Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Вест А. -> "Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1" -> 183

Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1 - Вест А.

Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1: Пер. с англ.. Под редакцией академика Ю. Д. Третьякова — М.: Мир, 1988. — 558 c.
ISBN 5-03-000056-9
Скачать (прямая ссылка): chem_tt_1.pdf
Предыдущая << 1 .. 177 178 179 180 181 182 < 183 > 184 185 186 187 188 189 .. 219 >> Следующая

11.2. Одиокомпоненткые системы
461
И.2. Однокомпонентные системы
Независимыми переменными в однокомпонеитных системах являются только температура и давление, поскольку состав фаз неизменен. В соответствии с правилом фаз (Р + р = С+2 = 3) система бивариантна (^ = 2) при наличии одной фазы, моновари-антна (/7=1), если присутствуют две фазы, и нонвариантна (^ = 0) при равновесии трех фаз. Схематически фазовые отношения в однокомпонентной системе представлены на рис. 11.3, где на координатных осях отложены независимые переменные— давление и температура. В этой системе возможно образование следующих фаз: двух кристаллических модификаций или полиморфных форм (иногда их называют аллотропными формами) X и У, жидкости и пара.
В соответствии с вариантностью (^ = 2) каждой из фаз на диаграмме отвечает часть плоскости или поле (поскольку для описания любой точки внутри поля необходимо задать значения и температуры, и давления). Соседние однофазные области отделены друг от друга моновариантными кривыми (для них Р = 2 и, следовательно, /?=1); моновариантность здесь проявляется в том, что если значение одной переменной, скажем давления, фиксировано, то значение второй (температуры) устанавливается автоматически. Моновариантные кривые на диаграмме имеют следующий смысл:
1) ВЕ— граница полиморфных модификаций X и У, определяющая зависимость температуры перехода от давления;
2) РС — изменение температуры плавления модификации У в зависимости от давления;
3) АВ, ВС — кривые сублимации модификаций X и У;
4) СВ — кривая давления насыщенного пара над жидкостью.
Как видно из рис. 11.3, кристаллы модификации X в равновесных условиях не могут плавиться непосредственно, так как поле фазы X и поле жидкости не касаются. При нагревании кристаллы X могут возгоняться (при давлениях <р\) или превращаться в кристаллы полиморфной модификации (при давлениях >р\). На диаграмме имеются две ноивариантные точки
?
полиморфная / модификация / X / /полиморф-/ ная моди/ фи нация/
у 7 жидкость
X 03
й р
ИЗ "1
«С 1 /В
/к газ
Температура
Рис. 11.3. Схематическое изображение фазовой диаграммы однокомпонентной системы в координатах давление — температура.
462
11. Интерпретация фазовых диаграмм
В и С, в которых Р = 3 и ^ = 0. В точке В сосуществуют три фазы: пар и две полиморфные модификации X и У. Точки В и С называются также тройными точками.
11.2.1. Диаграмма Н20
8000
6000
5 4000 -
2000

-40
•20 0 20 40 Температура,°С
60
Рис. 11.4. Диаграмма состояния воды.
Диаграмма воды (рис. 11.4) содержит несколько переходов твердое — твердое и твердое — жидкость. Лед I — полиморфная модификация, устойчивая при атмосферном давлении; при вы-
_ соких давлениях извест-
юооо Р ~~7г. I 110 несколько других мо-
дификаций льда — от модификации лед II до модификации лед VI. На первый взгляд кажется, что между диаграммой воды и схематической диаграммой однокомпонент-иой системы (рис. 11.3) очень мало общего. Однако это связано в основном с положением моновариантной кривой ХУ, разделяющей поле воды и поле льда I. Зависимость температуры перехода лед I — вода от давления становится понятной из принципа Ле Шателье, утверждающего, что при внешнем воздействии на равновесную систему последняя ведет себя так, чтобы уменьшить это воздействие извне. Хорошо известно, что лед I имеет необычно низкую, меньшую, чем у жидкой воды при 0°С, плотность. Плавление льда I сопровождается уменьшением объема, поэтому повышение давления «облегчает» плавление, что выражается в понижении температуры плавления по кривой УХ. Диаграмма воды (рис. 11.4) оказывается сложнее, чем схематическая диаграмма 11.3, еще и потому, что содержит дополнительные нонвариантные точки, соответствующие равновесию трех твердых фаз (например, точка 1). Остальные элементы диаграммы воды понятны и говорят сами за себя: так, кривые УХ, ХА, АВ, ВС определяют изменение температуры плавления различных форм льда в зависимости от давления. Равновесие жидкость — пар на рис. 11.4 не показано, так как при использованном масштабе давления это равновесие практически сливается с осью температур в ее высокотемпературной части.
11.2. Однокомпонентные системы
463
11.2.2. Диаграмма Si02
Диоксид кремния (кремнезем)—главная составная часть многих строительных материалов и второй по распространенности оксид земной коры (в этом отношении он уступает только воде). ЭЮг обладает сложным полиморфизмом, что сопряжено как с существенными структурными перестройками при фазовых переходах первого рода (таких, как, например, кварц — тридимит), так и небольшими изменениями структуры при переходе а (низкотемпературный)—р (высокотемпературный) кварц. Полиморфизм диоксида кремния при атмосферном давлении описывается следующей последовательностью превращений, происходящих при нагревании:
573°С 870° С 1470° С 1710° С
сс-кварц->-Р-кварц-тридимит->¦ р-кристобалит->- жидкость
Увеличение давления приводит к следующим основным изменениям (рис. 11.5): 1) поле тридимита постепенно сужается и при —900 атм исчезает; 2) при —1600 атм исчезает поле кристобалита, выше этого давления единственная стабильная модификация — кварц, который существует до гораздо более высоких давлений. Исчезновение тридимита и кристобалита при повышенном давлении коррелирует с меньшей плотностью этих фаз по сравнению с кварцем (табл. 11.1); под действием давления всегда возникают такие полиморфные модификации, которые имеют более высокую плотность и, следовательно, меньший объем. В соответствии с этим правилом при давлении >20 000—40 000 атм (в зависимости от температуры) кварц переходит в другую модификацию — коэзит а выше 90 000—120 000 атм стабильна еще одна модификация ЭЮг— стишовит.
Предыдущая << 1 .. 177 178 179 180 181 182 < 183 > 184 185 186 187 188 189 .. 219 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed