Konstrukce a interpretace fázových diagramů

Podobné dokumenty
Fázové rovnováhy I. Phase change cooling vest $ with Free Shipping. PCM phase change materials

Rovnováha Tepelná - T všude stejná

1. Okalibrujte pomocí bodu tání ledu, bodu varu vody a bodu tuhnutí cínu:

Fázové heterogenní rovnováhy Fáze = homogenní část soustavy, oddělná fyzickým rozhraním, na rozhraní se vlastnosti mění skokem

bak-06=1/1

C5060 Metody chemického výzkumu

Tepelná vodivost. střední rychlost. T 1 > T 2 z. teplo přenesené za čas dt: T 1 T 2. tepelný tok střední volná dráha. součinitel tepelné vodivosti

Krása fázových diagramů jak je sestrojit a číst Silvie Mašková

Do známky zkoušky rovnocenným podílem započítávají získané body ze zápočtového testu.

IV. Fázové rovnováhy. 4. Fázové rovnováhy Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze

FYZIKÁLNÍ CHEMIE I: 1. ČÁST KCH/P401

3. Termická analýza. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Pevné lékové formy. Vlastnosti pevných látek. Charakterizace pevných látek ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství

Nultá věta termodynamická

KONCENTRAČNÍ A TEPLOTNÍ ZÁVISLOSTI ROZDĚLOVACÍCH KOEFICIENTŮ. Lumír Kuchař, Jaromír Drápala

1. Okalibrujte pomocí bodu tání ledu, bodu varu vody a bodu tuhnutí cínu:

Pevná fáze ve farmacii

Metrologie teploty. Mezinárodní teplotní stupnice 1990 (ITS-90)

5. Isotermická kalorimetrická analýza. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Fyzikální chemie. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie denní. Platnost: od do

Osnova pro předmět Fyzikální chemie II magisterský kurz

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

- zabývá se pozorováním a zkoumáním vnitřní stavby neboli struktury (slohu) kovů a slitin

PRINCIP MĚŘENÍ TEPLOTY spočívá v porovnání teploty daného tělesa s definovanou stupnicí.

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

Rovnováha tuhá látka-kapalina

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

5.7 Vlhkost vzduchu Absolutní vlhkost Poměrná vlhkost Rosný bod Složení vzduchu Měření vlhkosti vzduchu

Experimentální metody

Příloha pro metrologii teploty

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

Stanovení křivky rozpustnosti fenol-voda. 3. laboratorní cvičení

Výzkum vlivu přenosových jevů na chování reaktoru se zkrápěným ložem katalyzátoru. Petr Svačina

Střední škola průmyslová a umělecká, Opava, příspěvková organizace, Praskova 399/8, Opava, Název a adresa školy:

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

5.0 ZJIŠŤOVÁNÍ FÁZOVÝCH PŘEMĚN

Termodynamika. T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]= t [ 0 C] termodynamická teplota: Stavy hmoty. jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické

TEPLOTA (termodynamické a statistické pojetí)

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

Očekávané výstupy podle RVP ZV Učivo předmětu Přesahy a vazby

TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy

Energie v chemických reakcích

Fáze a fázové přechody

Rozpustnost s. Rozpouštění = opakem krystalizace Veličina udávající hmotnost rozpuštěné látky v daném objemu popř. v hmotnosti nasyceného roztoku.

Speciální analytické metody pro léčiva

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

Chemie povrchů verze 2013

Fyzika - Sexta, 2. ročník

Základy chemických technologií

INTERAKCE PRVKŮ V TERNÁRNÍM SYSTÉMU WOLFRAM - MOLYBDEN - RHENIUM INTERACTIONS OF ELEMENTS IN THE TERNARY SYSTEM TUNGSTEN- MOLYBDENUM-RHENIUM

Krystalizace, transformace, kongruence, frustrace a jak se to všechno spolu rýmuje

Základní pojmy a jednotky

Směsi, roztoky. Disperzní soustavy, roztoky, koncentrace

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

PŘÍSPĚVEK K STANOVENÍ ROZDĚLOVACÍCH KOEFICIENTŮ V TERNÁRNÍCH SYSTÉMECH CONTRIBUTION TO DETERMINATION OF DISTRIBUTING COEFFICIENTS IN TERNARY SYSTEMS

Struktura a vlastnosti kovů I.

soustava - část prostoru s látkovou náplní oddělená od okolí skutečnými nebo myšlenými stěnami okolí prostor vně uvažované soustavy

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pracovní list č.3 k prezentaci Křivky chladnutí a ohřevu kovů

POROVNÁNÍ TEPLOT SOLIDU A LIKVIDU OCELÍ S34MnV, 20MnMoNi5-5 ZÍSKANÝCH POMOCÍ METOD TERMICKÉ ANALÝZY A VÝPOČTŮ

Analytické laboratoře výzkumu a vývoje aktivních farmaceutických substancí (API) generické farmaceutické firmy. Aleš Gavenda

metoda je základem fenomenologické vědy termodynamiky, statistická metoda je základem kinetické teorie plynů, na níž si princip této metody ukážeme.

Magnetokalorický jev MCE

březen 2017: Byly přidány experimenty: Bunsenův fotometr 6.12 Odraz vlnění na pevném a volném konci 6.20 Dopplerův jev Hysterézní smyčka

Počet atomů a molekul v monomolekulární vrstvě

Chemie - tercie. Vazby a přesahy v RVP Mezipředmětové vztahy Průřezová témata. Očekávané výstupy z RVP Školní výstupy Učivo (U)

Otázky ke zkoušce z obecné chemie (Prof. RNDr. Karel Procházka, DrSc.)

Fázové diagramy a krystalizace slitin

PŘÍLOHA KE KAPITOLE 12

Metalografie ocelí a litin

Jednosložkové soustavy

1. Změřte statickou charakteristiku termistoru pro proudy do 25 ma a graficky ji znázorněte.

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 3. Měření teplot

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta biomedicínského inženýrství. Teplotní vlastnosti

Kompaktace. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Suchá granulace Princip. Vazebné síly. Stlačování sypké hmoty mezi dvěma povrchy

Poznámky k cvičením z termomechaniky Cvičení 3.

Kalibrace odporového teploměru a termočlánku

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 11

7. Fázové přeměny Separace

8. Povrchová analýza Dynamická sorpce par. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Mol. fyz. a termodynamika

4. Stanovení teplotního součinitele odporu kovů

TERMIKA. (Petr Jizba) Doporučená literatura:

Metody termické analýzy. 4. Diferenční termická analýza (DTA) a diferenční scanovací kalorimetrie (DSC)

4 Term ika. D ůsledky zavedení tep lo ty a tep la Stavová r o v n i c e Stavová rovnice termická a kalorická

Kovy a jejich vlastnosti. Kovy dělíme na: a) nepřechodné (s- a p-prvky) b) přechodné (d- a f- prvky)

2.1 Empirická teplota

Základy termodynamiky a popisu rovnováh

Základy fyzikální chemie

PROCESY V TECHNICE BUDOV 8

FYZIKÁLNÍ CHEMIE chemická termodynamika

Učivo. ÚVOD DO CHEMIE - vymezení předmětu chemie - látky a tělesa - chemické děje - chemická výroba VLASTNOSTI LÁTEK

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Ch - Rozlišování látek

Biomateriály na bázi kovů. L. Joska Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství

Martina Urbanová, Ivana Šeděnková, Jiří Brus. Polymorfismus farmaceutických ingrediencí, 13. C CP-MAS NMR, 19 F MAS NMR a faktorová analýza

na stabilitu adsorbovaného komplexu

Okruhy k maturitní zkoušce z fyziky

Transkript:

Konstrukce a interpretace fázových diagramů http://www.atilim.edu.tr/~ktur/ktur/images/chocolate%20phase%20diagram.gif J. Leitner Ústav inženýrství pevných látek VŠCHT Praha 1

O čem to bude? Co jsou FD a k čemu slouží Trocha historie Jak na to Několik (snad zajímavých) příkladů Nová proměnná: nanorozměr Co říci závěrem? 2

Co je fázový diagram? 3

Chemie, chemická technologie Metalurgie, materiálové inženýrství Biochemie, farmacie, potravinářská chemie Využití FD Geochemie, chemie životního prostředí 4

O čem to bude? Co jsou FD a k čemu slouží Trocha historie 5

Kdo to vymyslel? Josiah Willard Gibbs (1839-1903) On the Equilibrium of Heterogeneous Substances (1876, 1878) Základy termodynamiky Matematický popis fázových rovnovah Fázové pravidlo Hendrik Willem Bakhuis Roozeboom (1854-1907) Die heterogenen Gleichgewichte vom Standpunkte Der Phasenlehre (1901) Praktické použití (Gibbsova) fázového pravidla Grafická reprezentace fázových rovnovah (FD) 6

Rané experimenty Sir William Chandler Roberts-Austen (1843-1902) 1875 křivka likvidu (teploty tuhnutí) slitin Ag-Cu 1897 fázový diagram systému Fe-C 7 Měření teploty

Měření teploty 1900 1850 1800 1892 optický pyrometr (Le Châtelier) 1887 termočlánek Pt-Pt/Rh (Le Châtelier) 1871 odporový teploměr (Siemens) 1848 termodynamická teplotní stupnice (Thomson) 1821 termoelektrický jev, termočlánek (Seebeck) 1750 1700 1742 Celsiova stupnice 1714 skleněný teploměr se rtutí (Fahrenheit) 1650 1600 1592 první praktický teploměr (Galileo) 1550 8

O čem to bude? Co jsou FD a k čemu slouží Trocha historie Jak na to 9

Přímé experimentální stanovení Přímý teoretický výpočet ab-initio Výpočet z termodynamických dat získaných experimentálně, teoretickým výpočtem nebo kvalifikovaným odhadem 10

Dnešní experimentální možnosti Ji-Cheng Zhao (Ed.): Methods for phase diagram determinations, Elsevier, 2007 (ISBN-13: 978-0080446295) Rovnováhy (s)-(l) a (s)-(s) Podle teplotního režimu: Statické (rovnovážné), T = konst. Stanovení rovnovážného složení koexistujících fází (chemická analýza, XRD, metalografie, OM, SEM-EDS, EPMA-WDS aj.). Dynamické, T = f(t). Přímé stanovení průběhu hranic oblastí stability fází (DTA/DSC, termomikroskopie, dilatometrie, elektrický odpor/vodivost, nasycená magnetizace, susceptibilita aj.). Podle způsobu analýzy: In-situ HT-XRD, termomikroskopie, DTA/DSC, TGA, p(o 2 ) - (coulometric titration), měření elektrických a magnetických vlastností aj. Ex-situ ( cook and look ) Analýza zakalených vzorků metodami XRD, SEM-EDS, EPMA-WDS aj. 11

Dnešní experimentální možnosti [T 1 ] [x 2 ] 12

Výpočet FD z termodynamických dat 0 vapor [p] α i µ = µ β i G m [kj/mol] -200-400 -600 liquid solid A C B -800-1000 T F T S dp H = dt T V 200 400 600 800 1000 1200 1400 α β m α β m T [K] T B (solid) (liquid) Tlak A C B T Teplota (vapor) dlnp dt = H α g m 2 13 RT

Výpočet FD z termodynamických dat ( ) µ = G i,liq + RTln x + RTln γ LIQUID o LIQ LIQ i m i i Si Ge ( ) µ = G i,dia + RTln x + RTlnγ DIAMOND_A4 o DIA DIA i m i i µ LIQUID = µ DIAMOND_A4, = Ge,Si i i i 14

Výpočet FD z termodynamických dat ( ) µ = G i,liq + RTln x + RTln γ LIQUID o LIQ LIQ i m i i Si (s) o µ i = G i ( ) m,s Ag µ LIQUID = µ (s), = Ag,Si i i i 15

O čem to bude? Co jsou FD a k čemu slouží Trocha historie Jak na to Několik příkladů 16

Výroba léčiv (stabilita polymorfních forem) Význam ve farmacií Tepelná stabilita tenze par, sublimace, tání Rozpustnost a rychlost rozpouštění (biodostupnost) Patentová ochrana 17

400 300 solid-i monoclinic solid-ii orthorombic T = 489.1 K; p = 256.2 MPa p(mpa) 200 100 liquid 0.0006 0.0004 liquid 0 T = 440.6 K; p = 12.6 Pa vapor p(mpa) 0.0002 solid-i 420 440 460 480 500 520 T (K) 0.0000 T = 440.6 K; p = 12.6 Pa vapor 400 420 440 460 480 500 T (K) 18

Výroba léčiv (nízkotající eutektika) Význam ve farmacií Směsi API + excipient resp. API-1 + API-2 vykazují nižší teploty tání než jednotlivé čisté látky možné komplikace při výrobě (sušení, tabletování), zhoršená stabilita (skladování). 19

Účinné látky Propyphenazon (PP), Paracetamol (PA), Kofein (CA) 20

Účinné látky Propyphenazon (PP), Paracetamol (PA), Kofein (CA) 21

Účinné látky Propyphenazon (PP), Paracetamol (PA), Kofein (CA) MELT T eut = 61 C 22

Výroba léčiv (směsné krystaly) Směsné molekulární krystaly Wiktionary: A crystal, often a large-molecule crystal, having two or more distinct molecular components within the crystal lattice Význam ve farmacií API + co-former jiné fyzikální vlastnosti, jiná biodostupnost, jiný klinický efekt. 23

Účinná látka Ibuprofen (IBU) Pomocná látka Kyselina stearová (SA) 24

Výroba léčiv (směsné krystaly) Směsné molekulární krystaly Příprava krystalizací z rozpouštědla Různá rozpustnost čistých složek určuje oblasti krystalizace: Čistého směsného krystalu (1) API (2) Co-former (3) API + směsný krystal (4) Co-former + směsný krystal (5) Co-crystal 25

O čem to bude? Co jsou FD a k čemu slouží Trocha historie Jak na to Několik příkladů Nová proměnná: nanorozměr 26

Vliv velikosti částic Rovnováha (l)-(g) Rovnováha (s)-(l) Zn Au ln p V 2γ g m,l lg = sat p RT rl T M 2γ = 1 T H r F r F sl F mρs s 27

p-t diagram 28

O čem to bude? Co jsou FD a k čemu slouží Trocha historie Jak na to Několik příkladů Nová proměnná nanorozměr Co říci závěrem? 29