ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диаграммы равновесия двухкомпонентных систем из "Физическая химия" Как отмечалось выше, задача физико-химического анализа заключается в установлении зависимости между составом и свойствами сложных систем. Экспериментально определяются такие свойства, как удельный вес, поверхностное натяжение, вязкость, магнитные, каталитические и многие другие свойства. [c.131] Для металлургии и металловедения представляет особый интерес в качестве основного свойства выбрать температуры плавления или температуры равновесия между жидкой и твердой фазами, а также температуры фазовых равновесий в твердом состоянии (при полиморфных превращениях, образовании и распаде твердых растворов). [c.131] Рассмотрим условия, при которых из двухкомпонентной жидкости выделяются твердые фазы. Учитывая, что давление постоянно, используем правило фаз в виде уравнения (VH.2). Если система состоит только из одной жидкой фазы, то С = = 2+1 — 1=2. Это означает, что в известных пределах можно произвольно изменять и температуру, и состав жидкости, оставляя систему однофазной. Таким образом, на диаграмме равновесия (в координатах состав — температура) однофазной двухкомпонентной системе соответствует плоскость. [c.131] Если из жидкости при ее охлаждении выделяется одна твердая фаза, то С = 1, и, следовательно, это моновариантное равновесие изображается линией. Такие линии ограничивают фазовые поля, т. е. области существования фаз, например твердой и жидкой. Очевидно, точка пересечения двух линий соответствует одновременному существованию трех фаз — двух твердых и одной жидкой. Такое равновесие является нонвариантным (С = 0), и изменение любого параметра (температуры или состава) приведет к исчезновению одной из фаз. [c.131] Рассмотрим основные диаграммы равновесий (или состояний) в двухкомпонентных системах. [c.131] Первый тип диаграмм. Компоненты А vi В неограниченно взаимно растворимы в жидком состоянии, а в твердом состоянии не образуют ни растворов, ни химических соединений. Естественно, что абсолютной нерастворимости компонентов друг в друге не существует. Однако для упрощения в некоторых случаях с достаточным приближением можно считать, что из жидкости выделяются в виде отдельных фаз чистые компоненты. [c.131] Это наблюдается, например, для таких систем, как РЬ—Ag, d—Bi, Au—Tl, K l—Li l, aO—MgO. [c.131] Диаграмма равновесия для подобных систем схематически представлена на рис. VI 1.2, на котором по оси ординат отложены температуры плавления, а по оси абсцисс — состав. [c.132] Диаграммы равновесия преимущественно строятся нз основании измерений температуры охлаждающихся сплавов различного состава. [c.132] Результаты этих измерений изображаются на графиках в координатах температура — время в виде так называемых кривых охлаждения. [c.132] Построение диаграммы первого типа пояснено на рис. VI 1.3, где в левой части представлены кривые охлаждения. [c.132] Состав 1 — чистый компонент А. При охлаждении расплавленного компонента А при температуре Тх кристаллизуется твердая фаза. При этом выделяется теплота плавления и температура остается постоянной и равной температуре плавления до конца кристаллизации (горизонтальный участок на кривой 1). Дальнейшее охлаждение твердого компонента А описывается плавной кривой. Найденную температуру плавления Т отмечают на левой оси ординат, соответствующей чистому компоненту нз дизграмме равновесия. [c.132] Состав 3 — кривая охлаждения имеет такой же вид, как для состава 2,с той разницей, что выделение кристаллов компонента А начинается при более низкой температуре, так как по мере повышения концентрации компонента В от состава 2 до состава 3 температура начала кристаллизации понижается от 7 до Т3. Подобные кривые охлаждения и такие же фазы характерны для сплавов, составы которых лежат в интервале концентраций от компонента А до состава 4. [c.133] Состав 5 — при охлаждении этого расплава до температуры T a начинается кристаллизация чистого компонента В. По мере его выделения из расплава происходит дальнейшее понижение температуры, а остающаяся жидкость обогащается компонентом А. Составы расплавов, находящихся в равновесии с кристаллами компонента В, описываются линией Т Е. [c.134] Таким образом, при температуре концентрация расплава соответствует точке Е, и происходит кристаллизация эвтектики. [c.134] Все расплавы, имеющие составы в интервале концентраций 4—6, характеризуются такими же кривыми охлаждения, как расплав 5. [c.134] Состав 6 — чистый компонент В, кривая охлаждения которого подобна кривой 1. Кристаллизация происходит при постоянной температуре Тц. [c.134] Построение кривых охлаждения является одним из методов физико-химического анализа и называется термическим анализом. [c.134] Академиком Н. С. Курнаковым еще в 1904 г. был создан прибор для автоматической записи кривых охлаждения. [c.134] При помощи диаграмм равновесия можно определить соотношение между весовыми количествами сосуществующих фаз для сплава данного состава при данной температуре. [c.134] Вернуться к основной статье