gibbs phase rule.गिब्स ने रासायनिक घटकों की संख्या, मौजूद फेजों की संख्या और संतुलन प्रणाली की विशेष चरणों की संकेत सूची में स्पष्टीकरण करने के लिए निर्धारित करने के लिए निर्धारित करने के बीच एक महत्वपूर्ण संबंध पाया। इस संख्या को प्रणाली के लिए उपलब्ध चरणों की संख्या कहा जाता है और उसे प्रतीक F दिया जाता है।
gibbs phase rule
प्रस्तावना
F इंटेंसिव चरणों की निर्दिष्टि करने के रूप में हम उस सिस्टम की स्थिति को निर्दिष्ट कर सकते हैं—केवल हर फेज की मात्र सामग्री की मात्रा को छोड़कर। रासायनिक घटकों की संख्या को ‘घटकों की संख्या’ कहा जाता है और उसे प्रतीक C दिया जाता है।
घटकों की संख्या वह सबसे छोटी संख्या है जिससे हम संतुलन प्रणाली को तैयार करने के लिए वाणिज्यिक रूप से रासायनिक संयोजन का विचार कर सकते हैं ताकि उसमें हर फेज की एकमात्र मात्रा मौजूद हो। फेजों की संख्या को प्रतीक P दिया जाता है।
C , P और F के बीच जिस संबंध को गिब्स ने पाया है, उसे गिब्स के चरण नियम या केवल चरण नियम कहा जाता है। चरण नियम संतुलन प्रणाली में लागू होता है जिसमें किसी भी घटक दो फेजों के बीच स्वतंत्र रूप से मूव कर सकता है जिसमें वह घटक मौजूद है।
घटकों की संख्या, फेजों की संख्या और चरणों की संख्या
हम मानते हैं कि सिस्टम की स्थिति उसके स्थिति समर्पण की एक निरंतर फ़ंक्शन है। यदि F, इंटेंसिव, स्वतंत्र चरण, X1, X2, …, XF, संतुलन प्रणाली की स्थिति की निर्दिष्टि करने के लिए पर्याप्त हैं, तो X1+dX1, X2+dX2, …, XF+dXF एक उसी सिस्टम की एक अंशकारी रूप से विभिन्न संतुलन स्थिति की निर्दिष्टि करते हैं।
इसका मतलब है कि स्वतंत्र चरणों की संख्या भी उन स्वतंत्र चरणों की संख्या है जिन्हें सिस्टम परिवर्तन करते समय अनिश्चित रूप से बदला जा सकता है—यह शर्त है कि मौजूद फेजों की संख्या या प्रकार में कोई बदलाव नहीं है।
इसके अलावा, यदि हम सिस्टम के इंटेंसिव चरणों को स्थिर रूप से रखते हैं, हम किसी भी फेज के आकार में बदल सकते हैं बिना सिस्टम की प्रकृति में किसी बदलाव के साथ। इसका मतलब है कि गिब्स के चरण नियम किसी भी संतुलन प्रणाली पर लागू होता है, चाहे वह खुला हो या बंद हो।
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एक प्रणाली जिसमें केवल पानी होता है, एक घटक और एक चरण को मात्र समाहित करता है। इस प्रणाली के तापमान और दबाव को समायोजित करके, हम एक स्थिति में पहुंच सकते हैं जिसमें पानी का साथ होता है। वर्तमान में, हम इसे दूसरे प्रणाली के रूप में सोचते हैं। क्योंकि दूसरी प्रणाली को केवल पानी (या, उसी तरह, केवल बर्फ) का उपयोग करके तैयार किया जा सकता है, इसमें केवल एक घटक होता है।
हालांकि, यह तब्दील हो सकता है, किसी भी चरणों की संख्या को रासायनिक संयोजनों और सिस्टम पर लगाई गई किसी भी गुणसूत्र बाधनों से प्रभावित करता है।
घटकों की संख्या उस सिस्टम में मौजूद रासायनिक पदार्थों की संख्या के बराबर होती है, उन पदार्थों की बीच में जो किसी भी दृढ़ता बदला जा सकता है, इन पदार्थों के बीच किसी भी रूप में।
घटकों की संख्या संख्या रासायनिक पदार्थों की होती है, उन पदार्थों के बीच जो सिस्टम में मौजूद हैं, उनमें से उन पदार्थों की संख्या को घटाया जाता है जो इन पदार्थों के बीच किसी रासायनिक गुणसूत्र संबंधित हैं।
एक्वियस सिस्टम का उदाहरण
आइए हम एक आक्वियस सिस्टम को विचार करें जिसमें विघटित असिटिक एसिड, इथेनॉल, और इथाइल एसिटेट होता है। इस सिस्टम को संतुलित होने के लिए, एस्टेरीकरण प्रतिक्रिया
CH3CO2H+CH3CH2OH↽−−⇀CH3CO2CH2CH3+H2O
को संतुलित होना चाहिए। सामान्य रूप से हम इस तरह की सिस्टम को तैयार कर सकते हैं किसी भी तीन पदार्थों को मिलाकर, जो सेट से चुने जा सकते हैं: असिटिक एसिड, इथेनॉल, इथाइल एसिटेट, और पानी से।
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इसके कारण, तीन घटक होते हैं। एस्टेरीकरण प्रतिक्रिया, या उसका विपरीत, फिर चौथे पदार्थ की संतुलन मात्रा का निर्माण करता है। हालांकि, केवल दो घटकों के साथ एक विशेष मामला है।
मान लें कि हम आवश्यकता है कि इथेनॉल और असिटिक एसिड की संतुलन मात्राएँ सटीक रूप से बराबर होनी चाहिए। इस मामले में, हम इथाइल एसिटेट और पानी को मिलाकर सिस्टम को तैयार कर सकते हैं।
फिर प्रतिक्रिया की सामान्य मात्रा की आश्वासन देती है कि समान-मात्रा शर्त केवल इस तरीके से पूरी की जा सकती है।
इस उदाहरण में, चार रासायनिक पदार्थ हैं। एस्टेरीकरण प्रतिक्रिया इन पदार्थों की मात्राओं पर एक रासायनिक बाधन डालती है, जिसका मतलब है कि हम केवल तीन संतुलनों की मात्राओं में पर्याप्त बदलाव कर सकते हैं।
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इस बाधन की मौजूदी से, घटकों की संख्या चार से तीन को कम कर देती है। उत्पाद मात्राएँ बराबर होने की अतिरिक्त शर्त दो स्वतंत्र घटकों की संख्या को दो से कम करने वाली दूसरी रासायनिक बाधन है।
अगर हमारे पास एक-चरण सिस्टम होता है, तो हम दबाव, तापमान, और C घटक-मात्राओं का एक सेट होता है, जिसे एक स्थिति को व्यक्त करने के लिए एक रासायनिक रूप में जोड़ना चाहिए।
हम इनमें से एक को छोड़कर सभी को निर्दिष्ट करते हैं, तो शेष संतुलन प्रणाली की स्थिति को निर्धारित करता है, और इसे रासायनिक रूप में हिसाब से निर्दिष्ट कर सकता है।
यहां C+2 चरण होते हैं, लेकिन इसके अस्तित्व का रासायनिक सिद्धांत का मतलब है कि केवल C+1 को अस्तित्व में बदला जा सकता है। एक-चरण सिस्टम के लिए संख्या दर्जनों होती है।
एक-चरण में P ऐसे चरण होने पर एक-दूसरे के साथ संतुलन में रहने के लिए एक समान लेकिन अधिक विस्तारित विश्लेषण की आवश्यकता होती है।