И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 43
Текст из файла (страница 43)
7; Понижение температуры кристаллиза- ции 37=1693 — 1693=.100 К. Определим молярнуюдолю А! в системе: 20/27 — = 0,206, 20!27+80/28 По уравнению (ХЧ.2) ха э эа 1эая 0,206.8,3143 1693У аплл = = 49 091 ° 10а Лж моль. Ю яа Млсмю амл, % 240 ! Рпс. 32. анаграмма плавкостп Пол ченная теплота плавления приблиноя растворимостью комповев- олученная т тов в твердом состоявпк женная, так как концентрация кремния достаточно высокая. 5. П оанализируйте диаграмму плавкости системы с ограниченной растворимостью компонентов  — А в твердом спето н (р . ).
роана Проследите за изменением фазового состояния при охлаждении системы, содержащей 90 % компонента А. Р е ш е н и е. Рассмотрим фазовое состояние систем, характеризующихся точками в разных областях диаграммы. В об области Г все системы гомогенные. одна жидкая фаза. Фаза одна, компонентов два, термодинамическех степеней свободы Г с учетом того, что давление не влияет на фазовое равновесие (и = !), будет (уел = К вЂ” Ф+ " = 2 — 1+ ! = 2. Можно менять как состав, так и температуру. В областя .
а тях 71 и Шсистемы гетерогенные. В равновесии находятся две фазы, твердый раствор и расплав. Состав жидкого раствора определяется по верхней кривой ликвидуса, состав твердого раствора — по нижней кривой солидуса: (уел=2 — 2+1 =1. Можно менять только состав скстемы (в известных пределах). В областях ГУ и У системы гомогенные. Фаза одна, твердая, твердый раст- вор. В области ГУ вЂ” раствор А и В, в области У вЂ” раствор В в А; 1усл В области У/ система гетерогенная, две твердые фазы находятся в равновесии, Г „=- 1.
Однако следует учитывать, что равновесие в твердых фазах устанавливается медленно, поэтому обычно кривые составов твердых растворов на диаграммах плавкости вычерчивают пунктиром. В точке э в равновесии находятся две твердые фазы, два твердых раствора и жидкий расплав. Система гетерогенная, фазы три, Проследим процесс охлаждения системы, содержащей 90 % А, и изменение фазового состояния системы в процессе охлаждения. Г1рн охлаждении системы до температуры Т, фаза одна — жидкий расплав. Г1ри температуре Т, появляется первый кристалл твердого раствора, состав которого определяется точкой с.
Из расплава в твердую фазу преимущественно уходит компонент А, состав твердого раствора богаче компонентом А, чем расплав. Отсюда состав расплава меняется по кривой аЬ. Вместе с изменением состава жидкого расплава меняется н температура кристаллизации и состав твердого раствора. Состав твердого раствора меняется по кривой сй.
Кристаллизация закончится, когда состав твердого раствора будет соответствовать составу жидкого расплава исходного состава системы при температуре Та. Состав последней капли жидкого расплава определяетгя составом точки Ь. Далее происходит охлаждение твердого раствора. При температуре Та появляется вторая твердая фаза, состав которой определяется точкой е. При дальнейшем охлаждении системы происходит изменение составов твердых растворов, как это показано стрелками на диаграмме. Изменение составов твердых растворов происходит чрезвычайно медленно. Кривые на диаграмме плавкости соответствуют равновесным концентрациям.
6. Проанализируйте фазовое состояние пеизоморфной системы, комюненты которой образуют устойчивое химическое соединение. Диа'рамма плавкости приведена на рис. 33. Проведите анализ процесса нагревания двух бинарных систем: А — А„В„и Ал„— В. Р е ш е н и е. Эту диаграмму плавкости можно рассматривать как две независимые диаграммы плавкости двух бинарных систем: А— — А„Вк и А„Ву — В. Закроем сначала полоской бумаги часть диаграммы плавкости от А„Ву до В и мысленно сопоставим ее с диаграммой плавкости неизоморфной системы с простой эвтектикой(см.
рис. 31,б). Повторим операцию, закрыв полоской бумаги часть диаграммы от А до АлВ„. В области ! (рис, 33) все системы гомогенные. Фаза одна, жидкий расплав; ту,„= 2. В области П вЂ” системы гетерогенные. В равновесии находятся две фазы: расплав и кристаллы компонента А; Г ==-' 1. В областях Ш и Гу системы гетерогенные, в равновесии находятся две фазы: жидкий расплав и кристаллы химического соединения АлВу! Гуса = 1. В области У системы гетерогенные. В равновесии находятся две фазы: жидкий расплав и кристаллы В; Глс„==- 1. В области У! 241 системы гетерогенные.
В равновесии находятся две фазы, кристаллы А и кристаллы химического соединения А„Вв, гкап = 1. В области УП системы гетерогенные. В равновесии находятся две твердые фазы, кристаллы химического соединения А„В„и кристаллы В; урс —— 1. В точкахэ, и э, системы гетерогенные. В равновесии находятся три фазы.
Две твердые и одна жидкая; ухс„= О. Проанализируем процесс нагревания системы состава ах. При нагревании системы до температуры Т, изменения фазового состояния не наблюдается. Нагревание кристаллов А и А„Ва отражено на диаграм- дсао ЭЭ Эа гз гз О э гэ яэ ээ ээ грэй Мямягая Эяяя У 4жэ ээ гэ аэд,э„го и э гэ аэ йэ ээ йнэ агяссаяая яаяя, % Рнс, 33. Диаграмма плавкостн ненаоморфной двухкомпоневтной системы; вещества образуют устойчивое химическое сое- динение Рнс. 34.
Диаграмма плавкостн ненаоморфной двухкомпоиентвой системы; вещества обраауют неустойчивое химическое соединение ме плавкости стрелками на, ординатах А и А„Вв. При температуре Т начинается плавление системы. На кривой нагревания должна наблюдаться температурная остановка, так как эвтектика плавится. Состав твердой и жидкой фаз не меняется, температура остается постоянной, пока не расплавится вся эвтектика.
Далее происходит плавление кристаллов химического соединения А„Ва. При этом происходит изменение состава жидкой фазы. Состав твердой фазы остается неизменным: А„Вв. В связи с изменением состава жидкой фазы меняется температура плавления. При температуре Т, состав жидкой фазы становится равным ах, т. е, равным составу исходной системы. При этой температуре расплавится последний кристалл А„Ва. Далее будет происходить нагревание жидкого расплава без изменения фазового состояния системы. По характеру максимума, отвечающего температуре плавления химического соединения, можно судить о его устойчивости при температуре плавления.
Смещение равновесия реакции А„Вв ~е хА + уВ вправо ведет к снижению температуры плавления, и максимум на диаграмме плавкости становится менее острым. Наоборот, при условии, ког- да равновесие смещено в сторону образования химического соединения, максимум на диаграмме плавкости получается острым, 7. Проанализируйте фазовое состояние системы, состоящей из двух неизоморфно кристаллизующихся компонентов, образующих неустойчивое химическое соединение (рис. 34), Проследите изменение фазового состояния системы в процессе нагревания.
Р е ш е н и е. Определим сначала фазовые состояния систем в различных областях диаграммы. В области 7 все системы гомогенные. Одна жидкая фаза, расплав; гте = 2. В области П системы гетерогенные. В равновесии находятся кристаллы компонента А и расплав; гтс„= 1. В области Пу системы гетерогенные. В равновесии находятся расплав и кристаллы неустойчивого химического соединения А„В„; 7 е, = 1, В области 1У системы гетерогенные. В равновесии. находятся кристаллы В и расплав; 1 „= 1. В области У все системы гетерогенные.
В равновесии находятся две твердые фазы, кристаллы компонента В и кристаллы химического соединения А„Вв. При температурах ниже Т, химическое соединение становится устойчивым; ~тс = 1. В области Уя' все системы гетерогенные. В равновесии находятся кристаллы А и А„Вв., )тея = 1. В точке э сосуществуют в равновесии три фазы. Две твердйе, кристаллы А, кристаллы А„Вк и расплав; гт„=О. В точке р в равновесии три фазы, кристаллы В, кристаллы соединения А„Вк, которое становится устойчивым при температуре плавления Т,, и расйлав;1тсп = О. Проследим йроцесс нагревания системы, состав которой ах. До температуры Т, система находится в кристаллическом состоянии.
В равновесии находятся кристаллы А и кристаллы химического соединения А„Вв. При температуре Т, происходит плавление эвтектики состава э. Составы жидкой и твердой фаз остаются неизменными, пока не расплавится вся эвтектика. Отсюда температура на кривой охлаждения не меняется. Далее начинается плзвление кристаллов А„Ва. При этом состав жидкого расплава меняется.
Состав твердой фазы остается неизменным. Прн температуре Т, химическое соединение становится неустойчивым. Оно разлагается на кристаллы В и расплав. Так как система становится при температуре Т, безвариантной, то на кривой нагревания наблюдается температурная остановка. После исчезновения последнего кристалла химического соединения А Вв начинается плавление кристаллов компонента В. Состав расплава вновь начинает меняться, меняется и температура плавления системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
