- •Кафедра общей и физической химии Физическая химия Фазовые диаграммы
- •Введение
- •1. Основные понятия и определения
- •2. Диаграммы состояния однокомпонентных (унарных) систем
- •Р ис. 3. Наклон кривых фазовых переходов в зависимости от соотношения плотностей фаз:
- •2.1. Типы полиморфных превращений
- •3. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах
- •3.1. Общие понятия и определения
- •3.1.1. Правило рычага
- •3.2. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах жидкость – жидкость и жидкость – пар
- •3.2.1. Характеристика двухкомпонентных систем
- •3.2.2. Типовые диаграммы неконденсированных систем
- •3.2.2.1. Диаграммы состояния неконденсированных систем с неограниченной растворимостью в жидком состоянии
- •3.2.2.2. Диаграммы состояния неконденсированных систем с ограниченной взаимной растворимостью компонентов в жидком состоянии
- •3.2.3. Общие рекомендации по решению задач
- •3.3. Фазовые равновесия в конденсированных двухкомпонентных системах
- •3.3.1. Краткие теоретические сведения
- •3.3.2. Типовые диаграммы состояния двухкомпонентных конденсированных систем
- •3 .3.2.1. Простейшая диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы
- •3.3.2.2. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с полиморфным превращением одного из компонентов
- •3.3.2.3. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с ограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии
- •3.3.2.4. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •3.3.2.5. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •3.3.2.6. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с твердым раствором и полиморфным превращением
- •3.3.2.7. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с одним химическим соединением, плавящимся без разложения (конгруэнтно)
- •3.3.2.8. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с одним химическим соединением, плавящимся с разложением (инконгруэнтно)
- •3.3.2.9. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с образованием химического соединения с переменным составом (бертоллида)
- •3.3.3. Последовательность расшифровки диаграммы состояния двухкомпонентной конденсированной системы
- •3.3.4. Пример решения задачи Пример 4. Прочесть диаграмму состояния системы «медь – магний» (рис. 39).
- •3.3.5. Построение диаграмм состояния двухкомпонентных систем
- •3.3.5.1. Построение диаграмм состояния по экспериментальным данным
- •3.3.5.2. Построение диаграмм состояния двухкомпонентных конденсированных систем по заданной характеристике компонентов
- •4. Фазовые равновесия в трехкомпонентных конденсированных системах
- •4.1. Общие теоретические сведения
- •4.1.1. Треугольник Гиббса
- •4.1.2. Треугольник Розебома
- •4.1.3. Правило луча
- •4.1.4. Сечения объемной диаграммы при заданной температуре
- •4.1.5. Применение правила рычага для трехкомпонентных систем
- •4.1.6. Проекция нескольких сечений на концентрационный треугольник
- •4.2. Типовые диаграммы состояния трехкомпонентных конденсированных систем
- •4.2.1. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы без химических соединений и полиморфных превращений
- •4.2.2. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с одним двойным химическим соединением, плавящимся без разложения
- •4.2.3. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с одним химическим соединением, плавящимся с разложением (инконгруэнтно)
- •4.2.4. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с одним тройным химическим соединением, плавящимся без разложения
- •4.2.5. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с двумя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения
- •4.2.6. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с тремя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения
- •4.2.7. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с двумя тройными и тремя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения
- •4.2.8. Диаграмма состояния системы SiO2-Al2o3-CaO
- •4.2.9. Порядок рассмотрения трехкомпонентной диаграммы состояния конденсированной системы
- •4.2.10. Пример расчета диаграммы п ример 6. Прочесть диаграмму состояния системы (рис. 60).
- •4.3. Трехкомпонентные водно-солевые системы
- •4.3.1. Общие теоретические сведения
- •4.3.2. Диаграмма растворимости в воде двух солей с одноименным ионом
- •4.3.3. Диаграмма растворимости двух солей с одноименным ионом и образованием двойной соли
- •4.3.4. Диаграмма растворимости двух солей с одноименным ионом и образованием кристаллогидрата одной из солей
- •4.3.5. Диаграмма растворимости двух солей с одноименным ионом и образованием кристаллогидрата двойной соли
- •4.3.6. Порядок рассмотрения трехкомпонентной диаграммы состояния водно-солевой системы
- •4.3.7. Пример расчета диаграммы Пример 7. Описать диаграмму состояния трехкомпонентной водно-солевой системы с одноименным ионом (рис. 69).
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
Кафедра общей и физической химии Физическая химия Фазовые диаграммы
Учебное пособие
Санкт-Петербург
2012
УДК 541.1.076 (075.83)
ББК 24.5
Авторский знак Ф505
Физическая химия. Фазовые диаграммы. Составители: Д.Э. Чиркст, О.В. Черемисина, И.И. Иванов, О.Л. Лобачева, Т.Е. Литвинова, Н.В. Джевага.
Изложены основы построения и чтения фазовых диаграмм одно-, двух- и трехкомпонентных систем, включая водно-солевые системы. Приведены примеры типовых диаграмм состояния; описана последовательность их решения, даны примеры решения фазовых диаграмм. Учебное пособие предназначено для аудиторных и самостоятельных занятий по дисциплинам «Химия», «Физическая химия», «Физическая и коллоидная химия» для студентов направлений 130301 «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых», 130302 «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания», 130306 «Прикладная геохимия, петрология, минералогия», 130405 «Обогащение полезных ископаемых», 130603 «Оборудование нефтегазопереработки», 150102 «Металлургия цветных металлов», 150103 «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей», 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств», 240403 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», 280202 «Инженерная защита окружающей среды».
Научный редактор: проф. Чиркст Д.Э.
Рецензенты: доктор химических наук, заведующий кафедрой химической термодинамики и кинетики Санкт-Петербургского государственного университета Тойкка А.М., кандидат химических наук, доцент кафедры физической химии Санкт-Петербургского государственного университета Приходько И.В.
Введение
При изучении свойств гетерогенных систем широко используется метод, получивший название физико-химический анализ и основанный на графическом изображении зависимости между составом и свойствами системы с помощью диаграмм состояния. В большинстве случаев они строятся по экспериментальным данным (например, по кривым охлаждения) с применением специальной техники исследования и позволяют изучать до 140 различных физических и химических свойств системы.
Наиболее распространены диаграммы состояния, характеризующие зависимость между исходным составом систем и температурой фазовых превращений, протекающих в этих системах. Изучение подобных диаграмм позволяет легко определить взаимную растворимость компонентов системы в различных агрегатных состояниях, наличие у них полиморфных превращений, состав и свойства химических соединений, образованных компонентами, температуру всех фазовых превращений в системах заданного состава, изменение состава и относительного количества находящихся в равновесии фаз при изменении температуры, выбрать состав наиболее легкоплавкой или тугоплавкой системы и т.д.
Наглядность и высокая информативность диаграмм состояния обусловили их широкое применение в прикладных науках: химической технологии, петрологии, минералогии, гидрогеологии, металлургии, металловедении.