15.05.2015

Замечательнейшим результатом термодинамического последования гетерогенных равновесий является правило фаз, сформулированное В. Гиббсом в 1878 г. Правило фаз позволяет получить исчерпывающую качественную характеристику гетерогенного равновесия, связывая определяющие систему характеристики следующим законом; число фаз ф плюс число степеней свободы в на две единицы больше числа компонентов
ф + в = к+2.

Фазой гетерогенной системы называют совокупность всех ее однородных частей одинакового состава и одинакового внутреннего строения. Размеры и внешняя форма этих однородных частей при объединении их в фазу несущественны (если размеры однородных частей значительно больше размеров коллоидных частиц, так что можно не принимать во внимание запас энергии на границах раздела фаз).
Число, характер (состав, строение) и масса каждой фазы дают исчерпывающую количественную характеристику системы, а число и характер фаз однозначно характеризуют равновесие, которое не нарушается при изменении масс отдельных фаз, поскольку составы и массы других фаз при этом не изменяются.
Компонентами называют независимые составные части системы, из которых составлены ее фазы. Единственной характеристикой компонента является его химический состав. Выбор отдельных компонентов произволен, так как для характеристики системы важно не то. какие выбраны компоненты, а число компонентов.
Числом компонентов называется наименьшее число независимых составляющих системы, с помощью которых состав каждой фазы системы мог быть дан выражением: mА+nВ+рС+..., где m, n, р — численные коэффициенты, а А, В, С ... единицы массы компонентов А, В. С. При выборе отдельных компонентов удобнее, но не обязательно избрать их такими, чтобы в предшествующем выражении не было отрицательных коэффициентов. Для характеристики состава системы или отдельной фазы системы достаточно указать, какие компоненты участвуют в построении системы ,или фазы и привести молярные доли или процентные содержания к — 1 компонентов.
Степенью свободы называют возможность произвольно менять значение одного из термодинамических факторов равновесия без изменения числа и характера фаз. Tepмодинамическими факторами равновесия являются; температура, давление и концентрации компонентов. Число степеней свободы, равное числу факторов равновесия системы, которые можно одновременно и независимо друг от друга произвольно изменять без изменения числа и характера фаз, является важной характеристикой системы. Подчеркнем, что при изменении фактора равновесия прежнее равновесие нарушается и заменяется новым равновесием, но это несущественно, если при этом не изменяется число и характер фаз. Несущественны также непрерывные изменения состава фаз, если их агрегатные состояния при этом не меняются.
Правило фаз приложимо только к реакционноспособным системам в состоянии равновесия.
Руководствуясь правилом фаз, можно предсказывать качественные изменения равновесной системы при изменениях условий равновесия, что весьма полезно при исследовании сложных систем.