Том 1 (1134473), страница 84

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 84)

Если, например, точка о отвечает общему составу системы и система распадается на две фазы: первую состава т и вторую состава и, то количество первой фазы относится к количеству второй фазы, как длины отрезков ол: от. Составы трехкомпонентных систем в некоторых случаях изображают в прямоугольных координатах, что очень упрощает расчеты количеств отдельных фаз.

Этот способ часто применяют для изображения состава раствора двух солей с общим ионом. Для построения прямоугольной диаграммы состав системы выражают не в мольных долях или весовых процентах всех трех компонсн- Гз. Ху. Трехкомгонентные система тов, а числом молей или граммов каждой соли, приходящихся на 100 моль или соответственно на 100 г воды. При этом на оси абсцисс откладывают содержание одной соли, а по оси ординат— содержание другой соли.

Начало координат соответствует чистому растворителю. Чистым солям отвечают точки, лежащие соответственно на осях абсцисс и ординат и бесконечно удаленные от начала координат. э 3. Объемная диаграмма состояния Простейшая диаграмма состояния трехкомпонентной системы, основанием которой служит треугольник Гиббса, а на перпендикулярах, восстановленных из каждой точки треугольника, откладываются температуры фазовых превращений, изображена на рис.

ХЧ, 2. Эта диаграмма описывает процесс кристаллизации в том случае, когда из расплава выделяются только чистые кристаллические компоненты системы. Боковые поверхности объемной диаграммы представляют собой три диаграммы состояния бинарных систем с одной эвтектикой, аналогичные диаграмме, показанной на рис. Х1!1, 2 (стр. 373). Температуры затвердеванпя этих трех эвтектик различны. Точки, отвечающие началу выделения кристаллов каждого из компонентов А, В и С из тройных расплавов различного состава, образуют соответственно три кривые поверхности А гор, Врод и Сдог. Если спроектировать границы ор, од и ог между этими поверхностями на основание диаграммы, то их проекции о'р', о'д' и о'г' разбивают треугольник Гиббса на три области.

Из систем, составы которых отвечают области А'р'о'г', в первую очередь выделяются кристаллы компонента А, из систем, составы которых отвечают другим областям, выделяются соответственно компоненты В и С. Рассмотрим процесс охлаждения системы, отвечающей фигуративной точке Я. Состав расплава не меняется, пока фигуративная точка всей системы не достигнет в процессе охлаждения точки 5'. Эта точка лежит на поверхности А гор, отвечающей равновесию жидких фаз различного состава с твердой фазой А. В момент достижения точки 5' система еще однофазна.

При дальнейшем охлаждении система распадается на две фазы — кристаллический компонент А, фигуративная точка которого опускается от точки а' к вершине А' треугольного основания, и остаточиый расплав, фигуративная точка которого перемещается по кривой 5'5", лежащей на поверхности Агор. Расплав при этом обедняется компонентом А, поэтому расстояние фигуративной точки до ребра АЛ' непрерывно возрастает. Расплав, отвечающий фигуративной 425 б 3. Обееяная диаграмма состояния точке Ю", может находиться в равновесии с кристаллами двух компонентов А и В, а потому последующее охлаждение сопровождается одновременным выделением кристаллов А и В.

Фи. ,а Рис. ХЪ', 2. Обьемнаи диаграмма состояния туехкомионентяой системы, образуюдей одну евтектниескую смесь. 426 Ге. ХУ. Трехкомионентньсе системы гуративная точка расплава перемещается при этом по кривой Я" о, представляющей собой часть кривой ро. По мере понижения температуры и выделения твердых А и В расплав обогащается компонентом С: В точке о расплав находится в равновесии с кристаллами всех трех компонентов и представляет собою тройную жидкую эвтектику. Кристаллизация эвтектнки происходит при постоянной температуре, отвечающей точке о, так как в процессе одновременного выделения кристаллов А, В и С состав расплава остается постоянным.

Поскольку в процессе затвердевания давление постоянно и в равновесии находятся четыре фазы: расплав и три твер. дых компонента А, В н С, то Г=п-'1 — я=3+1 — 4=0, т. е. система псевдононвариантна. Затвердевшая эвтектика представляет собой трехфазную систему. В обычной работе пользуются проекциями объемных диаграмм на их основание. Подобные проекции представляют собой отображение на плоскость нзотермических кривых на поверхности начала кристаллизации и пограничных кривых, например ро, го и и т. д.

Проекции получают совершенно так же, как это делают при вычерчивании географических карт: на картах нанесены горизонтали, отвечающие определенным высотам над уровнем моря, проекции же объемных диаграмм состояния представляют собой совокупность горизонталей, отвечающих определенным температурам. Пример подобного построения дан на рнс.

ХУ, 2. Рассекая объемную диаграмму горизонтальными плоскостями Т„Т„Т„Т, и т. д., получаем на поверхностях начала кристаллизации кривые, отвечающие этим температурам. Проекции этих кривых на основание диаграммы образуют сеть горизонталей, позволяющую судить о рельефе поверхности и предсказыва1ь последовательность выделения различных фаз при кристаллизации расплавов не хуже, чем с помощью объемной диаграммы. Так, мы видим, чтофигуративная точка расплава з' лежит на торизонтали Т, в области выделения кристаллов А. При дальнейшем охлаждении по мере выделения вещества А состав расплава смещается по прямой з'з", продолжение которой проходит через вершину А', так как отношение между количествами компонентсв В и С при этом остается постоянным. В точке з" начинается одновременное выделение компонентов А и В, а фигуративная точка расплава смещается от з" вдоль пограничной кривой р'о' к точке о', где состав расплава отвечает эвтектике.

Если нанести на треугольник Гиббса изотермы, относящиеся только к одной температуре, то получается сечение объемной диаграммы, по которому можно определить состав и количество фаз, образующихся при данной температуре из тройной смеси произвольного состава. З Д Объемная диаерамяа состояния 427 Рассмотрим, например, сечение, соответствующее температуре Т, на рис. Ху', 2 (рис. ХЧ, 3)*. Фигуративной точке т системы, лежащей на линии ху, а также точкам, лежащим в области АСух, соответствует при этой температуре о д н а ж и д к а я фаза переменного состава. Фигуративная точка л системы, которая, как видно из рис.

ХЧ, 2, расположена ниже поверхности кристаллизапии, отвечает сосуществованию двух фаз, а именно: расплава и твердой фазы В. Этим фазам отвечают соответственно фигуративные точки т и В. Отношение между количествами твердой фазы и расплава находятся по правилу рычага: Количество тиердой фазы В тл Количество расплава пВ Сечение объемной диаграммы плоскостью, отвечающей температуре более низкой, чем температуры плавления чистых компонентов, но более высокой, чем точка затвердевания эвтектики, например плоскостью, отвечающей температуре Т, (см. рис. Ху', 2), дает диаграмму, чающей температуре Т . изображенную на рис. ХЧ, 4. Средняя часть диаграммы отвечает жидкой фазе; во всех точках т система однофазна.

В точках и система распадается на две фазы — кристаллы одного из компонентов и расплав. Расплав состава уе может находиться в равновесии одновременно с твердыми компонентами А и В. Благодаря этому любая точка внутри треугольника АВуе отвечает равновесию трех фаз: двух твердых А и В и расплава состава й. Количество расплава и твердых компонентов, находящихся в равновесии, можно определить по правилу рычага. Найдем, например, соотношение между количествами фаз в системе, которой отвечает точка о.

Так как система распадается на жидкость и кристаллы, то прежде всего найдем соотношение между количествами жидкости и кристаллов. Проведя прямую пут до пересечения со стороной АВ в точке со, найдем Общее количество кристаллов ой Количество расплаиа иеа я Обозначения точек иа рис. Х у', 3 соответствуют их обозначениям на рис. Х у', 2. 428 Гл. ХУ. Уреккомнонентные системы Рис. ХУ, 4. Сечение объемной треугольной.диаграммы плоскостью, отвечающей температуре Ть Зная общее количествокристаллов, найдем количество каждого кристаллического компонента: Количество А вВ Количество В ыА Из тройных систем очень часто кристаллизуются не только индивидуальные компоненты, но и их химические У соединения. Рассмотрим, наАл Нот пример, тройную систему А —  — С, в которой два компонента Рис.

ХУ, 5. Треугольная фазовая диаграмма системы, в которой абра (А и В) образуютхимическоесозуется одно двойное химическое со- единение А„В . В этом случае единение. боковая сторона АВ объемной треугольной диаграммы состояния представляет собой диаграмму двухкомпонентной системы, подобную изображенной на рис. Х111, 7 (стр. 382). Если такую объемную диаграмму пересечь горизонтальной плоскостью, соответствующей температуре более низкой, чем точки плавления А, В и А„В, но выше точек затвердевания р в. диаграммы растворимости двух солей с общим ионом 429 эвтектик, то получается плоская диаграмма (рис.

ХЧ, 5). Эта диаграмма может быть разделена на два треугольника А, А„В, С и А„В, В, С. Канн!ый из этих треугольников описывает крйсталлизацию соответствующей тройной системы, и к нему приложимо все, что было сказано при разборе рис. ХУ, 2, ХУ, 3 и ХЧ, 4. 5 4. Диаграммы растворимости двух солей с общим ионом Рассмотрим фазовые равновесия в, растворе двух солей с общим иономв. На рис. ХЧ, 6 представлена треугольная фазовая ызо мх Рис.

ХУ. 6. Треугольная фазовая диаграмма системы, состоящей из воды и двух солей с общим ионом. ' Только при наличии общего иона такие системы являются трехкомиоиентными, так как в противном случае между солями возможна реакция взаимного обмена и система оказывается уже четырехкомпонентиой.

Йапример, 1чаС! н КВг могут взаимодействовать по уравнению ЫаС1+ КВг = МаВг+ КС! и в уравнение равновесия входят концентрации четырех веществ, так что общее число (вместе с водой) составляющих веществ — пять. Поскольку имеется одно уравнение, связывающее равновесные концентрации, число компонентов равно четырем. чзо Гж ХЧ. Трехномпоненгные системы диаграмма системы АХ вЂ” ВХ вЂ” Н,О, в которой А и В катионы,, а Х вЂ” общий аннан. Система находится при постоянной температуре, допускающей существование как жидкого раствора, так и кристаллов АХ и ВХ. Вершины треугольника отвечают чистым компонентам Н,О, АХ, ВХ. В точке гп имеется жидкий раствор, содержащий обе соли, но ненасыщенный относительно них. На линии МУ, например, в точке тх раствор насыщен относительно соли АХ, а О У ас % тм се 4О ЕО оО аУО Содержание ЯМ, е1тООг НзО Рис.

Характеристики

Список файлов книги