Сложные фазовые диаграммы

Графическое представление фазовых равновесий (фазовые диаграммы). Изучение фазовых равновесий в более сложных случаях (несколько компонентов, несколько фаз) почти невозможно без применения графических методов. Равновесие в одно- и двухкомпонентных системах достаточно легко можно представить на диаграмме (или на диаграммах) в прямоугольной системе координат. Когда число компонентов системы велико, графическое представление равновесий и интерпретация фазовых диаграмм затруднены. Ограничимся разбором общих правил построения фазовых диаграмм и рассмотрим несколько простых типичных примеров. Составление диаграмм обычно основывается на принципах соответствия и непрерывности (Курнаков [21]). [c.184]

В литературе описаны более сложные фазовые диаграммы, например [c.59]

СЛОЖНЫЕ ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ [c.200]

Исследование равновесия твердое — твердое является предметом специальных отраслей металлургии и неорганической химии. Здесь встречаются очень сложные фазовые диаграммы. Несмотря на то что для них применимы в основном те же принципы, что и в случае равновесий жидкость — жидкость, они (за исключением случайных примеров) не будут обсуждаться в данной книге. Исследования в этой области обширны, но требуют большой затраты времени из-за малой скорости установления равновесия, необходимости работать при высоких температурах, непрозрачности веществ, трудностей, возникающих при отборе проб и анализах, и т. д. Краткое изложение физической химии фазовых равновесий в металлургии было сделано Маршем [409] и оказалось полезным автору настоящей работы в его области. [c.9]

Применимость правила фаз к вопроса.м фазового равновесия фактически не зависит от физического состояния рассматриваемых фаз единственный фактор, играющий роль, — это число фаз в данной системе. Поэтому существуют фазовые диаграммы твердое вещество — жидкость и твердое вещество — газ, аналогичные каждому типу фазовых диаграмм жидкость — пар. Подобным образом мало нового можно обнаружить при анализе фазовых диаграмм типа твердое вещество — твердое вещество. Следует, однако, отметить, что мы рассматривали только простые диаграммы. Известно много гораздо более сложных фазовых диаграмм (вспомните рис. 33,8 и 33.10). [c.180]

В этой главе приведены некоторые качественные соображения, лежащие в основе описания наблюдаемых и предсказанных новых нематических фаз гребнеобразных полимеров и их сложных фазовых диаграмм, а также смектических фаз и эластомеров. В заключение мы суммируем эти результаты и выскажем некоторые соображения о диэлектрическом отклике системы. В других главах будут рассмотрены сложные проблемы молекулярного дизайна гребнеобразных полимеров и особенности строения различных фаз, определяемые их химической структурой. В данной же главе рассматриваются лишь модельные молекулы для того, чтобы проиллюстрировать, как возникает указанная конкуренция и как она может быть разрешена. [c.17]

В данной главе были рассмотрены особенности конформационного строения гребнеобразных ЖК полимеров, обусловленные конкуренцией между энтропией полимера и мезоген-ным порядком как нематического, так и смектического типов. Основная цепь гребнеобразного нематического полимера, обладающего хоть какой-либо гибкостью, стремится принять форму статистического клубка. Эта тенденция находится в противоречии с ориентационным порядком, возникающим в системе жестких нематических элементов, входящих в саму основную цепь или в присоединенные к ней боковые группы. Это противоречие существует уже в червеобразных нематиках, однако у гребнеобразных полимеров имеется дополнительная особенность. Гибкие развязки соединяют боковые группы с основной цепью таким образом, что эти группы могут оспаривать право на преобладающую роль в нематическом упорядочении. Это создает условия для образования как минимум трех различных нематических фаз, которые затем конкурируют друг с другом и с изотропной фазой, в результате чего возникают сложные фазовые диаграммы. Мы рассмотрели некоторые из них с целью прояснения на отдельных примерах возникающую в системе конкуренцию. Ограничение на выход из плоскости основной цепи в случае смектических гребнеобразных полимеров также приводит к уменьшению энтропии цепи и вызывает ее сопротивление накладываемым ограничениям. Частичное восстановление энтропии цепи обсуждается в разделе, посвященном смектическим гребнеобразным полимерам. Наконец, соображения об изменении энтропии, формы цепи и нематического порядка используются для описания твердых тел (нематических эластомеров). Рассмотрена феноменологическая и [c.51]

Соли калия в большинстве своем не подчиняются общим правилам растворимости, хотя фосфаты калия можно вполне использовать. Цитрат натрия очень хорошо растворим, но редко дает какие-либо преимущества при осаждении белков, за исключением того, что его можно использовать при pH выше 8. Что же касается солей аммония, то с ними невозможно работать при высоких значениях pH вследствие их буферного действия. По той же причине цитрат нельзя эффективно использовать при pH ниже 7. Сульфат натрия образует несколько гидратов и имеет сложную фазовую диаграмму растворимости. При низкой температуре его растворимость невысока. Он был использован для очистки яичного альбумина, причем температуру [c.66]

В процессах химической технологии, металлургии, силикатной промышленности и других часто приходится иметь дело с двухкомпонентными конденсированными системами. Несколько типичных фазовых диаграмм таких систем приведено на рис. УП-З. Цель ознакомления с этими диаграммами — облегчить быстрое считывание и интерпретацию диаграмм в более сложных случаях. [c.186]

Мы рассмотрели простой пример. В промышленности обычно встречаются более сложные системы, например двойных кристаллогидратов и т. д. Знание принципов построения фазовых диаграмм позволит легко интерпретировать диаграммы сложных систем и проводить необходимые стехиометрические расчеты. [c.202]

Простейшие нелинейные системы можно рассчитать аналитически. Существуют и графические методы (фазовые диаграммы ). Аналоговые машины могут оказать здесь значительную помощь. Расчет же более или менее сложных нелинейных систем возможен только на вычислительных машинах. [c.97]

Рассмотренная здесь тройная система относится к числу наиболее простых. Картина может значительно усложниться образованием химических соединений и появлением частичной растворимости. В этих более сложных случаях мы отсылаем читателя к специальным руководствам, считая выполненной основную задачу ознакомления с общими принципами и основными видами фазовых диаграмм. [c.307]

Непосредственно (используя только температуру и давление) превратить графит в алмаз удается только в очень жестких условиях. Исследованиями установлено, что такое превращение можно осуществить при статическом давлении порядка 11...12 ГПа и температурах порядка 3000 К. Рассмотрение фазовой диаграммы углерода (см. рис. 34 и 35) показывает, что этот переход совершается, когда оба вещества — исходное и конечное — находятся в твердом состоянии. Такие жесткие условия могут соблюдаться лишь в сложной и дорогостоящей установке, которая может эксплуатироваться только в лаборатории и промышленного значения не имеет. [c.134]

Фосфор. При нормальных условиях фосфор уже имеет большое число модификаций, и поэтому фазовая диаграмма его крайне сложная. Некоторые формы фосфора имеют кристаллическое строение, другие аморфное. Рассмотрим только некоторые превращения в фосфоре при определенных температурах и давлениях. [c.153]

ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ (фазовая диаграмма), графич изображение всех возможных состояний термодинамич системы в пространстве осн параметров состояния т-ры Т, давления р и состава х (обычно выражаемого молярными или массовыми долями компонентов) Для сложных систем, состоящих из многих фаз и компонентов, построение Д с является единственным методом, позволяющим на практике установить, сколько фаз и какие конкретно фазы образуют систему при данных значениях параметров состояния Каждое реально существующее состояние системы на Д с изображается т наз фигуративной точкой, областям существования одной фазы отвечают участки пространства (на трехмерных Д с) или плоскости (на двухмерных Д с ), условиям сосуществования фаз-соотв пов-сти или линии, изменение фазового состояния системы рассматривается как движение фигуративной точки на Д с Анализ относит расположения объемных участков, пов-стей, линий и точек, к-рые образуют Д с, позволяет однозначно и наглядно определять условия фазового равновесия, появления в системе новых фаз и хим соед, образования и распада жидких н твердых р-ров и т п [c.32]

Для построения фазовых диаграмм сложных систем, как показано, например, на рис. 12.15, может потребоваться большое количество температурных кривых. Однако даже при достаточном количестве таких кривых интерпретация данных может оказаться затруднительной, вследствие чего может потребоваться использование других дополнительных методов, как это отмечалось в начале данного раздела. [c.549]

Если компоненты А и В образуют друг с другом интерметаллическое соединение АВ, фазовая диаграмма приобретает более сложный вид, так как возможно образование эвтектик АВ-А и АВ-В. На рис. 22.7 показаны две такие эвтектические точки. Положение промежуточного максимума на кривой солидуса соответствует составу интерметаллического соединения. При варьировании состава подобных систем наблюдаются еще более широкие изменения свойств. [c.394]

Тип VI. Фазовые диаграммы типа VI во многом похожи на диаграммы типа II и отличаются от них только наличием нижней конечной критической точки (рис. 111.26, б). Такое фазовое поведение обнаруживается для систем сложной химической природы, где оба компонента или один из них способны и к самоассоциации, и к образованию смешанных ассоциатов. Обычно одним из компонентов этих систем является вода или тяжелая вода. [c.77]

Таким образом, по существу можно считать, что в такой-то системе отдельными веществами (простыми веществами или химическими соединениями постоянного или переменного состава) будут считаться все фазы, кроме фаз, простирающихся непрерывно от одного компонента до другого. В трехкомпонентных системах отдельные фазы могут простираться не только от одного компонента до другого, но и от одного бинарного соединения, расположенного на границе фазовой диаграммы, до другого. Еще более сложные случаи могут быть в многокомпонентных системах. Как было сказано выше, для всех этих фаз надо формально условиться о границах и считать, что в таких системах существует 2, 3 или более индивидуальных веществ. Если в твердых растворах [c.280]

Очевидно, что число многофазных систем весьма велико. Однако более сложные диаграммы, как правило, можно рассматривать как комбинацию более простых диаграмм, так что кажущееся разнообразие не беспредельно. В табл. 5.1 показана практическая классификация многофазных систем [89]. Подобные классификации даны в обстоятельных книгах Риччи [ПО] и Фогеля [139] (см. также разд. 5.7). Различные типы фазовых диаграмм представлены также на рис. 5.16 и 5.21. [c.250]

На рис. 10.4 было показано, что знание энергии Гиббса для фаз многокомпонентной системы дает возможность установить фазовую диаграмму системы. Принципиально это возможно сделать, если распространить на многокомпонентные системы способы, разработанные для двойных систем. Однако, если построение общей касательной к двум кривым не вызывает трудностей, то построить касательную плоскость к двум поверхностям тройной системы намного сложнее, и с увеличением числа компонентов задача серьезно усложнится. Аналитического решения в общем виде не существует, поэтому разрабатываются разные численные методы решения подобных задач на ЭВМ. [c.260]

В последнее десятилетие в связи с открытием в купратах высокотемпературной сверхпроводимости существенно возрос интерес к свойствам не только медных оксидов с металлической проводимостью, но и к неметаллическим купратам, а также к оксидам других металлов, например, никеля и манганца. Оксиды демонстрируют разнообразные и сложные фазовые диаграммы многие переходят в магнитоупорядоченное состояние при понижении температуры, в состояние с зарядовым упорядочением, имеются переходы металл-диэлектрик, а некоторые манганиты показывают чрезвычайно высокую чувствительность электрического сопротивления к внешнему магнитному полю — гигантское магнетосопротивление — изменение сопротивления на несколько порядков величины в магнитном поле порядка нескольких тесла. Природа этих явлений составляет одну из актуальных проблем современной физики твёрдого тела. В этой связи изучение изотопических эффектов в оксидах представляет большой интерес. Оказалось, что фазовая диаграмма оксидов довольно сильно изменяется при изотопическом замещении кислорода. [c.94]

Термин солюбилизация подразумевает образование устойчивого изотропного раствора субстрата (солюбилизата, который сам по себе в данном растворителе нерастворим или растворяется незначительно) при введении детергента. ПАВ уже давно применяются в самых различных областях для повышения растворимости органических веществ [4, 6, 7, 13—15, 19, 22]. Солюбилизация тесно связана с мицеллобразованием, поскольку растворимость обычно повышается только при концентрации ПАВ выше ККМ, причем рост растворимости субстрата выше ККМ прямо пропорционален концентрации ПАВ. Определение изменений растворимости как функции концентрации детергента является одним из способов нахождения ККМ. Максимальная концентрация субстрата, при которой еще сохраняется изотропный раствор, определяется на основе тех же физических или химических измерений, которые используются для определения обычной растворимости [7,56]. Полученные данные по растворимости выражают в форме кривых растворимости или фазовых диаграмм системы. Последний способ более удобен, поскольку он описывает полностью поведение трехфазной системы, состоящей из детергента, солюбилизата и растворителя. Более сложные фазовые диаграммы описывают системы, включающие большее число компонентов [6, 12, 13, 18]. [c.230]

Церий. Металл церий является первым элементом в группе лаптанндов. Это первый элемент, у которого начинает заполняться 4/-орбиталь при отсутствии электронов на 5 -орбитали. Фазовая диаграмма церия изображена на рис. 41. Она очень сложная, поэтому рассмотрим только некоторые ее участки. Прн комнатной температуре и атмосферном давлении церий обладает так называемой формой, 7-Се имеет кубическую гранецентрированную структуру с параметром о = 0,514 нм. Сжатие церия при давлении 670 МПа и температуре 20 °С приводит к превращению его в новую модифика- [c.150]

Большинство неорганических веществ является соединениями переменного состава, поскольку в качестве струк тур-ных единиц в них отсутствуют молекулы. Однако области гомогенности могут быть настолько малы, что обнаружить их не просто. Одним из признаков, характеризующих наличие протяженной области гомогенности, является изменение параметров элементарной ячейки. Отсутствие таких изменени(1 не свидетельствует, конечно, о постоянстве состава, но если изменения найдены, то заметная область гомогенности у соединения имеется. Это одна из областей неорганической химии и материаловедения, где остро стоит вопрос о необходимости прецизионного определения параметров. Эта. же проблема возникает при изучении фазовых диаграмм, так как образование твердых растворов той или иной концентрации является одним из наиболее распространенных типов химических взаимодействий. Термин твердые растворы не должен вводить в заблуждение - фактически речь идет об области гомогенности фазы более сложного состава структурные единицы, характерные, например, для растворяемого компонента, в твердом растворе не сохраняются. Параметры решетки характеризуют изменение состава сосуществующих фаз, что помогает понять природу протекающих в системе процессов. Так, изменение параметров в двухфазной области - указание либо на неравновесность, либо неквазибинарностъ системы. Менее строгим является обратное утверждение -постоянство параметров может бьп ь кажущимся, связан- [c.131]

Вывод состоит в том, что фазовые диаграммы могут выглядеть сложно, но давать простую информацию. Чтобы их интерпретировать, нужно мыслить процессами. Это означает, что нужно вообразить определенную ситуацию и продвигаться по диаграмме так, как мы делали прп расс.мотрении рнс. 10.7,6. Фазы возникают и исчезают, систе.мы кнпят и замерзают, относительные количества меняются считайте, что диаграммы дают реальную информацию. Другое полезное правило обращайте внимание на смысл линий, а не площадей. Значимость этих замечаний мы увидим п следуютцпх несколыкнх параграфах. [c.324]

Для соврем. Ф.-х. а. характерно широкое применение термодинамич. методов (феноменологических и статистических), математич. моделирование фазовых диаграмм сложных систем с применением ЭВМ, развитие исследовании ири экстремальных значениях т-ры и давлепия, расширение числа компонентов изучаемых систем. Ф.-х. а.— осн. метод исследования металлич. сплавов, р-ров и расплавов солей, орг. в-в, минералов, полупроводниковых материалов, соединений РЗЭ и т. п. он является теор. основой технологии многих из этих в-в. Метод успешно использ. также для решения задач синтеза соединений для новой техники. фАносов В. Я,, Озерова М, И,, Ф и а л к о в Ю. Я., Основы физико-химического анализа. М., 1976. [c.620]

Т. гетерог. систем представляет наиб, сложный слзгчай для термодинамич. анализа. На диаграмме состояния перемещение вдоль кривой равновесия фаз сопровождается изменением ир,яТ. Если в процессе нагрева происходит смещение точки фазового равновесия, то это дает дополнит, вклад в Т., поэтому Т. гетерог. системы не равна сумме Т. составляющих ее фаз, но превосходит ее. На фазовой диаграмме при переходе от гомог. состояния к области сущесгвования гетерог. системы Т. испытывает скачок (см. Фазовые переходы). [c.524]

Состав фосфатов и фосфорных кислот можно выразить общей формулой ХМаО-YH20-ZP205, где МаО — катионный окисел. Такое представление позволяет построить фазовую диаграмму состава по трем компонентам. Фазовые диаграммы такого рода очень сложны, так как имеется множество возможных твердых солей различного состава. Например, для системы ортофосфат— вода возможны по меньшей мере моно-, ди- и тризамещенные соединения, а также различные гидраты и двойные соли. Поэтому не удивительно, что наиболее известная система ортофосфат натрия-вода была окончательно определена лишь немногим более 10 лет назад [4]. Объем экспериментальных исследований, необходимых для полного изучения четверной системы, состоящей из окислов двух металлов, FjOg и воды, очень велик, поэтому известны результаты лишь для нескольких четверных систем. [c.197]

Тип IV. Системы, относящиеся к этому типу, отличаются особенно сложным фазовым поведением (рис. II 1.25). Критическая кривая, начинающаяся в критической точке менее летучего компонента С2, заканчивается в нижней конечной критической точке Се на трехфазной линии. Таким образом, в начале это критическая кривая равновесия жидкость—газ, затем, меняя непрерывно свой характер, она становится критической кривой равновесия жидкость—жидкость. Линия трехфазных равновесий Се — Се обычно очень коротка. Верхняя конечная критическая точка Се связана небольшой критической кривой с критической точкой первого компонента Q. В низкотемпературной области есть еще одна трехфазная линия, заканчивающаяся верхней конечной критической точкой Се,. В этой точке начинается третья критическая линия Се, — Сщу которая продолжается в область высоких давлений до границы, отвечающей критическому жидкому раствору в равновесии с твердой фазой. Более ясное представление о фазовом поведении типа IV можно получить, рассматривая (р, х)-диаграммы при различных температурах (рис. III.25, б). При [c.75]

Системы, компоненты которых частично растворимы в твердой фазе. Поведение систем твердая фаза—раствор аналогично поведению систем жидкость—жидкость, представленых на рис. 5.21. Если на фазовых диаграммах пытаются отразить все превращения в жидкой и твердой фазах, диаграммы могут стать чрезвычайно сложными. Зоны жидкость—твердая фаза либо могут быть удалены друг от друга, либо могут частично сливаться, как это схематически показано на рис. 5.25,0—в. Если изоплета пересекает линию ЛУ, как на рис. 5.25,6 и в, перитектический процесс протекает по схеме [c.274]

Процесс поверхностной закалки стали представляет собой ыггересиын пример образования соединении внедрения. По очному методу углерод и азот вводятся в поверхностные сло стали за счет выдерживания в расплавленной смеси ХаСХ, Ха СОз и Na l прн 870°С. Другой способ состоит в нагрева-пнп стали в атмосфере Нг, СО и N2, содержащих определенные количества NHo п СН4. При таких способах обработки происходит введение и углерода, и азота. Несмотря на то что железо с молекулярным азотом не реагирует, поверхностная закалка некоторых сортов стали все же может быть произведена действием аммиака при температурах около 500°С. Фазовая диаграмма системы Fe—N довольно сложна в ней образуются следующие фазы [c.503]

В области температур 200—400 °С, помимо метасиликатов натрия, на фазовых диаграммах появляются более богатые кремнеземом кристаллические структуры (рис. 19). При этом возникают условия для развития полимеризационных процессов и в системах с высоким силикатным модулем образуются кристаллы со сложным анионным составом вплоть до кварца. К слоистым силикатам относятся так называемый дисиликат натрия N8281205 и ряд гидратов трисиликата натрия ЫэгО З8Ю2 лНгО (п=5, 6, 11)- Дисиликат натрия, так же как и метасиликат натрия, характеризуется обратной зависимостью от температуры, т. е. его растворимость с ростом температуры падает, что находится в соответствии со знаком теплового эффекта реакции растворения [c.25]

Несмотря на кажущуюся простоту противоточной кристаллизации, процесс разделения имеет довольно сложную природу. Размер кристаллов может изменяться в результате частичного подплавления, а наличие продольного перемешивания в еще большей степени усложняет рассматриваемую картину [26]. Особенности массообмена зависят от типа фазовой диаграммы разделяемой системы. Кристаллы твердых растворов, как правило, нестабильны с изменением температуры и не являются чистыми, а содержат определенное количество примесей. Состав жидкости, окружающей кристаллы, близок к составу флегмы. Кристаллы эвтектикообразующих смесей стабильны к изменению температуры, но захватываемая ими жидкость значительно отличается по составу от флегмы. [c.107]

Таким образом, без применения других методов разделения и добавления новых веществ (а их потребуется несколько) удается разделить смесь со сложной структурой диаграммы фазового равновесия на чистые компоненты. Этот принцип может быть использован для разделения и других азеотропных смесей. Однако в настоящее время он не нащел еще практического применения. [c.193]