Фазовые диаграммы в друге

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]

Точность графического расчета процесса по фазовой диаграмме с использованием правила рычага зависит от размера чертежа. Во многих случаях для технологических целей она достаточна. В других случаях диаграмма служит для выбора рационального пути и условий осуществления процесса, а его количественный расчет производят аналитически, составляя уравнения материального баланса по каждому компоненту и для системы в целом и решая полученную совокупность уравнений. Иногда при этом необходимо составить и уравнения, выражающие соотношение компонентов в кристаллизующихся или растворяющихся твердых фазах (кристаллогидратах, двойных солях и др.). Расчет упрощается, если при изменении состояния системы количество одного из ее компонентов в растворе (воды или соли) остается неизменным. Тогда, обозначив содержание в растворе неизменного- ) компонента == А кг, содержание компонента, количество которого меняется, В и Вк кг (где индексы н и чк обозначают начальное и конечное состояние системы), а их 1 онцентрации в конечном растворе соответственно Ок и к. можно составить пропорцию, приравняв отношения a, /bff = Из этой пропорции находим и количество компонента, удалившегося из раствора или поступившего я него (Вц — В ) кг. Подобные расчеты можно выполнять для систем с любым числом компонентов и ири выражении концентраций и масс в любых единицах. [c.139]

Фазовая диаграмма выражает зависимость состояния системы (и фазовых равновесий в ней) от внешних условий или от состава системы. Фазовая диаграмма представляет собой совокупность определенных геометрических линии, точек, плоскостей. Расшифровка диаграмм состоит в объяснении значений каждой линии, точки, плоскости, а также физического смысла того или иного геометрического образа. Диаграмма состояния, построенная по нескольким опытным данным, позволяет определять состояние системы при любых заданных условиях. Это преимущество фазовых диаграмм можно показать на кривых растворимости, которые характеризуют изменение состояния равновесия в насыщенных растворах при изменении температуры. Опытным путем определяют растворимость данного вещества при 5—6 различных температурах. Полученные данные наносят на график и соединяют плавной линией. Используя этот график, можно затем определять растворимость данного вещества при любых других температурах без проведения эксперимента, [c.181]

При помощи фазовой диаграммы можно проводить также пересчет кривых ОИ и в области давлений ниже атмосферного. В этом случае необходимо воспользоваться исходными данными однократного испарения для двух давлений —при атмосферном и при каком-либо другом давлении ниже атмосферного —и между этими данными уже достаточно надежно проводить пересчет по фазовой диаграмме. [c.72]

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]

На рис. IV. 13, а изображена фазовая диаграмма системы фенол — вода . При температурах ниже 66,4 °С взаимная растворимость этих веществ друг в друге ограниченная, — на диаг-224 [c.224]

Все свойства вещества, описанные в двух предыдущих разделах, могут быть представлены с помощью фазовой диаграммы-графика зависимости давления от температуры, указывающего условия, при которых твердая, жидкая или паровая фаза является термодинамически устойчивой формой вещества, и те условия, при которых две или даже все три фазы находятся в равновесии друг с другом. Показанная на рис. 18-6 фазовая диаграмма СС>2 типична для веществ, которые расширяются при плавлении, что случается чаще всего. Уже знакомая нам кривая зависимости равновесного давления пара от температуры простирается от тройной точки, где твердая, жидкая и паровая фазы находятся в равновесии, до критической точки. Вдоль этой линии жидкость и газ находятся в равновесии. Жидкость является устойчивой фазой выше этой кривой, а пар-устойчивой фазой ниже нее. [c.131]

НИЯ информации осуществляется наиболее эффективно. При переходе от одной схемы к другой изменяются потоки продуктов. Последние выбираются исходя из максимума термодинамического (информационного) критерия эффективности, в качестве которого принимается сумма энтропий выбора для каждой колонны. Достоинством такого подхода к синтезу схем является попытка учесть вероятностный характер протекания процесса, однако используемый критерий оптимальности не отражает физико-химических свойств разделяемой смеси. Этот метод эффективен в тех случаях, когда отсутствуют ограничения, налагаемые фазовыми диаграммами, т. е. в случае разделения идеальных смесей. [c.482]

На рис. ХИ-6 приведены также фазовые диаграммы t—х—у и у—х для бинарных смесей из взаимно нерастворимых компонентов. Пунктирными линиями на рисунке показана незначительная растворимость компонентов смеси друг в друге, которая фактически всегда имеется у жидкостей, считающихся полностью взаимно нерастворимыми, что обычно не учитывается 1см. уравнение (ХП,5)]. [c.478]

Изменения, происходящие с жидкостью при растворении в ней нелетучего вещества, отражаются и на ее фазовой диаграмме. Действительно, графики зависимостей температур фазовых переходов от давления смещаются на АР = f (Ха) (рис. V.5, штриховые линии). Кривая начала кипения раствора О К ровно на АР ниже кривой кипения чистого растворителя 0/<. Смещается, соответственно, и тройная точка диаграммы О, и кривая начала кристаллизации раствора О В. Неизменной остается лишь кривая сублимации, так как в кристаллическом состоянии система является гетерогенной и каждый ее компонент ведет себя независимо от другого. [c.211]

Повторяя ход рассуждений аналогично приведенному выще для" любой другой тем-" пературы в интервале между Та и Тв, можно для каждой из них получить соответствующую пару сопряженных точек. Соединяя общими кривыми все и 5 и замыкая их в точках Та и Тв, получим простейший вариант фазовой диаграммы, характеризующей равновесие только двух фаз (рис. 49). В случае если равновесными фазами являются жидкая и твердая фазы, то данная диаграмма состояния характеризует равновесие системы, в которой образуются непрерывные ряды твердых и жидких растворов. Аналогичная картина характерна и для системы жидкость — пар. [c.275]

Количества парообразной и жидкой фаз при заданной температуре определяют по фазовым диаграммам, используя правило рычага. Если жидкости практически не растворяются друг в друге, то при любом составе смеси парциальные давления каждого из компонентов над смесью равны давлениям их паров в чистом состоянии при той же температуре (рд° и рв°) [c.95]

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]

Причины того или иного характера изменения температуры плавления при добавлении компонентов друг к другу не связаны с термодинамикой и заключаются в особенностях ствия на электронном уровне. Однако если известен характер направленности взаимного влияния компонентов на температуру плавления компонентов и известно, что равновесие в системе двухфазное, то, пользуясь описанным методом, можно совер- шенно четко показать характер фазовой диаграммы. Для термодинамики гетерогенных систем помимо рассмотренного представляют интерес два других случая взаимного влияния компонентов на температуру плавления, а именно [c.277]

При давлении выше 2100 атм обычный лед (лед I) переходит в другие кристаллические модификации твердой воды. На схематическом рис. У.7 изображена фазовая диаграмма воды при высоких давлениях, она является продолжением диаграммы рис. У. 5 в область высоких давлений и объединяет их общая кривая ОС. Диаграмма рис. У.7 составлена на основании работ Таммана и Бриджмена. Она показывает, что в равновесии с жидкой водой могут находиться также льды III, У, УI и УП. Мольные объемы всех этих кристаллических модификаций меньше, чем у жидкой воды, поэтому температура их плавления повышается с увеличением давления. Особенно интересен лед УП, устойчивый при давлении около 40 ООО атм при температуре до 190 С (этих данных нет на диаграмме рис. У.7). Область льда II, как видно из диаграммы, не соприкасается с областью жидкой воды — он может сосуществовать только с другими твердыми модификациями I, III и У. Лед 1У на диаграмме отсутствует — его наблюдали, но, как выяснилось, он неустойчив при всех изучавшихся условиях. [c.110]

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]

Состояние и свойства индивидуального вещества определяются температурой и давлением. При небольшом давлении и достаточно высокой температуре вещество находится в газообразном состоянии при низкой температуре око твердое, при умеренных температурах — жидкое. В соответствии с этим фазовая диаграмма вещества состоит из трех полей (рис. 116), отвечающих кристаллическому (к), жидкому (ж) и газообразному (г) состояниям. Эти области отделены друг от [c.238]

Постройте для этой системы фазовую диаграмму температура — состав . Обозначьте все области и укажите состав всех фаз, находящихся в равновесии друг с другом при следующих условиях [c.104]

Энтропия плавления церия, празеодима и неодима значительно меньше энтропии плавления других лантаноидов. Если это обусловлено уплотнением структуры при плавлении, то фазовые диаграммы празеодима и неодима должны быть похожи на фазовую диаграмму церия. [c.187]

Фазовые диаграммы европия и иттербия похожи друг на друга и на фазовые диаграммы бария и стронция — соседей лантана в периодической системе. [c.187]

Описанные случаи типичны для элементов с близкой валентностью и неблагоприятными объемными соотношениями. В фазовых диаграммах таких систем, которые типичны для сплавов кремния и германия с другими элементами, обычно присутствуют простые эвтектики (см. [c.176]

Стационарное состояние системы характеризуется равенством притока и расхода переносного компонента. Решение уравнения (1.35) в условиях стационарности Рх х, г/)=0] при различных значениях управляющего параметра а представлено в графической форме на рис. 1.8 там же дана бифуркационная диаграмма процесса х=х а). При а <а<.а2 мембранная система имеет два различных устойчивых стационарнв1х состояния, расположенных на верхней (т. 3) и нижней (т. 1) ветвях бифуркационной кривой, и одно неустойчивое (т. 2) на промежуточном участке этой кривой. Если исходное стационарное состояние расположено на нижней ветви (т. В), то по мере роста а особая точка смещается вправо по фазовой диаграмме при этом происходит монотонное приближение к новому значению концентрации компонента х. При а = аг возможна потеря устойчивости (т. А) и скачкообразный переход А—А в новое состояние с другим значением х. Аналогичный скачок В—В с верхней ветви на нижнюю наблюдается при а = а]. [c.36]

Иа рис. 6.4 отражен только один вид фазового перехода (жидкость — пар) если на этот график нанести аналогичные кривые других переходов, возможных для данного вещества в той же области параметров (твердое — пар, твердое — жидкость, полиморфные превращения), получится так называемая диаграмма состояний, или фазовая диаграмма, однокомпонентной системы. [c.164]

Описанные случаи типичны для элементов с близкой валентностью и неблагоприятными объемными факторами. В фазовых диаграммах таких систем, которые типичны для сплавов кремния и германия с другими элементами, обычно присутствуют простые эвтектики (см. рис. 8). Для примера рассмотрим две фазовые диаграммы полупроводниковых систем, имеющих исключительно большое значение для технологии получения образцов р- и п-тнпов германия, легированных сурьмой и индием. [c.142]

Нафевание жидкости, находящейся в равновесии с паром, при некоторых довольно строгих условиях, накладываемых на температуру, давление и объем системы, может приводить к внезапному исчезновению фаницы между жидкой и газовой фазой. Состояние вещества (или смеси веществ), возникающее при исчезновении различия между фазами, находящимися в равновесии друг с другом (например, между жидкостью и ее паром, между двумя жидкостями и др.), называют критическим состоянием. На фазовой диаграмме в этой точке кривая сосуществования жидкости и пара обрывается. Точка на термодинамической диаграмме, соответствующая критическому состоянию вещества, называется критической точкой. Критические состояния вещества свойственны не только системам с равновесием типа жидкость — ее насыщенный пар , но иногда также системам с равновесием несмешивающихся жидкостей и даже аморфнь[х или кристаллических твердых фаз. [c.169]

Рассмотрение двух кривых концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала в изобарическом сечении дает картину, показанную на рис. 46. Проведя общую касательную и учитывая, что значения свободной энергии Гиббса внутри интервала концентраций между сосуществующими фазами всюду ниже изобарно-изотермического потенциала каждой из фаз в отдельности, заключаем, что в указанном интервале при данных значениях температуры и давления устойчива смесь равновесных фаз, и изобарный потенциал смеси определяется по правилу аддиатив-ности. Мы уже отмечали, что в конденсированных системах роль давления сравнительно невелика и в известных пределах ею можно пренебречь. В этом случае для двухкомпонентных систем в качестве параметров состояния, определяющих характер фазовой диаграммы на плоскости, остаются температура и концентрация. Закрепляя один из этих параметров, получаем возможность для установления четкой зависимости изобарно-изотермического потенциала от другого параметра. Анализируя относительное расположение этих зависимостей для различных фаз, получаем способ установления характера фазового равновесия в системе. [c.264]

Сочетание различных видов двухфазных и трехфазных равновесий приводит к различным фазовым соотношениям в системе и, следовательно, к различным видам диаграмм состояния. Возможные видоизменения характера кривых моновариантного равновесия при сочетании друг с другом различных фазовых областей в пределах одной диаграммы фазового равновесия весьма многообразны. Оставаясь в рамках классического термодинамического рассмотрения, мы не можем ответить на вопрос о том, какой из вариантов возможен при данных значениях параметров состояния. Однако, полагая в системе наличие того или иного характера изменения температуры плавления компонентов при взаимном добавлении их друг к другу, а также полагая наличие или отсутствие непрерывных растворов либо разрыва растворимости в твердом или в жидком состоянии, мы можем чисто термодинамически, притом строго, хотя и качественно, вывести возможные варианты фазовых диаграмм, которые являются праобразами диаграмм состояния, получаемых экспериментально. Ниже рассмотрим вывод основных вариантов диаграмм состояния двухкомпонентных систем, базируясь на описанных выше принципах обоснования двухфазных и трехфазных равновесий при помощи кривых концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала. [c.283]

Естественно, что монотектическое и синтектическое трехфазные равновесия вносят самостоятельный элемент в общую картину фазового равновесия двухкомпонентной системы, отличающейся разрывом растворимости в жидком состоянии, поскольку они завершаются стабилизацией либо одного (рис. 56,а), либо двух (рис. 56,6) двухфазных равновесий с участием жидких фаз, способных при дальнейшем охлаждении кристаллизоваться и, следовательно, формировать другие трехфазные равновесия — уже эвтектического либо перитектического типа. Варианты фазовых диаграмм при наличии в системе купола расслаивания и трехфазных монотектического и синтектического равновесий показаны на рис. 57 и 58. При наличии в системе двух трехфазных равновесий— монотектического и перитектического (рис. 57), разумеет-292 [c.292]

Актуальность отмеченной выше проблемы проверки м(1де лей структур очень часто связана с вопросом правильной интерпретации сведений о фазовых диаграммах. Одним из распространенных вариантов взаимодействия между компо нентами является образование фаз со структурой, не известной ни для одлого из компонентов системы, но существующей у соединений близкого химического состава с другими элементами. Долгое время образование таких фаз опис1лва лось в терминах стабилизации не существующих в чистом виде модификаций, высокотемпературных фаз и т.д. Подобную интерпретацию обычно можно рассматривать как первый шаг к решению проблемы. Более детальное изучение вопроса обычно позволяет выяснить особенности таких стабилизированных фаз. Рентгенография является одним из возможных методов, применяемых для-изучения стабилизированных фаз, причем для получения правильных результатов требуется не только анализ дифракционной картив1ы до стадии определения параметров элементарной ячейки (а иногда субъячейки), но и проверка возможных моделей структуры. В качестве примера можно привести систему СаО - 1/ l2 О У оксида гадолиния в сопредельном интервале температур существует моноклинная модификация со структурой В - S ГП2 Oj. В системе с оксидом кальция монок линная фаза существует вплоть до комнатной температуры. Детальное изучение строения этих фаз показало, что они имеют общую [c.201]

Аи + АиЗЬз -(- Ь АиЗЬз 4- ЗЬ -(- Ь 360° С 35 ат.% 5Ь 456° С 72 ат.% 5Ь а) Постройте для этой системы фазовую диаграмму температура — ат.% . Обозначьте каждую область, указав сосуществующие фазы системы, представленные точкой в этой области, б) Жидкий раствор, содержащий 20 ат.% 5Ь и 80 ат.% Аи, медленно охлаждается от 1100 до 200° С. Начертите кривую зависимости температуры процесса охлаждения от времени, Свяжите каждую характерную особенность кривой с фазовой диаграммой, в) Имеются два чистых вещества Аи(Х) и АиЗЬ2( ), причем не известно, что одно из них является соединением, включающим другое. Допустим, Вы изучаете фазовую диаграмму системы X — Ус помощью термического анализа. Как в этом случае, рассматривая фазовую диаграмму, Вы установите, что V — соединение, содержащее X, а X не является соединением, содержащим У [c.101]

Как и в бинарных системах расплав — твердая фаза, трехкомпонентные равновесия подобного типа целесообразно рассматривать при р = onst, так как влияние его на температуру плавления и состав сосуществующих фаз сказывается лишь при очень сильных изменениях этого параметра. На практике (см. разд. V. 7) приходится встречаться с весьма разнообразными типами фазовых равновесий между жидкостью и твердым телом. В зависимости от природы составляющих их веществ, в таких системах могут быть эвтектические смеси, образовываться одно или несколько стойких или нестойких соединений, компоненты могут полностью или частично смешиваться в твердом состоянии, расслаиваться в жидком. Если учесть, что каждая тройная система включает в себя три бинарных, отличающихся друг от друга по видам зависимостей температур плавления от состава, то нетрудно представить себе как многообразны фазовые диаграммы трехкомпонентных систем. [c.328]

Обычно фазовые диаграммы отражают равновесное состояние систем, но если равновесие достигается медленно, можно пользоваться диаграммами, построенными по кинетическим данным (изохроны, полихроны). Некоторые системы могут находиться в метастабиль-ном состоянии, когда состав и свойства отдельных их частей отличаются от равновесных. При этом между собой метастабильные фазы находятся в состоянии истинного равновесия. Метастабильные состояния отличаются от лабильных, или неустойчивых, тем, что последние постепенно, в течение более или менее длительного времени, переходят в равновесные состояния без внешних воздействий. Ме-тастабильная же система переходит в равновесное состояние только в результате таких воздействий. Например, при внесении кристаллической затравки в пересыщенный раствор. Метастабильная фаза, сама по себе устойчивая, становится неустойчивой в присутствии другой (стабильной) фазы того же вещества. Более устойчивые формы обладают меньшим давлением пара и меньшей растворимостью (см. разд. 4.5.1). [c.128]

На рис. 14.2 приведена фазовая диаграмма для трехкомпонентной системы из двух ограниченно растворимых друг в друге жидкостей — воды А и органического растворителя В, между которыми распределен компонент г. Ниже кривой ab — область гетерогенных систем, в которой они расслаиваются на водную и органическую фазы. Пусть точка Р — состав исходного водного раствора компонента i, а точка Q — состав исходного органического экстрагента, регенерированного после экстракции и потому содержащего небольшие количества воды и компонента i. При смешении этих жидкостей в отношении QM РМ точка всей системы будет находиться, в М, т. е. внутри гетерогенной области. Поэтому смесь М разделится на органическую Т и водную R фазы, точки состава которых лежат на концах конноды TR, соединяющей соравновесные фазы (в системах такого вида конноды строятся по экспериментальным данным). Как видно из положения этих точек, в результате экстракции концентрация компонента i в водной фазе уменьшилась, а в органической — увеличилась. [c.319]

Согласно табл. И, разность атомных объемов жидкой и твердой фаз щелочных металлов невелика, но с ростом молярной массы металла возрастает. При плавлении координационное число почти не меняется и энтропия плавления мала. Следовательно, можно полагать, что плавление щелочных металлов связано с ростом числа вакансий. Связи между атомами лития в решетке прочнее. Поэтому литий плавится при более высокой температуре и концентрация вакансий в точке плавления лития меньше, чему других элементов его подгруппы. Образование вакансий при плавлении ведет к росту объема. Повышение давления содействует тому, что в жидкой фазе наряду с фрагментами ОЦК структуры могут появляться фрагменты более плотноупакован-ных структур, например гранецентрированной кубической или плотной гексагональной. Это может приводить к уменьшению объема системы. Когда при высоких давлениях доля плотно упакованных образований в л идкой фазе становится большой, плавление кристаллов с ОЦК структурой сопровождается уменьшением объема. Фазовые диаграммы рубидия и цезия дают основания считать, что жидкая фаза [c.180]

Германий тоже кристаллизуется в решетке типа алмаза. Каждый его атом окружен четырьмя другими, находящимися на расстоянии 0,243 нм. Кристалл хорошо очищенного германия — полупроводник. Ширина запрещенной зоны при комнатной температуре 0,72 эВ. Электропроводность порядка 10 Ом" - м растет с температурой. Плавление германия сопровождается увеличением координационного числа от 4 до 7. Одновременно возрастает и межатомное расстояние до 0,28 нм [19, 33, 34]. Резкое изменение структуры при плавлении сопровождается очень большим приростом энтропии, Д5пл=28,85 Дж/К X Хмоль, и скачкообразным увеличением электропроводности. Жидкий германий — металл (подробнее см. [21, 33]). Фазовые диаграммы германия и кремния похожи. Кривые плавления имеют отрицательные производные с1Т1йР. [c.202]

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]

Предположйм теперь, что к системе добавлено больн1ее количество А (или уменьшено количество В) в этом случае образуется смесь А и АВ. Возникает ситуация, рассмотренная в последнем разделе, с той лишь разницей, что весь рис. 10.8 должен быть втиснут в интервал составов от чистого А чо экви.молярной смеси А и В (рис. 10.10). Левая часть этой диаграммы представляет собой другую фазовую диаграмму, напоминающую первую, но в этой области в избытке вошество В. [c.328]