- •Введение
- •1.Основные понятия и законы фазовых равновесий кристаллы – расплав в двухкомпонентных системах
- •1.1. Гомогенные и гетерогенные системы. Понятие о фазе, компоненте, числе степеней свободы. Правило фаз Гиббса. Условия фазовых равновесий в двухкомпонентных системах.
- •1.2. Растворимость твёрдых тел в жидкостях. Влияние природы веществ, температуры, давления на растворимость твёрдых тел. Уравнение Шредера.
- •2. Метод физико-химического термического анализа
- •2.1.Основные принципы и понятия метода
- •2.2. Типы диаграмм плавкости. Анализ кривых охлаждения и диаграмм плавкости двухкомпонентных систем
- •2.2.1. Диаграмма плавкости неизоморфных веществ
- •2.2.2. Анализ кривых охлаждения неизоморфных веществ
- •2.2.3. Расчёты по диаграмме плавкости
- •2.2.4. Диаграмма плавкости двух веществ, образующих химическое соединение, плавящееся без разложения
- •2.2.5. Диаграмма плавкости двух веществ, образующих химическое соединение, плавящееся с разложением
- •2.2.7. Диаграммы плавкости изоморфных веществ с неограниченной взаимной растворимостью компонентов в жидком и твёрдом состояниях
- •2.2.8. Дальтониды и бертоллиды
- •2.3.Некоторые современные методы изучения фазовых равновесий
- •Лабораторная работа № 1 Термический анализ неизоморфных двухкомпонентных систем
- •Оборудование и реактивы:
- •Порядок выполнения работы
- •Задача 1. Запись, построение и анализ кривых охлаждения
- •Лабораторная работа №2 Термический анализ бинарных систем на компьютеризированном учебно-лабораторном комплексе «Химия»
- •Приборы и реактивы.
- •Двухкомпонентная система веществ для изучения фазовых равновесий
- •Порядок выполнения работы
- •Работа выполняется в несколько последовательных этапов.
- •Окно «Система управления улк»
- •Обработка результатов измерений
- •Окно «Графики»
- •Окно «Графики»
- •Окно «Графики»
- •Окно «Результат».
- •Окно «Отчет»
- •Задача 1. Анализ кривых охлаждения
- •Лабораторная работа №3 построение теоретической диаграммы плавкости бинарной системы по уравнению шредера с использованием персонального компьютера
- •Порядок выполнения работы
- •5. Построить фазовую диаграмму плавкости системы.
- •Вопросы для текущего контроля знаний по теме «Фазовые равновесия кристаллы- расплав в двухкомпонентных системах»
- •Библиографический список
- •Приложение
- •Методика компьютерного построения кривых охлаждения по экспериментальным данным
- •1. Откройте новый документ Microsoft Excel 2010.
- •4. Подготовьте шапку таблицы, в которую будут вноситься результаты эксперимента.
- •7. Постройте кривые охлаждения.
- •Содержание
Введение
Дисциплина физическая химия играет важную роль в подго-товке химиков-технологов. Как правило, ей предшествуют курсы не-органической, органической и аналитической химии и она завершает общехимический цикл обучения, а позднее идут курсы теоретических основ специальных технологических дисциплин. Таким образом, физическая химия даёт теоретический базис этим дисциплинам. Раздел физической химии фазовые равновесия имеет большое научное и технологическое значение. Огромный вклад в его развитие внесли такие учёные, как Я.Г.Вант-Гофф, Дж.-Гиббс, Д.П.Коновалов, И.Ф.Шредер, В.Ф.Алексеев, Н.С.Курнаков.
В данном пособии приводятся некоторые теоретические све-дения и законы фазовых равновесий кристаллы - расплав двухкомпо-нентных систем и метода термического анализа и построения диаграмм плавкости. В теоретической части рассматриваются понятия о фазе, компоненте, степени свободы, правило равновесия фаз Гиббса, уравнение Шредера, анализируются различные типы диаграмм плавкости. Этот материал необходим для понимания сути фазовых равновесий кристаллы - расплав, целей и задач, выполняемых студентами учебных лабораторных работ.
Изучение диаграмм плавкости, основанное на принципах не-прерывности и соответствия, введённых основателем термического анализа И.С. Курнаковым, позволяет выяснить характер взаимодейст-вия компонентов системы, судить о химическом составе и границах существования фаз, об устойчивости образующихся химических сое-динений, о растворимости веществ при различных температурах. Ме-тод даёт возможность определить теплоты фазовых превращений, теп-лопроводность твёрдых и жидких фаз, теплоёмкость веществ и т.д.
Пособие содержит лабораторные работы по термическому анализу двухкомпонентных систем, в том числе работы с использованием компьютера и лабораторного компьютерного комплекса «Химия». Комплекс даёт такие преимущества, как автоматическая запись экспериментальных кривых охлаждения, точное определение температур кристаллизации, компьютерное построение диаграммы плавкости, печать графиков и лабораторного отчёта. Методика экспериментальных работ составлена и внедрена в лабораторный практикум кафедры физической и коллоидной химии КНИТУ старш. преподавателем Л.А. Павличенко на основе компьютерной программы, разработанной в Томском политехническом университете доцентом С.В. Романенко. Компьютерная программа построения теоретической диаграммы плавкости неизоморфных веществ и методика компьютерного построения кривых охлаждения разработаны доцентом кафедры физической и коллоидной химии КНИТУ Г.В. Булидоровой.
Физико-химический термический анализ является методом исследования превращения веществ, широко применяемым в химии и химической технологии. Он используется для изучения характеристик металлических сплавов, твёрдых кристаллических растворов (бертол-лидов и дальтонидов), холодильных солевых смесей, свойств полиме-ров, полупроводников, катализаторов, взрывчатых веществ и получил широкое распространение при изучении гетерогенных систем в метал-лургии, технологии силикатов, галургии и минералогии и других обла-стях науки и техники.
Теоретическая часть