Тема 5. Двухкомпонентные системы

Для двухкомпонентных конденсированных систем, без учета давления как переменного параметра, правило фаз приобретает следующий вид:

F + n = 2 + 1 = 3

Если к чистому веществу А добавить возрастающие количества вещества В, то в соответствии с законом Рауля – Вант – Гоффа будет наблюдаться прогрессирующее понижение температуры плавления смесей. Это же будет происходить и при добавлении вещества А к веществу В. Рассмотрим простейшую диаграмму состояния двухкомпонентной системы. (рис)

Кривые t_А Е_АВ и t_В Е_АВ – кривые ликвидуса, показывающие, при какой температуре и при каком составе расплава начинается кристализация компонентов А и В в зависимости от состава исходного расплава. Состав, соответствующий точке Е, называется бинарной эвтектикой, которая характеризуется наиболее низкой температурой кристаллизации и состоит из механической смеси мелких кристаллов компонентов А и В определенного состава. Е₁ Е_АВ t_Е – линия солидуса, эвтектическая горизонталь – показывает, при какой t⁰ происходит кристализация эвтектики.

Далее рассматривается последовательность фазовых изменений при охлаждении исходного расплава состава m₁, нагретого до температуры t₁ (фигуративная точка m_1).

Если вещества А и В образуют химическое соединение А_mB_n, то на диаграмме появляется вертикальная линия и температурный максимум указывающие на состав этого соединения.

Вертикальная линия состава химического соединения делит диаграмму на две части, каждая из которых может рассматриваться как самостоятельная двойная система. Смесь состава С начнет плавиться при температуре t_E , и полностью перейдет в жидкое сосояние при t^° t_с. При температуре t_х эта смесь будет состоять из кристаллов соединения А_mB_n и расплава состава D. Содержание фаз (%) находится по правилу рычага: измерением длины конноды и её отрезков I и II. Длинна отрезка I пропорциональна массовой доле твердой фазы, отрезка II – жидкий.

Точка П, характеризующая состав расплава, возникающего при разложении соединения А_mB_n, называется точкой перитектики.

Решение практических примеров и задач

1.Какими параметрами строится диаграмма состояния?

2.Чем отличается бинарная эвтектика от простой?

3.По диаграмме состояния определите линию солидиуса.

4.Что показывают кривые ликвидуса?

5.Какие соединения называются конгруэнтно плавящимися?

6.Что показывает эвтектическая точка?

7. Каким соединениям относятся инконгруэнтно плавящиеся соединения?

8.Опишите диаграмму состояния системы СаО – SiO₂

Вопросы для компьютерного тестирования

1.Бинарная система характеризуется:

количеством компонентов

количеством степеней свободы

температурным максимумом

коэффициентом расширения

коэффициентом равновесия

2.Химическое соединение, которое плавится без разложения, называется:

конгруэнтно

инконгруэнтно

перитектика

ликвидус

эвтектика

3.Точка перитектики показывает:

состав расплава

состав жидкой фазы

состав кремнезема

свойство системы

свойство стекла

4.Эвтектика – это:

низкая температура кристаллизации

высокая температура кристаллизации

низкая температура плавления

высокая температура плавления

низкая температура кипения

5.Химическое соединение, которое плавится с разложением называется:

инконгруэнтно

конгруэнтно

перитектика

ликвидус

эвтектика

6.Линия ликвидуса показывает:

начало кристаллизации

начало кипения

начало плавления

начало испарения

начало возгонки

7.Укажите формулу трехкальцевого силиката:

3СаО · SiO₂ (C₃S)

3CaO · 2SiO₂ (C₃S₂)

CaO – SiO₂

2CaO · SiO₂ (C₂S)

CaO · SiO₂ (CS)

8.Линия солидуса показывает температуру:

кристаллизации эвтектики

плавления

кипения

испарения

возгонки