Фазовое равновесие при кристаллизации

Одним из основных вопросов, решаемых при расчете кристаллизаторов, является описание кинетики кристаллизации, состоящей из стадий создания пересыщения, -образований зародышей и роста кристаллов. Она также зависит от перекристаллизации осадка, коалесценции и дробления кристаллов в результате столкновения между собой и со стенками аппарата. На кинетику массовой кристаллизации существенно влияют температура, степень пересыщения раствора, перемешивание, наличие примесей, физикохимические свойства раствора, конструкция аппарата и т. д. Детальное описание явлений и факторов, сопровождающих процессы массовой кристаллизации из растворов и газовых смесей, дано в монографии [17]. Важное значение имеет также описание условий равновесия между сосуществующими фазами (твердое вещество—жидкость, твердое вещество—газ (пар)). На основании условий фазового равновесия в первом приближении возможен выбор необходимого растворителя для процессов кристаллизации, а также перекристаллизации. [c.90]

В физических системах, т. е. в системах, составные части которых химически не взаимодействуют друг с другом, число независимых компонентов равно числу составных частей системы. В химических системах (составные части таких систем участвуют в химических реакциях) число независимых компонентов определяют по разности число составных частей минус число химических реакций, возможных в данной системе при заданных условиях. Фазовые равновесия изучают при помощи физико-химического анализа. Для этого устанавливают зависимость между измеримыми на опыте физическими свойствами (/пл, (кип, Л- плотностью и др.) и химическим составом систем. Изучение зависимости температуры кристаллизации (плавления) от состава системы составляет сущность термического анализа. Диаграммы состояния, построенные по данным термического анализа в координатах температура кристаллизации — состав, называются фазовыми диаграммами плавкости. Количество твердых фаз, образующихся при постепенном охлаждении расплавов заданного состава, определяют на основе фазовых диаграмм плавкости, руководствуясь правилом рычага или правилом отрезков (см. пример 1). [c.67]

В технологической практике для определения фазового равновесия широко применяют диаграммы состояния, в которых какое-либо свойство системы, например температура плавления пл или температура кипения находят как функцию состава. Диаграммы состояния строят на основе правила фаз обычно по опытным данным. В частности, для определения температуры кристаллизации применяют равномерное нагревание твердого материала (или охлаждение расплава). При температуре, соответствующей кристаллизации расплава (или плавлению твердого материала), замедляется скорость снижения (или повышения) температуры за счет выделения (или затраты) теплоты кристаллизации. На диаграмме охлаждения (или нагрева) кривая =/(т) имеет плато в период кристаллизации или плавления. [c.152]

В отличие от низкомолекулярных веществ, фазовое равновесие кристаллизации редко достигается в полимерах благодаря действию различных кинетических и стерических ограничений, поэтому наличие гибких цепей регулярной структуры является необходимым, но не достаточным условием кристаллизации. Например, Натта не удалось закристаллизовать изотактические полимеры — поли-п-иодстирол и поли-п-хлорстирол. Таким образом, некоторые [c.209]

В монографии рассмотрены вопросы фазового равновесия при переходе веществ из жидкого состояния в кристаллическое, кинетические закономерности образования и роста кристаллов. Обсуждены особенности теплообмена при охлаждении различных расплавов. Приведена классификация методов кристаллизации расплавов. Проанализированы особенности различных технологических методов кристаллизации расплавов, в том числе методов отверждения расплавов, фракционной кристаллизации, очистки веществ от примесей и выращивания монокристаллов. Рассмотрены вопросы аппаратурного оформления разных процессов кристаллизации расплавов. [c.728]

Оба примера относились к процессам фазовых превращений (кристаллизация — плавление, парообразование — конденсация, сублимация — десублимация, полиморфные изменения). А они характеризуются тем, что обе фазы могут сосуществовать, т. е. находиться в равновесии. Это значит, что путем сколь угодно малого изменения температуры и (или) давления можно осуществить соответствующий сдвиг равновесия. Так, подвод небольшого количества тепла к системе, состоящей из кипящей воды и сухого насыщенного пара, приводит к смещению равновесия в процессе парообразования в одну сторону, небольшое сжатие — в противоположную. [c.37]

Таким образом, математическое описание процесса кристаллизации в качестве необходимых элементов должно включать описание явлений кинетики кристаллизации, гидродинамики фаз, фазового равновесия. [c.26]

Фазовыми равновесиями называются равновесия, которые устанавливаются между отдельными фазами при физических процессах перехода веществ из одной фазы в другую. К числу таких переходов относятся плавление и кристаллизация индивидуальных веществ, кристаллизация веществ из растворов, испарение и сублимация, конденсация газообразных веществ, аллотропические превращения веществ, превращение ферромагнетика в парамагнетик и др. [c.107]

Такие широко известные методы разделения, как дистилляция, кристаллизация, экстракция и адсорбция основаны на изменении фазовых равновесий. В этих процессах молекулы веществ, образующих смесь, переходят через границу раздела, стремясь к такому распределению между фазами, при котором в каждой из них устанавливается постоянная равновесная концентрация. [c.7]

Ликвацией называют химическую и структурную неоднородность затвердевшего сплава, возникаюш,ую при затвердевании из-за неполноты диффузии во время кристаллизации, идущей не в полном соответствии с диаграммой фазового равновесия. В припоях ПОС, далеко отстоящих от эвтектики, наблюдается зональная ликвация, протекающая во всем объеме. Кристаллы, обогащенные более тугоплавкими компонентами припоя и выпавшие в первую очередь, сцепляются с поверхностью соединяемых металлов и внутренняя часть паяного шва затвердевает независимо от них. Получается паяный шов со слоистой структурой и с составом, изменяющимся от обеих поверхностей соединяемых металлов к глубинной зоне шва. [c.27]

При рассмотрении учения о фазовых равновесиях автор стремился раскрыть термодинамическую сторону проблемы и показать теоретически происхождение фазовых диаграмм, широко используемых при развитии физико-химических основ легирования полупроводников и металлов. При этом не рассматриваются их геометрический строй и вопросы кристаллизации сплавов различного состава, что подробно изучается в курсах материаловедения. Существенное внимание в книге уделено теоретическим основам электрохимии, так как она, с одной стороны, играет важную роль в отдельных процессах технологии электронной техники и микроэлектроники, а с другой — приобрела за последние два десятилетия исключительное значение в раскрытии механизмов поведения примесей в полупроводниках. [c.3]

Общая черта описанных явлений — участие в них двух фаз, имеющих общую границу раздела. При соприкосновении двух фаз происходит материальный обмен между ними. В одном случае молекула вещества, например сахара, переходит из твердой фазы в жидкую, что приводит к уменьшению массы твердого тела и увеличению концентрации раствора. Этот процесс называют растворением. Он сопровождается противоположным процессом, называемым кристаллизацией. При равенстве скоростей двух этих процессов устанавливается фазовое равновесие гетерогенной системы. [c.359]

Термический анализ. Построение диаграммы состав — температура кристаллизации (плавления). Физико-химический анализ вследствие своей наглядности и объективности широко используется для изучения фазовых равновесий в многокомпонентных системах. В данной главе рассматриваются фазовые равновесия в двух- и трехкомпонентных системах с твердыми фазами. [c.167]

Кристаллизация расплава эвтектического состава Х (точка э) сходна с кристаллизацией расплавов чистых компонентов. В точке э система нонвариантна. Эвтектическая точка соответствует равновесию между жидким расплавом и двумя твердыми фазами (А и В). Такое фазовое равновесие называется эвтектическим. Твердый сплав, отвечающий по составу Х, называется твердой эвтектикой. [c.174]

Принцип Ле Шателье относится как к химическим, так и к фазовым равновесиям (кипение, кристаллизация, растворение). [c.43]

Термодинамические условия зарождения фазовой границы. Процессы кристаллизации представляют собой фазовые переходы, сопровождающиеся увеличением степени упорядоченности. Эти процессы подразделяются на 2 типа газ—кристалл, жидкость (стекло)— кристалл. В термодинамическом отношении данные фазовые равновесия описываются однотипно. В предкристаллизационный период в жидкости образуются ассоциаты в пределах ближнего порядка, которые, однако, не могут стать зародышем новой фазы из-за термодинамической нестабильности. Эта нестабильность —следствие их большой поверхностной энергии. Возникающие таким образом гомогенные флуктуации не способны к самостоятельному существованию в расплаве, и время их релаксации зависит от многих факторов вязкости, теплопроводности, теплоемкости и т. п. По мере снижения темпера- [c.56]

Гетерогенные равновесия, при которых процесс перехода веществ из одной фазы в другую не сопровождается изменением их химического состава, называются фазовыми равновесиями. К ним относятся испарение, конденсация, плавление, кристаллизация, сублимация, полиморфные превращения, растворение и другие процессы, широко осуществляемые в технологии. [c.177]

Физические методы разделения основаны на использовании кинетических явлений или фазовых равновесий. Фазовые равновесия лежат в основе таких методов разделения, как дистилляция, сублимация, кристаллизация, экстракция и адсорбция из газообразной или жидкой фазы. В этих процессах молекулы разделяемых веществ постоянно переходят через границу раздела фаз в обоих направлениях, причем они стремятся к такому состоя- [c.9]

Термодинамика химическая — изучает химические реакции и фазовые переходы (растворение, испарение и кристаллизация чистых веществ и растворов и обратные им процессы), а также переход энергии из одной формы в другую и от одной части системы к другой в различных химических процессах и т. д. Важнейшими разделами этой науки являются термохимия, учение о химических и фазовых равновесиях, учение о растворах, теория электродных процессов, термодинамика поверхностных явлений и др. В основе Т. х. лежат общие положения и выводы термодинамики (первый закон термодинамики служит основой термохимии, второй закон термодинамики лежит в основе всего учения о равновесиях и др.). [c.135]

ИССЛЕДОВАНИЕ КАПИЛЛЯРНЫХ ЯВЛЕНИЙ И СМАЧИВАЕМОСТИ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СПЛАВОВ ПО ЛИНИЯМ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ [c.3]

Диаграммы фазовых равновесий обычного типа для систем твердое — жидкость, рассмотренные в предыдущих разделах, не применимы к процессу кристаллизации комплексов мочевины. Было показано [64], что при одновременном присутствии нескольких связываемых компонентов комплекс ведет себя как единое твердое вещество, а не как физическая смесь различных кристаллов следовательно, его можно рассматривать как аналог твердого раствора. Равновесную концентрацию связываемого углеводорода или нескольких углеводородов в маточном растворе можно вычислить, исходя из известной константы [c.63]

Таким образом, весь процесс кристаллизации можно разделить на две стадии образование ядер вследствие нарушения фазового равновесия раствора и рост образовавшихся ядер в растворе. [c.640]

Выбор способа реализации процесса производится на основе подсистемы технол. расчета установок с целью подбора среди альтернативных способов (напр., экстракция, ректификация, кристаллизация) наилучшего с точки зрения заданного критерия. В зависимости от постановки задачи и исходных данных эта подсистема содержит наборы модулей расчета разных способов реализации отдельных процессов (вьшаривание, абсорбция, сушка и т.д.), скоростей хим. р-ций, тепло- и массообмена, фазовых равновесий, гидродинамики, потоков и т. п. Проектировщик в режиме диалога с ЭВМ имеет возможность формировать разл. варианты вычислит, схем исходя из точности расчетов и постановки задачи. [c.22]

Большая часть ортофосфатов металлов, как указано в табл. 7, была приготовлена преимущественно тремя методами осаждением малорастворимых ортофосфатов, кристаллизацией из равновесных растворов и высокотемпературными реакциями в твердой фазе. Высокотемпературные реакции обычно пригодны только для получения трехзамещенных фосфатов, не содержащих гидратной или связанной воды. Для получения соединений этими методами синтез нужно проводить при температурах ниже температур плавления и стеклования. Методами осаждения не всегда получают термодинамически устойчивые твердые фазы, и состав осадков может изменяться в зависимости от условий осаждения. Иногда трудно воспроизвести получение ортофосфатов методом осаждения, если условия реакции описаны недостаточно подробно. Методы кристаллизации позволяют получить соединения определенного состава, соответствующие фазовой диаграмме, если кристаллизация производится не слишком быстро. Для надежности методы кристаллизации указаны в таблице только в тех случаях, когда имеются данные о фазовом равновесии. [c.215]

Фазовое равновесие фракционного плавления обычно характеризуется диаграммами р =f t) [см. рис. 23-1]. Очевидно, что при переходе вправо через линию АВ происходит плавление, влево-кристаллизация. [c.309]

Фазовое равновесие при переходе из жидкого состояния в кристаллическое обычно характеризуется диаграммой давление — температура (рис. 39). Линия АВ характеризует равновесие между твердой фазой и жидкостью, линия АС — между паром и твердой фазой, линия АО — между паром и жидкостью. Переход влево через линию АВ соответствует кристаллизации, вправо — плавлению. [c.107]

Диаграмма фазового равновесия индивидуальных веществ изображается в координатах давление р — температура Т (рис. XV-9, а). Линия АВ соответствует равновесию между твердой фазой и жидкостью, AD —между паром и жидкостью, АС — между паром и твердой фазой. Переход через линию АВ влево соответствует кристаллизации, а вправо — плавлению. Линия АВ выражает зависимость температуры плавления вещества Т л от давления эта зависимость симбатна у большинства веществ (она не проявляется, например, у воды и висмута). [c.702]

Кристаллизация - процесс, обратный растворению твердых веществ, подчиняющийся, так же как и растворение, законам фазового равновесия. [c.196]

В Советском Сок, е в области изучения фазовых равновесий работал крупнейший ученый и выдающийся деятель отечественной промышленности Н. С. Курнаков (1860—1941 гг.). Изучение Н. С. Курнаковым равновесий в различных солевых системах способствовало выяснению условий кристаллизации солей в природе, что дало возможность научно эксплуатировать солевые богатства нашей страны. Н, С. Курнаковым совместно с учениками были решены такие важные солевые проблемы, как проблемы извлечения глауберовой соли Ка2304 ЮН2О из вод залива Каспийского моря — Кара-Бог аз-Гола, проблема переработки соликамского карналлита [c.200]

Исследование капиллярных явлений и смачиваемости при кристаллизации сплавов по линиям фазового равновесия диаграмм глстояния. Ю. В. Найдич, В. М. Перевертайло, Л. П. Обущак, Физическая химия конденсированных фаз, сверхтвердых материалов и их границ раздела. Наукова думка , К., 1975, с. 3-15. [c.222]

Этот метод применяется главным образом для очистки уже сравнительно чистых материалов с целью получения продукта весьма высокой чистоты. Например, прохождение 40 расплавленных зон повышает чистоту олова с 99,99 до 99,999% [581. Метод зонного плавления был использован и для очисткв органических веществ для этой же цели испытывался обращенный процесс — зонной кристаллизации [25]. Чистота промышленного бензола после прохождения шести последовательных зон кристаллизации была доведена до такого уровня, что последующий контроль методом газо-жидкостной хроматографии не обнаружил в нем никаких примесей. Разумеется, характер удаляемых веществ и фазовые равновесия при столь высокой чистоте материала точно не известны. Поэтому исключается возможность вычислить эффективность каждой ступени очистки. Однако большое число зон плавления, необходимое для очистки, убедительно доказывает, что эффективность каждой ступени чрезвычайно низка вероятно, она не превышает 5%. [c.67]

Рассмотренные выше принципы относятся только к размерам получаемых кристаллов влияние же различных условий на состав получаемых кристаллов практически почти не изучено. В частности, в литературе опубликована лишь одна работа для органической системы [37], ири которой бинарную испытуемую смесь пропускали по охлажденной трубе и определяли скорость кристаллизации и состав твердой фазы. Для удобства количественной оценки разделительной способности стадии образования кристаллов применяли систему, образующую твердые растворы, а именно нафталин — р-нафтол. Было установлено, что низкие скорости кристаллизации благоприятствуют повышению эффективности единичной ступени, т. е. с уменьшением скорости кристаллизации до нуля достигается большая степень приближения к равновесию между твердой и жидкой фазами. Увеличение турбулентности жидко11 фазы также повышает эффективность е .1 ничной ступени кристаллизации. Например, при скорости кристаллизации 50 кг час на 1 м поверхности охлаждения и числах Рейнольдса 59 600 и 4910 эффективность единичной ступени составляла соответственно 70 и 15%. С увеличением скорости кристаллизации в 10 раз эффективность стунени снизилась приблизительно до 10% независимо от числа Рейнольдса. При скорости кристаллизации 5 кг час на 1 и числе Рейнольдса 59 600 эффективность стунени составляла около 90%. Попытки установить зависимость между скоростями кристаллизации, с одной стороны, и коэффициентами мас-сообмеиа и данными фазового равновесия пар — жидкость, с другой стороны, подтверждают влияние числа Рейнольдса. В отношении других параметров четких зависимостей выявить не удалось. [c.70]

Подробные данные о равновесиях в системах жидкость—жидкость опубликованы в семитомном справочнике Стефена и др. [128], более чем 2000 бинарных систем представлены на 321 диаграмме в книге Лан-дольта-Бернштейна [73]. На этих диаграммах рассматривается фазовое равновесие систем, в которых одно и то же вещество смешивается более чем с дюжиной растворителей, обычно химически родственных, при самых различных температурах — вплоть до зоны кристаллизации. Изучение этих данных, несомненно, полезно, но из-за отсутствия необходимых корреляций и теоретических предпосылок может привести к неверным выводам. Большие обстоятельные коллекции данных по равновесию жидкость—жидкость приведены в табличной и графической форме в работе [125]. Параметры уравнений NRTL и UNIQUA даются для каждой температуры, но не коррелируются с изменением последней, в некоторых случаях изменения аппроксимируются линейно. В книге [20] дана библиография работ, посвященных изучению равновесия жидкость—жидкость. [c.264]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология