta ruùt ra: CmA .CBn = KC (6) CCp .CqD Heä soá chuyeån thaønh muõ thöøa Kyù hieäu Noàng ñoä CA cuûa vaät chaát A laø [A] Noàng ñoä CB cuûa vaät chaát B laø [B] Noàng ñoä CC cuûa vaät chaát C laø [C] Noàng ñoä CD cuûa vaät chaát D laø [D] A m .Bn Thay vaøo (6), ta coù = KC (7) Cp .Dq KC: haèng soá caân baèng Töø (7) ta thaáy muoán taêng saûn phaåm phaûn öùng caàn phaûi taêng moät trong soá vaät chaát ban ñaàu (vaät chaát tham gia phaûn öùng) hay taùch khoûi phaûn öùng moät trong soá vaät chaát ñöôïc taïo thaønh sau phaûn öùng. Ví duï: CO2 + H 2 CO + H 2 O Neáu ta khöû bôùt löôïng nöôùc taïo thaønh sau phaûn öùng thì phaûn öùng seõ ñi ñeán cuøng vaø taát caû löôïng CO2 ñeàu phaûn öùng vôùi H2 ñeå taïo thaønh CO. Trong traïng thaùi loûng, heä naèm ôû thôøi ñieåm caân baèng, neáu ta thay ñoåi aùp suaát cuõng khoâng aûnh höôûng gì, nhöng neáu heä naèm trong traïng thaùi khí thì thay ñoåi aùp suaát aûnh höôûng raát lôùn ñeán caân baèng. Ñeå bieåu thò aûnh höôûng aùp suaát caân baèng ñeán söï thay ñoåi caân baèng cuûa phaûn öùng traïng thaùi khí tieân nhaát laø ta thay ñoåi vò trí noàng ñoä vaät chaát baèng aùp suaát rieâng phaàn cuûa chaát khí, khi ñoù ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng cuûa chaát khí seõ bieåu dieãn nhö sau: 88
Chöông 1: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn 89 PA .PB = KP (8) PC .PD trong ñoù PA, PB, PC, PD laø aùp suaát rieâng phaàn cuûa chaát khí trong phaûn öùng. Daïng toång quaùt bieåu dieãn nhö sau: PAm .PBn = KP (9) PCp .PDq Tyû leä giöõa haøng soá KC vaø KP coù theå tính ñöôïc nhôø phöông trình traïng thaùi chaát khí: p.v = nRT (10) n p = RT (11) v n = C : löôïng phaân töû trong moät ñôn vò theå tích v n Thay = C vaøo phöông trình (11) v p = CRT p C= (12) RT Thay trò soá cuûa C vaøo phöông trình (6), ta coù: PA m PB n ( ) .( ) RT RT = K C (13) PC p PD q ( ) .( ) RT RT Töø phöông trình (13) ta ruùt ra: PAm .PBn (RT) p .(RT)q . = KC (14) PCp .PDq (RT) m .(RT) n PAm .PBn thay K P = vaøo (14) ta coù keát luaän PCp .PDq 1- Neáu m + n = p + q, coù nghóa laø heä ôû traïng thaùi caân baèng, KC = KP vì RT luõy thöøa khoâng baèng 1, khi ñoù aùp suaát coù thay ñoåi nhöng caân baèng heä khoâng thay ñoåi vì soá phaân töû gam vaät chaát tham gia phaûn öùng baèng soá phaân töû gam vaät chaát taïo thaønh sau phaûn öùng. 2- Neáu m + n > p + q coù nghóa löôïng vaät chaát tham gia phaûn öùng coù soá phaân töû lôùn hôn löôïng vaät chaát taïo thaønh sau phaûn öùng. Khi taêng aùp suaát caân baèng chuyeån dòch veà phía giaûm aùp suaát hay taïo thaønh C + D. 3- Neáu m + n < p + q chöùng toû soá phaân töû vaät chaát taïo thaønh sau phaûn öùng lôùm hôn soá phaân töû vaät chaát tham gia phaûn öùng, do ñoù phaûn öùng theo chieàu ngöôïc laïi. Khi taêng aùp suaát caân baèng chuyeån dòch veà phía taïo thaønh A + B. ÔÛ treân ta moùi xeùt aûnh höôûng cuûa noàng ñoä vaø aùp suaát, coøn nhieät ñoä laø moät yeáu toá quan troïng aûnh höôûng raát lôùn ñeán caân baèng cuûa heä. 89
Chöông 1: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn 90 Theo Vanhoáp aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñeán caân baèng cuûa heä phaùt bieåu nhö sau: “Neáu ta taêng nhieät ñoä thì heä ñang naèm ôû traïng thaùi caân baèng seõ chuyeån dòch caân baèng veà phía xaûy ra quaù trình nhieät, giaûm nhieät ñoä caân baèng seõ chuyeån dòch ngöôïc laïi”. Theo LôSatôlieâ ta coù “Heä ñang naèm ôû traïng thaùi caân baèng ta taùc duïng thay ñoåi caùc ñieàu kieän beân ngoaøi heä thì heä soá chuyeån dòch caân baèng veà phía taùc duïng ngöôïc laïi vôùi ñieàu kieän thay ñoåi treân” Ví duï: taêng aùp suaát caân baèng chuyeån dòch veà phía giaûm aùp suaát, taêng nhieät ñoä caân baèng chuyeån dòch veà phía thu nhieät. Nguyeân taéc treân khoâng nhöõng chæ duøng cho heä ñoàng theå maø coù theå duøng cho nhöõng caân baèng cuûa heä dò theå, nhöng chæ söû duïng trong moät giôùi haïn nhaát ñònh. Ví duï: xeùt phaûn öùng phaân huûy Cacbonat canxi CaCO3 CaO + CO 2 32,8Kcal CaCO3 bò phaân huûy phaûi thu moät löôïng nhieät, do ñoù muoán cho quaù trình ñi theo chieàu töø traùi sang phaûi nhaát thieát ta phaûi nung vaø cung caáp cho noù moät nhieät löôïng nhaát ñònh. Neáu saûn phaåm cuûa phaûn öùng laø CaO vaø CO2 tieáp xuùc vôùi nhau trong ñieàu kieän löôïng CaCO3 ban ñaàu coøn dö vaø ôû nhieät ñoä thaáp thì thaønh CaCO3. Quaù trình phaûn öùng theo chieàu ngöôïc laïi thöïc teá goïi laø cacbonat hoùa trong xaây döïng khi ta duøng hoà vöõa baèng voâi. Coù theå xaùc ñònh aûnh höôûng aùp suaát ñeán quaù trình phaûn öùng (chuû yeáu ta xeùt ñeán quaù trình thuaän phaân huûy CaCO3), nhöng phaûi giaû thieát tröôùc laø CaCO3, CaO coù aùp suaát hôi rieâng phaàn raát nhoû khoâng ñaùng keå vaø cuõng coi chuùng naèm trong traïng thaùi khí. Vì ta coi aùp suaát hôi CaCO3, CaO raát nhoû, neân coù theå xem nhö aùp suaát cuûa chuùng laø nhöõng haèng soá. Khi ñoù traïng thaùi caân baèng cuûa phaûn öùng phaân huûy CaCO3 seõ laø: PCaO .PCO2 = KP PCaCO3 CaCO3 = CaO + CO 2 Khi caân baèng ta coù V1 = V2 V1 = K 'P .PCaCO3 V2 = K "P .PCaO .PCO2 V1 = V2 .K 'P .PCaCO3 = K"P .PCaO .PCO2 K 'P PCaO .PCO2 = = KP K "P PCaCO3 Vì PCaO vaø PCaCO laø haèng soá neân 3 PCaO = K ' , khi ñoù ta coù PCaCO3 K P = K '.PCO2 90
Chöông 1: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn 91 KP =K hay K ' K = PCO2 Roõ raøng chieàu phaûn öùng chuû yeáu phuï thuoäc vaøo aùp suaát rieâng phaàn cuûa CO2. Do ñoù trong quaù trình nung vôùi vieäc khoáng cheá côõ haït thích hôïp, ñoàng thôøi baûo ñaûm thoâng gioù cho toát ñeå khöû toát löôïng CO2 taïo thaønh sau phaûn öùng, coù nghóa laø taêng quaù trình phaân huûy cacbonat. Neáu ta laäp bieåu ñoà quan heä giöõa nhieät ñoä vaø aùp suaát phaân huûy cuûa CaCO3, ta thaáy Aùp suaát CO2 ñaït tôùi trò soá aùp suaát khí quyeån töông öùng 8980C, vì theá ôû nhieät ñoä döôùi 8980C CaCO3 hoaøn toaøn khoâng phaân huûy. ÔÛ nhieät ñoä cao hôn 8980C ñoàng thôøi khöû bôùt löôïng CO2 môùi taïo thaønh saûn phaåm phaûn öùng laøm cho quaù trình phaân huûy CaCO3 ñöôïc hoaøn toaøn hôn. Hình 28 AÙp suaát phaân huûy CaCO3 1.2 CAÂN BAÈNG HEÄ DÒ THEÅ Heä dò theå laø toà hôïp nhöõng vaät chaát phaûn öùng naèm ôû traïng thaùi khaùc nhau coù thaønh phaàn hoaù hoïc khaùc nhau vaø coù beà maët phaân chia giöõa chuùng vôùi nhau. Ñeå so saùnh söï khaùc nhau giöõa heä ñoàng theå vaø heä dò theå ta coù moät soá ví duï: Hoãn hôïp khí, dung dòch muoái hoøa tan trong nöôùc vaø hoãn hôïp loûng hoøa tan voâ haïn trong pha loûng, ñeàu laø heä ñoàng theå maëc duø thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa chuùng khaùc nhau, nhöng chuùng chòu troän laãn trong nhau ôû traïng thaùi phaân taùn phaân töû hay phaân taùn ion, ñoàng thôøi giöõa chuùng coù beà maët phaân chia giôùi haïn. Heä nöôùc –nöôùc ñaù –hôi nöôùc laø heä dò theå, maëc daàu chuùng coù thaønh phaàn hoaù hoïc nhö nhau nhöng chuùng coù beà maët giôùi haïn taùch bieät haún nhau, ví duï nöôùc –hôi nöôùc, nöôùc –nöôùc ñaù, nöôùc ñaù –hôi nöôùc. Heä goàm coù dung dòch vaø chaát caën cuûa vaät chaát hoøa tan cuõng laø moät heä dò theå. 91
Chöông 1: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn 92 Hoãn hôïp goàm coù CaSiO3, Na2SiO3 nghieàn mòn cuõng laø heä dò theå vì nhöõng haït Na2SiO3 vaø CaSiO3 khoâng ñaït traïng thaùi phaân taùn phaân töû hay ion maø giöõa chuùng cuõng coù moät beà maët phaân chia giôùi haïn. Tuy nhieân hoãn hôïp tr6m nung tôùi noùng chaûy chuyeån thaønh traïng thaùi loûng khi ñoù heä laø ñoàng theå vì ôû traïng thaùi cuûa hai loaïi vaät chaát ñoù laø phaân taùn phaân töû vaø khoâng coù beà maët phaân chia giôùi haïn. Caân baèng heä ñoàng theå coù theå ñieàu chænh ñöôïc baèng ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng. Khi caân baèng heä dò theå ñònh luaät treân seõ bò haïn cheá, do ñoù heä dò theå ñieàu chænh ñöôïc baèng quy taéc pha. Quy taéc pha do Gheùp ñeà xuaát naêm 1876 nhöng söû duïng quy taéc pha vaøo caùc heä dò theå khaùc nhau laø N.S.Kencnacoâp. Muoán hieåu quy taéc pha ta phaûi hieåu nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà pha, caáu töû vaø baäc töï do a- Pha: pha laø phaàn ñoàng nhaát cuûa moät heä giöõa nhöõng phaàn ñoù ñöôïc phaân bieät nhau nhôø coù maët giôùi haïn vaø coù theå taùch töøng phaàn ñoàng nhaát ra khoûi heä. Hoãn hôïp khí (khoâng khí nguyeân chaát) laø heä moät pha vì noù laø hoãn hôïp phaân taùn phaân töû cuûa caùc loaïi khí: N2, O2 vaø CO2…nhöõng dung dòch loûng tan laãn trong nhau voâ haïn cuõng laø heä moät pha. Dung dòch raén hay hoãn hôïp tinh theå ñoàng hình cuûng laø moät heä moät pha vì nhöõng phaàn töû taïo neân hoãn hôïp ñoù naèm ôû traïng thaùi phaân taùn phaân töû hay ion vaø khoâng coù khaû naêng taùch rôøi chuùng ra khoûi nhau. Trong hoãn hôïp nhöõng tinh theå coù nhieàu daïng thuø hình khaùc nhau seõ laø hai hay nhieàu pha. Ví duï hoãn hôïp cuûa nhöõng tinh theå quaéc, triñimit, cristobalit goàm coù ba pha. Heä goàm coù nöôùc, nöôùc ñaù, hôi nöôùc laø heä ba pha: raén, loûng vaø hôi. Hoãn hôïp hai vaät raén khi nghieàn mòn cuõng laø heä hai pha raén ví duï CaO vaø SiO2. Khi nung trong bình kín caùt, ñaù voâi, ñaù phaán hay ñaù hoa ñaït tôùi nhieät ñoä phaân huûy CaCO3 thaønh CaO vaø CO2. Heä nhö vaäy goàm coù ba pha khaùc nhau: pha raén CaCO3, CaO vaø pha khí CO2. b- Caáu töû: baát kyø moät heä naøo cuõng coù theå caáu taïo neân töû moät hay moät vaøi vaät chaát khaùc nhau. Moãi moät chaát hoaù hoïc coù trong thaønh phaàn caáu taïo neân moät heä goïi laø “phaàn caáu taïo” cuûa heä. Phaàn caáu taïo cuûa heä coù theå taùch ra khoûi heä vaø toàn taïi ñoäc laäp ngoaøi heä. Ví duï: heä muoái hoøa tan trong nöôùc goàm coù hai phaàn caáu taïo neân heä laø nöôùc vaø muoái, phaàn caáu taïo neân moät heä coù theå ñoäc laäp hay phuï thuoäc vaøo nhau. Ví duï heä muoái vaø nöôùc ôû treân coù hai phaàn caáu taïo hoaøn toaøn ñoäc laäp nhau, vì khi ta nung noùng nöôùc bay hôi (taùch khoûi heä), caën coøn laïi laø muoái. Trong heä goàm coù CaCO3, CaO, CO2 lieân heä vôùi nhau moät phaûn öùng hoaù hoïc CaCO3 CaO + CO 2 Trong heä naøy goàm coù ba phaàn caáu taïo laø CaCO3, CaO, CO2, nhöng phaàn caáu taïo ñoäc laäp cuûa heä chæ laø hai vì phaàn caáu taïo thöù ba hoaøn toaøn phuï thuoäc vaøo söï coù maët cuûa hai phaàn caáu taïo ñoäc laäp cuûa heä. Neáu CaCO3 bò phaân huûy thaønh CaO dó nhieân seõ coù CO2 xuaát hieän. Neáu ta coù CcaO vaø CO2 trong heä taát nhieân seõ coù moät phaàn taïo thaønh CaCO3. 92
Chöông 1: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn 93 Toùm laïi phaàn caáu taïo ñoäc laäp cuûa moät heä laø moät vaät chaát hoaù hoïc ñoàng nhaát, coù theå taùch ra khoûi heä vaø toàn taïi ñoäc laäp beân ngoaøi heä maø khoâng coù söï thay ñoåi naøo caû goïi laø caáu töû. Ví duï: heä goàm coù muoái vaø nöôùc laø hai phaàn caáu taïo ñoäc laäp taïo neân heä do ñoù heä coù hai caáu töû. Heä goàm coù CaCO3 bò phaân huûy thaønh CaO vaø CO2 goàm coù ba phaàn caáu taïo hoaøn toaøn phuï thuoäc vaøo hai phaàn caáu taïo coøn laïi, do ñoù heä chæ coù hai phaàn caáu taïo ñoäc laäp goïi laø hai caáu töû. Vì giöõa CaCO3, CaO, CO2 lieân heä vôùi nhau baèng moät caân baèng hoaù hoïc, neáu ta bieát hai thaønh phaàn caáu taïo vaø haèng soá caân baèng K trong ñieàu kieän ñaõ cho ta seõ tính thaønh phaàn cuûa phaàn caáu taïo thöù ba. Keát luaän: soá caáu töû cuûa moät heä laø phaàn caáu taïo ñoäc laäp toái thieåu nhaát ñuû ñeå xaùc ñònh nhöõng phaàn caáu taïo coøn laïi cuûa heä, hay soá caáu töû laø soá phaàn caáu taïo ñoäc laäp cuûa heä. Muoán xaùc ñònh soá caáu töû ta döïa vaøo nguyeân taéc: neáu phaàn caáu taïo cuûa heä lieân quan vôùi nhau baèng moät caân baèng hoaù hoïc thì soá caáu töû baèng soá phaàn caáu taïo tröø ñi soá phaûn öùng hoaù hoïc xaûy ra trong ñieàu kieän ñaõ cho. Ví duï: trong heä CaO, CO2, CaCO3 lieân heä vôùi nhau theo phaûn öùng hoaù hoïc: CaCO3 CaO + CO 2 , soá caáu töû baèng 2 (heä coù ba phaàn caáu taïo vaø coù moät phaûn öùng hoaù hoïc) Neáu soá phaàn caáu töû baèng soá phaàn caáu taïo cuûa heä. c- Baäc töï do: caân baèng giöõa caùc pha trong heä dò theå chæ coù theå toàn taïi trong nhöõng ñieàu kieän ñaõ xaùc ñònh. Neáu heä ñaët trong nhöõng ñieàu kieän coá ñònh töông öùng vôùi aùp suaát, nhieät ñoä vaø giöõ noù ôû nhöõng ñieàu kieän ñoù trong moät khoaûng thôøi gian khoâng ñoåi thì heä coù moät caân baèng pha. Ví duï heä nöôùc ñaù, nöôùc vaø hôi nöôùc naèm ôû traïng thaùi caân baèng, coù nghóa laø nöôùc ñaù, nöôùc vaø hôi nöôùc ñoàng thôøi toàn taïi trong ñieàu kieän nhieät ñoä vaø aùp suaát khoâng thay ñoåi. Neáu ta thay ñoåi moät trong nhöõng ñieàu kieän ôû treân, caân baèng giöõa caùc pha bò phaù vôõ. Vieäc taêng nhieät ñoä nöôùc ñaù (pha raén) bieán maát, coøn taêng aùp suaát vaø giöõ nhieät ñoä coá ñònh pha hôi (hôi nöôùc) bieán maát. Do ñoù muoán cho heä nöôùc ñaù – hôi nöôùc –nöôùc naèm ôû traïng thaùi caân baèng phaûi giöõ cho nhieät ñoä, aùp suaát coá ñònh. Caân baèng cuûa moät heä khoâng bò phaù vôõ khi caùc ñieàu kieän nhieät ñoä, aùp suaát, noàng ñoä khoâng neân thay ñoåi hay nhieät ñoä, aùp suaát, noàng ñoä naèm ôû traïng thaùi coá ñònh goïi laø heä baát bieán hay heä khoâng coù baäc töï do. Neáu heä naèm ôû traïng thaùi caân baèng, khi thay ñoåi moät ñieàu kieän baát kyø naøo ñoù maø caân baèng khoâng bò phaù vôõ goïi laø heä nhaát bieán hay heä coù moät baäc töï do. Neáu heä ñang naèm ôû traïng thaùi caân baèng, ta thay ñoåi hai ñieàu kieän, ví duï aùp suaát, noàng ñoä maø caân baèng khoâng bò phaù vôõ laø heä nhò bieán hay heä coù hai baäc töï do. Toùm laïi: baäc töï do laø ñieàu kieän maø nhöõng ñieàu kieän ñoù coù theå thay ñoåi trong moät khoaûng giôùi haïn nhaát ñònh maø caân baèng cuûa heä cuõng khoâng bò phaù vôõ. 93
Chöông 1: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn 94 Soá ñieàu kieän coù theå thay ñoåi maø caân baèng cuûa heä khoâng bò phaù vôõ gïoïi laø soá baäc töï do. Do ñoù heä naèm ôû traïng thaùi caân baèng töông öùng vôiùi nhõng ñieàu kieän t, p, C nhaát ñònh, ta khoâng neân thay ñoåi baát kyø moät ñieàu kieän naøo thì heä môùi giöõ vöõng caân baèng, neáu thay ñoåi moät trong nhöõng ñieàu kieän treân heä seõ bò phaù vôõ caân baèng, heä ñoù khoâng coù baäc töï do hay heä voâ bieán. d- Phöông trình quy taéc pha Quy taéc pha laø moät coâng thöùc toaùn hoïc bieåu dieãn söï phuï thuoäc giöõa soá pha, soá baäc töï do vaø soá caáu töû ]F = K + 2 – p F: soá baäc töï do K: soá caáu töû p: soá pha ñoái vôùi heä goïi laø ngöng keát ngöôøi ta coi aùp suaát aûnh höôûng khoâng ñaùng keå vaø coù theå boû qua ñieàu kieän aùp suaát. Khi ñoù phöông trình quy taéc pha seõ laø F=K+1–p Phaàn lôùn caùc heä noùng chaûy silicat ñeàu ñöôïc coi laø heä ngöng keát. Trong thöïc teá coù raát nhieàu tröôøng hôïp heä silicat khoâng naèm ôû traïng thaùi caân baèng thaät maø chuùng phaûi taïo neân chieàu höôùng ñeå cho heä khoâng ñaït tôùi caân baèng. Ví duï ñieàu cheá, saûn xuaát thuûy tinh, men…thuûy tinh naèm trong traïng thaùi caân baèng phöùc taïp, noù coù khaû naêng bò keát tinh taïi vò trí gaàn traïng thaùi caân baèng thaät. Trong moät soá tröôøng hôïp khaùc, ví duï clanhke xi maêng pooclaêng ta caàn phaûi taêng khaû naêng keát dính vaø ñöa heä veà gaàn traïng thaùi caân baèng thaät, tuy nhieân khi ñoù vaãn coøn khoaûng 19% vaät chaát clanhke tính theo troïng löôïng bò toàn taïi ôû daïng thuûy tinh, pha thuûy tinh do naèm ôû traïng thaùi caân baèng phöùc taïp, sau naøy nghieân cöùu thaät kyõ tuøy theo toác ñoä laøm laïnh clanhke noùng chaûy maø löôïng thuûy tinh coù theå ñaït toái ña 30%. Ñoä nhôùt khaù cao cuûa chaát silicat trong ñieàu kieän nhieät ñoä cao laø moät khoù khaên, caûn trôû cho quaù trình chuyeån hoùa nhöõng heä silicat thaønh traïng thaùi beàn vöõng cuûa caân baèng nhieät ñoäng hoïc. Ñieàu caàn chuù yù heä naèm ôû traïng thaùi caân baèng thì naêng löôïng töï do (S) cuûa caùc pha phaûi baèng nhau (naêng löôïng töï do tính cho moät ñôn vò khoái löôïng cuûa moät pha). Ví duï heä goàm coù ba pha vaø naèm ôû traïng thaùi caân baèng khi ñoù S1 = S2 = S3 Vì theá heä dò theå naèm ôû traïng thaùi caân baèng thì nhieät ñoä, aùp suaát, noàng ñoä vaø theá nhieät ñoäng cuûa moät caáu töû phaûi baèng nhau. 94