Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Вест А. -> "Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1" -> 186

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 .. 180 181 182 183 184 185 < 186 > 187 188 189 190 191 192 .. 219 >> Следующая

468
11. Интерпретация фазовых диаграмм
Смесь твердых компонентов А и В, имеющая суммарный состав е при Ти претерпевает полное плавление, и, наоборот, гомогенная жидкость этого состава при Т\ полностью кристаллизуется в виде смеси фаз А и В.
Предложенное выше описание эвтектической реакции соответствует равновесным условиям, что требует чрезвычайно медленных скоростей нагревания и в особенности охлаждения. Охлаждение с высокими скоростями часто (особенно в системах с более сложными диаграммами состояния) приводит к .другим результатам. Однако равновесные диаграммы могут ¦быть очень полезны для понимания и интерпретации болыыин--ства неравновесных экспериментов (см. ниже).
Кривую ликвидуса хуг можно рассматривать в различных •аспектах: с одной стороны, это линия максимальных температур существования кристаллических фаз, а с другой — кривая предельной растворимости компонентов в расплаве. Так, участок ликвидуса уг определяет предельную растворимость В в расплаве и ее изменение с температурой. Выше этой кривой существует гомогенный раствор (расплав), а ниже присутствуют также нерастворившиеся кристаллы В. При охлаждении ниже кривой уг эти кристаллы должны выпадать, хотя в некоторых ситуациях образуются метастабильные (переохлажденные) пересыщенные растворы.
Можно выделить еще один аспект интерпретации кривой ликвидуса: она показывает влияние растворения примесей на температуру плавления чистых компонентов. Например, если к В при температуре Т4 добавить небольшое количество А, то появится некоторое количество жидкости состава При увеличении количества добавляемого компонента А количество жидкости ? будет возрастать до тех пор, пока состав всей системы не достигнет точки ?, в которой твердая фаза исчезает полностью, а образец становится полностью жидким. Следовательно, небольшое количество растворимой примеси А понизило температуру плавления В от Т$ до Г4. Этот эффект находит знакомое всем практическое применение при очистке дорог от обледенения путем посыпания солью. В бинарной системе Н20— ИаС1 имеется эвтектика при —21 °С, вследствие чего при добавлении ЫаС1 температура плавления льда становится ниже 0°С.
П.3.2. Бинарные системы с образованием химических соединений
На рис. 11.7 изображены диаграммы трех типов (а, б и в) систем с образованием стехиометрического бинарного соединения. Для состава соединения АВ на диаграммах проведена
11.3. Двухкомпонеитные конденсированные системы
469
вертикаль, указывающая температурный интервал стабильного существования соединения. В системе типа а соединение АВ плавится конгруэнтно, т. е. твердая фаза АВ непосредственно переходит в расплав того же состава. Это дает возможность разделить диаграмму 11.7, а для удобства на две части: А — АВ и АВ — В*, каждую из которых можно рассматривать как

А АВ В А АВ В А АВ В
Рис. 11.7. Три типа диаграмм с бинарным соединением. Соединение АВ плавится конгруэнтно (а), ииконгруэнтно (б) и имеет верхний предел устойчивого существования (в). Ь — жидкость.
простую эвтектическую систему, т. е. точно так же, как систему, представленную на рис. 11.6. Хотя вертикаль, отвечающая соединению АВ, пересекается эвтектическими горизонталями Ті и Тъ тем не менее при этих температурах не происходит никаких превращений вещества АВ. В рассматриваемом случае (но не в случаях б или в\) состав АВ представляет собой однокомпонентную систему, в которой нет превращений при Т\ и ТУ, они появляются лишь при добавлении других компонентов (А или В).
Соединение АВ на диаграмме, приведенной на рис. 11.7,6", плавится ииконгруэнтно при Т2, образуя смесь кристаллов А и жидкости состава х. Относительные количества этих фаз определяются по правилу рычага; так, непосредственно после пересечения изотермы Т2 доля жидкости равна уг:хг. При дальнейшем нагревании кристаллы А постепенно растворяются в жидкости, благодаря чему ее состав обогащается компонентом А и меняется вдоль ликвидуса по направлению от х к /. Последние кристаллы А исчезают при температуре Т&, когда состав жидкости достигает точки /. Точка х нонвариантна, так как в ней сосуществуют три фазы: А, АВ и жидкость. Эта точка называется перитектической, поскольку состав жидкости не может быть получен из положительных количеств сосуществую
* Эти частичные диаграммы называются вторичными системами (см. в дополнительной литературе книгу Аносова и др.). —- Прим. перев.
470
11. Интерпретация фазовых диаграмм
щих твердых фаз, иначе говоря, состав х не лежит между А. и АВ в отличие от эвтектического состава (рис. 11.7,а). Фаза АВ имеет поле первичной кристаллизации: она кристаллизуется первой при охлаждении жидкостей, состав которых лежит в интервале х—га. Состав самого соединения, однако, отделен от поля кристаллизации, что отличает этот случай от систем с конгруэнтно плавящимся соединением (рис. 11.7, а)г где состав АВ лежит внутри области интервала хуг, для которого АВ — первичная фаза.
Интересно обсудить также процессы, происходящие при охлаждении жидкости состава п. При достижении точки р начинает кристаллизоваться фаза А, причем чем ниже опускается температура, тем больше выделяется кристаллов А и тем дальше состав жидкости сдвигается от р к х. При Т2 происходит перитектическая реакция: жидкость (х) -)- Ажидкость. (лг)-г-АВ. В итоге кристаллическая фаза А превращается в АВ,, а количество жидкости уменьшается. Применяя правило рычага, можно убедиться, что чуть выше Т2 смесь содержит — 90% жидкости, а чуть ниже Т2— только ~50%. Следовательно, все количество фазы А прореагировало с частью жидкости, дав фазу АВ. При дальнейшем охлаждении от Т2 до 1\ кристаллизуются новые порции АВ, а состав жидкости сдвигается от х к т; процесс заканчивается при Т\, где оставшееся количество" л<:идкости состава т кристаллизуется в виде смеси АВ и В. При подходе к Т\ сверху (т. е. при охлаждении) система состоит из —30% жидкости и 70% АВ, а чуть ниже этой температуры—из — 10% В и 90% АВ. Процессы, происходящие при охлаждении жидкостей, состав которых лел<ит в интервале от А. до АВ, подобны только что рассмотренному, но обладают одним^ очень важным отличием. Перитектическая реакция образования; при температуре Т2 фазы АВ происходит в этих составах между всем количеством жидкости и частью кристаллов А. Ниже-т2 сосуществуют А и АВ без каких бы то ни было изменений, при охлаждении.
Предыдущая << 1 .. 180 181 182 183 184 185 < 186 > 187 188 189 190 191 192 .. 219 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed