- •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).
4.2.4. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с одним тройным химическим соединением, плавящимся без разложения
Компоненты системы образуют одно тройное химическое соединение S с конгруэнтной точкой плавления. Характерным признаком такого соединения является расположение химического соединения в своем поле (рис. 55).
Р
ис.
55. Трехкомпонентная система с одним
тройным соединением, плавящимся без
разложения (а) и примеры кривых
охлаждения (б).
Соединительные линии AS, BS и CS проходят через поле химического соединения и делят эту диаграмму на три треугольника Алькемаде: ASC, ASB и BSC. Каждый из них представляет простейшую подсистему с одной точкой тройной эвтектики: E1, E2 и Е3. По правилу Алькемаде, в точках Т1, Т2 и Т3 температуры на граничных линиях максимальны и уменьшаются в обе стороны от этих точек. Эти точки можно рассматривать как точки двойных эвтектик треугольников Алькемаде.
4.2.5. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с двумя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения
Компоненты систем А, В и А, С образуют два двойных химических соединения (рис.78 и 79). Соединительные линии делят эти диаграммы на несколько простейших подсистем с соответствующими точками тройных эвтектик.
Рис. 56. Трехкомпонентная система с двумя
двойными химическими соединениями,
плавящимися без разложения.
Рис. 57. Трехкомпонентная система с двумя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения.
4.2.6. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с тремя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения
Так же читается и диаграмма состояния системы (рис.80), в которой компоненты образуют три двойных химических соединения.
Рис. 58. Трехкомпонентная система с двумя 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
В этой несколько более сложной системе компоненты образуют три двойных и два тройных химических соединения. Соединительные прямые, построенные на диаграмме, позволяют сориентироваться в рельефе ее поверхности, используя правило Алькемаде, а также упростить ее чтение, разделив на восемь треугольников, каждый из которых является простейшей подсистемой с точкой тройной эвтектики.
Рис. 59. Трехкомпонентная система с тремя двойными и двумя тройными химическими соединениями, плавящимися без разложения.
4.2.8. Диаграмма состояния системы SiO2-Al2o3-CaO
4.2.9. Порядок рассмотрения трехкомпонентной диаграммы состояния конденсированной системы
1. Перечертить диаграмму, соблюдая топологию, в заданном масштабе.
2. Дать общую характеристику диаграммы.
3. Обозначить все поля диаграммы греческими или римскими цифрами.
4. Обозначить все значимые точки диаграммы: двойные и тройные эвтектики, двойные и тройные реакционные точки, точки химических соединений.
5. Вывести формулу химического соединения, если оно присутствует на диаграмме.
6. Указать фазовый состав всех полей диаграммы.
7. Указать процессы, протекающие на граничных линиях и в значимых точках диаграммы.
8. Построить развертки диаграммы по всем сторонам треугольника.
9. Показать направления падения температуры по сторонам треугольника и граничным линиям.
10. Показать пути кристаллизации для заданных фигуративных точек диаграммы.
11. Рассмотреть свойства систем, заданных соответствующими фигуративными точками (табл. 1).
12. Построить кривые охлаждения к заданным точкам
Таблица 3.
Характеристика отдельных фигуративных точек диаграммы
Точка |
Общий состав системы, % |
Кол-во фаз в точке |
Наименование фаз |
Состав каждой фазы, % |
Относительное кол-во фаз, % |
Число степеней свободы |
||||
А |
В |
С |
А |
В |
С |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
