Равновесие кристалл жидкий раствор

Равновесия кристаллы — жидкий раствор в бинарных [c.400]

РАВНОВЕСИЯ КРИСТАЛЛЫ — ЖИДКИЙ РАСТВОР В БИНАРНЫХ СИСТЕМАХ [c.170]

Для изучения равновесия кристаллы — жидкий раствор широко применяются диаграммы плавкости, выражающие зависимость температур плавления смесей от их состава. Частным случаем диаграмм плавкости являются диаграммы растворимости, изображающие растворимости твердых веществ в жидкостях в зависимости от температуры. Вид диаграмм плавкости определяется взаимной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях. [c.170]

Работа 4. Исследование равновесия кристаллы — жидкий раствор в бинарных системах органических веществ [c.177]

При плавлении смешанных кристаллов в жидкую фазу переходят преимущественно компоненты, имеющие более низкую температуру плавления. Твердый раствор одного состава оказывается в равновесии с жидким раствором другого состава, [c.121]

Водные растворы солей. Классическим примером бинарной смеси с одним компонентом в одной из фаз может служить водный раствор поваренной соли (рис. 13,г). В состоянии А раствор концентрации = 1а при температуре tл является жидким. При / = 0° С и р = 1 атм он еще не замерзает, и только при более низкой температуре в точке Я образуются первые кристаллы льда, часть воды, вымерзая, переходит в твердую фазу, концентрация остаточного раствора постепенно увеличивается, и точка замерзания понижается. В точке Я устанавливается равновесие между жидким раствором концентрации и первыми кристаллами чистого льда ( = 0), причем обе фазы имеют одинаковые температуру и давление. Состояние смеси при дальнейшем охлаждении постепенно изменяется (от точки Я до Р) и тогда выпадает новая порция льда, а жидкая часть становится более концентрированной и достигает точки О, где раствор снова находится в равновесии, но уже при более низкой температуре. Кривая равновесия ВНОЕ — является кривой льда (40]. [c.37]

Левая кривая рис. 104 показывает равновесие между кристаллами компонента А и растворами различного состава. Она выражает зависимость температуры начала кристаллизации компонента А от его концентрации в растворе (и вместе с тем—зависимость растворимости компонента А в этих растворах от температуры). Правая кривая подобным же образом характеризует равновесие между растворами различного состава и чистыми кристаллами компонента В. Эвтектическая точка соответствует равновесию между жидким раствором (расплавом) и двумя кристаллическими фазами. Такое равновесие называется эвтектическим равновесием. Соответствующий жидкий раствор, равновесный этим двум фазам, называется эвтектикой. Тем же термином (эвтектика) обозначается и твердый продукт (сплав), образующийся при кристаллизации этого раствора и, следовательно, обладающий эвтектическим составом. Жидкий раствор называют жидкой эвтектикой, а твердый сплав—твердой эвтектикой. [c.320]

На диаграмме состояния каждая фаза изображается плоскостью, представляющей собой совокупность так называемых фигуративных точек, изображающих состояние равновесной системы. Равновесия двух фаз на диаграмме состояния изображаются линиями пересечения плоскостей, а равновесие трех фаз — точкой пересечения этих линий. Диаграммы состояния находят широкое применение для анализа равновесий пар — жидкий раствор, жидкость — жидкость, кристаллы — жидкий раствор. [c.157]

При изучении равновесия между жидкими и твердыми растворами охлаждение расплавов ведется до появления первых небольших количеств кристаллической фазы. Зная состав ряда жидких растворов и равновесных с ними первых порций выделившихся кристаллов, можно построить линии ликвидуса и солидуса. [c.405]

Кристаллизация системы, содержащей 75 % Pt, начинается при 1925 К, а заканчивается при 1688 К. Составы сосуществующих фаз определим по точкам пересечения изотермы с кривыми NmM и NkM. Состав первого кристалла будет 92 % Pt. При 1833 К в равновесии находятся твердый раствор и расплав. Масса твердого раствора так относится к массе жидкого расплава, согласно правилу рычага (XIV.4), как плечо тп относится к плечу лА. Если общая масса 3 кг, то массу твердого раствора обозначим х, массу жидкого расплава — 3 — д . Измеряем длины плеч или отсчитываем составы в процентах [c.236]

На диаграмме плавкости обозначьте точками а — чистую твердую медь в равновесии с расплавом меди б — жидкий расплав, содержащий 45 % Ni в равновесии с твердым раствором — твердый раствор, содержащий 65 % Ni в равновесии с жидким расплавом г — жидкий расплав, содержащий 50 % Ni при температуре 1670 К. Определите для системы, содержащей 30 % Ni, температуру начала кристаллизации, состав первого кристалла твердого раствора, массу Ni в жидком и твердом состояниях при охлаждении 0,24 кг смеси, содержащей 30 % Ni, до 1470 К температуру кристаллизации последней капли жидкого расплава, состав последней капли жидкого расплава. [c.244]

Так, расплаву с содержанием 20% свинца (точка / ) соответствуют кристаллы с содержанием 4% свинца (точка ). Аналогично, из расплавов, в которых содержание свинца выше эвтектического (правее точки с), кристаллизуется не чистый свинец, а твердый раствор висмута в свинце. Состав кристаллов, находящихся в равновесии с жидкой фазой, определяют, проводя горизонтали до пересечения с кривой Ье. По мере выделения кристаллов жидкий расплав приближается но составу к эвтектическому и по достижении эвтектической температуры дальнейшая кристаллизация происходит при постоянных температуре и составе (точка с). Эвтектическая смесь здесь образована не кристаллами чистых веществ, а кристаллическими растворами свинца в висмуте и висмута в свинце, составы которых заданы точками й е. [c.111]

Истолкование этой диаграммы основано на представлениях двухфазной модели мицеллообразования, согласно которой мицеллы рассматриваются как жидкие частицы коллоидной микрофазы, а мономерное ПАВ подобно пару. Тогда кривая молекулярной растворимости ао выражает равновесие кристаллы (твердое гидратированное ПАВ) мономерное ПАВ (пар), кривая оЬ —равновесие кристаллы мицеллы (жидкость). Кривая температурной зависимости ККМ (ос) характеризует равновесие мицеллы мономер (жидкость — пар). Пунктиром обозначена кривая метастабильного существования мицелл, которое реализуется при переохлаждении мицеллярных растворов ПАВ. Переохлажденные ниже темпе- [c.54]

Температура, при которой из жидкого раствора с данной концентрацией растворенного вещества (веществ) начинают появляться при условии равновесия кристаллы твердой фазы, называется температурой кристаллизации раствора. Если растворенное вещество и растворитель не образуют твердого раствора, то температура кристаллизации раствора ниже температуры кристаллизации растворителя. Понижение температуры кристаллизации пропорционально концентрации растворенного вещества. Для определения понижения температуры замерзания справедливо соотношение [c.174]

Растворение твердых веществ в жидкостях является сложным процессом и состоит из двух стадий. Первая стадия есть переход молекул или ионов, образующих кристаллическую решетку растворяемого вещества, из твердой фазы в жидкий раствор. Молекулы или ионы, находящиеся на поверхности кристалла, обладают наибольшей кинетической энергией, и амплитуда их колебаний около положения равновесия является наибольшей удалившись от соседних частиц кристаллической решетки, они приближаются к ближайшим молекулам растворителя. При этом силы, удерживающие данную частицу в кристаллической решетке, могут настолько уменьшиться, а силы взаимодействия этой частицы с молекулами растворителя настолько возрастают, что она покидает кристаллическую решетку и связывается с молекулами растворителя (сольватируется). Число частиц, переходящих в раствор с единицы площади поверхности кристалла в единицу времени, определяется частицами, обладающими достаточно большой для такого перехода кинетической энергией, и при постоянной температуре является постоянным. Скорость этого процесса очень велика и количество частиц растворенного вещества, находящихся в растворе вблизи поверхности кристалла, будет быстро увеличиваться. Частицы растворенного вещества в растворе сталкиваются с молекулами растворителя, направление движения при каждом столкновении меняется и движение их приобретает хаотический характер. [c.405]

Каждая точка линии АС показывает состав жидкой фазы, находящейся в равновесии с кристаллами твердого раствора а при данной температуре. Каждая точка линии АЕ соответствует составу кристаллов а, находящихся в равновесии с жидкостью. Каждая точка линии N отвечает составу жидкой фазы, находящейся в равновесии с кристаллами твердого раствора у каждая точка линии PD —составу кристаллов y, находящихся в равновесии с жидкостью каждая точка линии ОЛ —составу жидкой фазы, находящейся в равновесии с кристаллами твердого раствора 6 каждая [c.141]

I пеней свободы в системе станет равным нулю. Применяя правило рычага, можно убедиться, что в результате такого взаимодействия Рь перейдет в aj при этом некоторое количество жидкой фазы состава а окажется неизрасходованным. В дальнейшем из расплава будут выделяться кристаллы твердого раствора а, состав которого изменяется по кривой /Л. Если при понижении температуры пересечем кривую с, то сплав окажется снова насыщенным по отношению к веществу В, а в равновесии с твердым раствором а будет находиться твердый раствор р. Кривые охлаждения соответствующих расплавов системы изображены на рис. 67 справа. [c.198]

На рис. V. 35 приведена более простая диаграмма состояния системы с расслоением только в жидкой фазе. Кривая D — это линия взаимной растворимости компонентов А и В в жидком состоянии. Расплав состава хс при Тс находится в равновесии с жидким слоем расплава хо и чистым компонентом В (если вещества А и В не образуют твердых растворов). Здесь сосуществуют три фазы (две жидких и одна твердая). Система при Т — Тс находится в инвариантном состоянии и пребывает в нем пока не исчезнет одна из фаз. При температурах ниже Тс останутся две фазы расплав, составы которого изображаются точками, расположенными на кривой s и твердая фаза, представляющая собой кристаллы В. Достигнув температуры Ts, расплав застывает как эвтектика состава Xs. [c.310]

Таким образом, можно получить диаграмму плавкости (см. рис. 13.3, б) для случая образования компонентами непрерывного ряда твердых растворов. Линии ликвидуса и солидуса разделили диаграмму на три части, или три поля выше линии ликвидуса — однофазное поле жидкого состояния I, ниже линии солидуса — однофазное поле твердого состояния, или твердых растворов а. Среднее поле представляет собой область сосуществования двух фаз — жидкости и кристаллов твердого раствора - -а. Подобные диаграммы называются диаграммами состояния двухкомпонентных систем. Следовательно, диаграммы состояния представляют собой графическое изображение сосуществующих фаз в зависимости от факторов равновесия. Их строение подчиняется правилу фаз. [c.271]

ТО, что составы твердого и жидкого растворов, находящихся в равновесии ирн данной температуре, неодинаковы. Так, наиример, твердому раствору состава Ь Ха) при температуре / соответствует жидкий раствор состава а1(л 1), а состава >2(л ) — 2(хг), т. е. жидкий раствор, богаче содержанием компонента с более низкой температурой плавления, а твердая фаза — более тугоплавким компонентом. Стрелками на кривых ликвидуса и солидуса показано направление изменения состава фаз системы при охлаждении. Опытом установлено, что отличающиеся первоначально ио своему химическому составу кристаллы твердой фазы постепенно выравнивают свой состав и, таким образом, твердый раствор представляет собой однофазную систему. [c.193]

В процессе охлаждения системы в интервале Г —Гг составы равновесных фаз меняются по линии ликвидус-ч (отрезок 1а) и солидуса (отрезок Ьт). При этом жидкость обогащается более легкоплавким компонентом. Например, порции жидкости, оставшейся при температуре Га (точка а) и находящиеся в равновесии с кристаллами твердого раствора состава 1, имеют состав 3 (рис. VII.5). Очевидно, средний состав затвердевшего сплава пе отличается от исходного. В зависимости от скорости охлаждения в практике затвердевшие сплавы характеризуются разной степенью неоднородности. То обстоятельство, что во всем интервале температур Та—составы сосуществующих твердой и жидкой фаз отличаются друг от друга, позволяет осуществлять дробную кристаллизацию. Повторение такой кристаллизации, т. е. операций расплавления и последующего отделения кристаллизующихся сплавов позволяет выделять один из компонентов в почти чистом состоянии. [c.171]

При выделении твердых растворов из жидкой фазы составы жидкости и кристаллов не совпадают, подобно тому, как не совпадают составы жидкого раствора и равновесного с ним па ра. В связи с этим диаграммы состояния, описывающие равновесие в системах пар—жидкий раствор н жидкий раствор—твердый pa TBop, имеют общий характер. [c.403]

При обычной т ристаллизации равновесие между жидкой и твердой фазами для ароматических углеводородов С а может быть классифицировано как твердое тело — нерастворимая эвтектическая система. Фазовая диаграмма для бинарной системы и-ксилол — ле-ксилол (рис. 3.21) является характерной для систем этого типа. Если смесь равных количеств п- и л -ксилола охладить до —14 С, то начнут выделяться кристаллы га-ксилола (температура начала кристаллизации смеси). По мере снижения температуры будут выкристаллизовываться дополнительные количества г-ксилола поэтому содержание его в маточном растворе станет прогрессивно снижаться. Состав маточного раствора по мере снижения температуры начнет изменяться в соответствии с кривой температуры начала кристаллизации (см. рис. 3.22, с. 96) до приближения к эвтектической точке, равной —52,7 °С. При этой температуре в маточпом растворе содержание компонентов будет следующим п-ксилол 12,5 Л1-КСИЛ0Л 87,5 мол. %. Если температуру дополнительно снизить и отвести необходимое количество тепла, то вся система затвердеет. Расчет показывает, что из смеси, состоящей из 50 мол. % п-ксилола и 50 мол. % л4-ксилола, отбор п-ксилола может составлять 40 мол. % на сырье или 86% от его потенциального содержания в сырье. [c.94]

При сорбции из бинарных жидких растворов на кристаллическом цеолите СаА, когда в силу геометрических размеров в кристаллы проникают молекулы лишь одного компонента, большую роль играет растворитель. Любой растворитель, адсорбируясь на поверхности кристалла цеолита, является конкурентом основного компонента. В зависимости от природы растворителя и его концентрации доля поверхности, занятая компонентом, проникающим в полости цеолита, может зЕтачительно меняться, что приводит к изменению скорости адсорбции. При сорбции из растворов внешняя поверхность цеолита находится в равновесии с раствором, при этом часть поверхности занята молекулами сорбирующегося вещества, а другая часть — молекулами растворителя. Доля поверхности, занятая каждым из компонентов, определяется их адсорбционными свойствами. Так как внешняя поверхность кристаллов цеолита полярна, то активность растворителей должна увеличиваться с ростом их полярности и способности к специфическим взаимодействиям с поверхностными активными центрами. [c.284]

На рис. 9.5 приведена диаграмма плавкости подобных систем. Поля аир представляют собой области существования твердых растворов с преимущественным содержанием компонента А (твердый растор а) и с преимущественным содержанием компонента В (твердый раствор Р). На рис. 9.5 отмечены, кроме того, поля, отвечающие существованию системы в виде жидкой фазы (Ж), а также соответствующие равновесию Ж и а, Ж и р, а и р. Рассмотрим охлаждение расплава I. При температуре, отвечающей точке /, начинается выпадение кристаллов твердого раствора а, состав которых определяется точкой а. В дальнейшем температура понижается, жидкость изменяет свой состав по линии 1Е, а кристаллы твердого раствора — по линии аМ. При эвтектической температуре, соответствующей положению точки Е, жидкость становится эвтектической и кристаллизуется при постоянной температуре с выделением кристаллов твердых растворов аир одновременно. После окончания кристаллизации происходит охлаждение твердой смеси. Составы кристаллов равновесной смеси при этом изменяются по линиям МС и N0. [c.162]

В реальном процессе массовой кристаллизации, протекающем с конечной скоростью, состав образующихся кристаллов обычно все же получается неоднородным, так как в ходе процесса раствор непрерывно обогащается (или обедняется) примесями. Даже при относительно невысокой скорости кристаллизации и достаточно интенсивном перемешивании жидкой фазы в равновесии с маточным раствором в лучшем случае будет находиться лишь поверхностный слой кристаллов. Распределение примеси в кристаллах конечного продукта в этом случае описывается известной логарифмической зависимостью Дернера — Хоскинса [c.153]

Фаза — совокупность всех однородных частей системы, обладающих одинаковым составом и одинаковыми свойствами, отделенная от остальных частей системы поверхностью раздела. Так, однофазной системой является лед, двухфазной — кипящий бензол (в равновесии находятся жидкая и газообразная фазы), трехфазной — насыщенный водный раствор соли, ее кристаллы, находящиеся на дне сосуда, и пары воды над зеркалом раствора. Фаза может быть разбита на отдельные части, но это не увеличивает числа фаз в системе — кусок [c.78]

Применим правило фаз для трехфазной системы. Если в системе имеется один компонент, то по (13.5) 5==0, т. е. система не имеет ни одной степени свободы. Действительно, одновременное существование в равновесии жидкого, твердого и газообразного состояний одного и того же вещества возможно при строго определенных и температуре, и давлении в так называемой тройной точке веш,ества. Для воды такой точкой является Г=0,01°С р 00 Па. При наличии двух компонентов для трехфазной системы появляется одна степень свободы (К—2, ф = 3 и, следовательно, 5==1). Так, можно изменять температуру в трехфазной системе, состоящей из кристаллов соли, раствора соли и пара над раствором. Однако при заданной температуре остальные параметры, характеризующие систему,— давление пара над раствором и концентрация соли в растворе—будут однозначно определены. [c.229]

Выясним физический смысл полей диаграммы. Выше кривых А С В лежит однофазная область (ж) жидких растворов — расплавов. В любой точке, взятой на этом поле, например в точке й, система обладает двумя степенями свободы / = 2 + 1 — 1=2. Это означает, что в некоторых пределах можно изменить одновременно температуру и процентное соотношение компонентов, а система будет оставаться однофазной. Поля диаграммы А СаА, В СЬВ и АаЬВА представляют собой двухфазные области. В первых двух в равновесии находятся кристаллы одного из компонентов и расплав, в третьем — кристаллы обоих компонентов. В точках, лежащих в пределах двухфазных областей, система обладает одной степенью свободы / = 2 + 1 — 2 = 1. [c.181]

Точки составов, располагающиеся при данной температуре между кривыми ликвидуса и солидуса, изображают брутто-со-ставы смесей, распадающихся на твердую и жидкую фазу. Соотношение масс образовавшихся фаз определяется с помощью правила рычага [см. (V. 176)]. Взаимное расположение линий ликвидуса и солидуса можно установить с помощью выражения (V. 168). Так как переход твердого тела в жидкость всегда сопровождается поглощением теплоты, величина Qi 2 имеет положительный знак и из выражения (V. 165) следует условие (V. 169). Поэтому графическое изображение равновесий жидкость — твердое тело при р = onst аналогично таковому для систем жидкость —пар в бинарных двухфазных системах. Если охладить расплав состава (рис. V. 26, а) от Т до Т", то из нбго выпадут первые кристаллы твердого раствора По [c.295]

Типичная диаграмма состояния сплава эвтектического типа показана на рис. 7.11. Штрихом обозначены области существования твердых растворов а-раствор компонента В в А 3-раствор компонента Л в В. Выше кривой ликвидуса ТлЕТд сплав компонентов А и В находится в жидком состоянии. В областях, заключенных внутри ТдОЕ и ТцРЕ, осуществляется равновесие между жидкой и соответствующей твердой фазой. Ниже линии ОЕР находится область смеси кристаллов аир. Точка Е пересечения кривых ликвидуса называется эвтектической,а сплав состава, отвечающего точке Е, — эвтектическим. Этот сплав кристаллизуется с образованием одновременно а- и 3-твердых растворов, состав которых отвечает точкам/ и Р соответственно. Левее точки Е кристаллизация жидкого сплава концентрации С начинается с появления кристаллов а, а затем (при переходе линии ОР) кристаллов р. [c.189]

Линии А Е и В Е, представляющие кривые затвердевания, характеризуют состав жидкости, находящейся в равновесии с выделяющимися из нее чистыми кристаллами компонентов А и В, т. е. изображают изменение температуры застывания в зависимости от состава жидкого раствора. Эвтектическая точка при постоянном давлении остается неизменной. В этой точке находятся в равновесии с жидкостью две чистые твердые фазы среднего состава Хе, соответствующего составу жидкости. Линия А СЕОВ, как кривая плавления, определяет состав твердого тела, находящегося в равновесии с жидкостью, образующейся из него при плавлении. Область выше кривой затвердевания соответствует жидкой фазе, область ниже кривой плавления—твердой фазе, а область между этими кривыми—двухфазной системе жидкость—кристаллы. [c.35]