1. а) Бывают также смеси, где взаимная растворимость компонентов сохраняется только в жидком состоянии. При затвердевании таких смесей образуются не смешанные, а индивидуальные кристаллы. Примеры подобных смесей: Sb–Pb, H2O–соль (NaCl, CaCl2 и пр.), аспирин–амидопирин и пр.
б) Диаграмма плавления (или затвердевания) (рис. 10.5) при этом имеет совсем иной вид, чем в предыдущем случае.
в) Чтобы её понять, вспомним одно из коллигативных свойств растворов — понижение температуры замерзания растворителя в присутствии растворенного вещества (п.8.6). Только теперь будут использованы термины «температура кристаллизации» или «температура плавления», что, по существу, одно и то же.
2. а) Так, пусть вначале в системе преобладает компонент 1, выступающий в качестве растворителя. Тогда при увеличении X2 температура кристаллизации вещества 1 понижается. Линия АЕ — это зависимость Tпл,1 от состава смеси.
б) Когда, например, при составе смеси X2,M система охлаждается до температуры TM , начинается кристаллизация вещества 1, а вещество 2 остается в жидкой фазе.
в) Доля вещества 2 в жидкой фазе постепенно возрастает, отчего Tпл,1
снижается еще больше — и идет движение в направлении точки Е.
3. а) Аналогично, при высоком содержании компонента 2 он рассматривается
уже как растворитель, и для него справедливо то же самое: при увеличении доли вещества 1 (т. е. при снижении X2) Tпл,2 снижается, чему и соответствует кривая СЕ.
б) При охлаждении системы до TN при составе X2,N начинается кристаллизация вещества 2; вещество же 1 остается в жидкой фазе, где его содержание постепенно возрастает.
в) И мы вновь двигаемся к точке Е, но уже с другой стороны, чем в предыдущем случае.
4. Естественно, что две указанные зависимости где-то должны пересекаться. Очевидно, в точке пересечения (Е),
- во-первых, температура плавления смеси является наименьшей (TE),
- а во-вторых, в кристаллическое состояние переходят сразу оба компонента, причем в той же пропорции, в какой они находятся в жидкой фазе.
Таким образом, в точке Е в равновесии находятся сразу три фазы: одна жидкая и две твердые — кристаллы одного и кристаллы другого компонента.
5. а) Линия АЕС вновь называется линией ликвидуса, так как в точках выше её
(область 1) система имеет только одну жидкую фазу.
б) Изотерма же TE — линия солидуса: в точках ниже ее (область 4) система имеет только твердые фазы.
в) Точка Е называется точкой эвтектики, а соответствующие ей состав смеси (XE) и температура (TE) — эвтектическими. Всего диаграмма имеет четыре области.
6. Применим к ним, а также к точкам, лежащим на ординатных осях (которые соответствуют условиям X2 = 0 или X1 = 0), правило фаз Гиббса:
 |
а) Везде следует положить п = 1, так как из внешних факторов имеет значение только температура.
б) Кроме того, на ординатных осях К = 1 (в системе — только один компонент), а в остальных точках диаграммы К = 2.
в) Поэтому для точек на осях и для остальных точек выражение (6.18,б) соответственно преобразуется к виду:
 |
7. Результаты применения этих выражений суммированы в табл. 10.1.
а) Например, для чистых компонентов (на ординатных осях, кроме точек А и С) С = 1, т.е. в некоторых пределах можно менять 1 параметр (температуру) без изменения фазового состояния системы — жидкого (выше точек А и С) или твердого.
б) В области 1 С=2, т.е. можно менять 2 параметра (и Т, и состав), сохраняя систему в жидком состоянии.
Т а б л и ц а 10.1
| Ординантные оси (кроме точек А и С ) | Ф = 1 (ж или тв1) | С = 2 – 1 = 1 |
| Точки А и С | Ф =2 (ж + тв1) | С = 2 – 2 = 0 |
| Область 1 | Ф = 1 (ж) | С = 3 – 1 =2 |
| Линия АЕ и область 2 | Ф = 2 (ж + тв1) | С = 3 – 2 = 1 |
| Линия СЕ и область 3 | Ф = 2 (ж + тв2) | |
| Точка Е | Ф = 3 (ж + тв1 + тв2) | С = 3 – 3 = 0 |
| Область 4 | Ф = 2 (тв1 + тв2) | С = 3 – 2 = 1 |
в) Область 2. Пусть это точка М' на рис. 10.5; т. е. смесь состава X2,M находится при температуре TM ' .
Состав жидкой фазы при этой температуре отражается точкой К, а состав
твердой фазы (в которой — чистые кристаллы вещества 1) — точкой О на
левой ординатной оси.
Изменение одного параметра (температуры) однозначно меняет второй
параметр (состав жидкой фазы), так что остается лишь один независимо
изменяемый параметр, что представлено в табл. 10.1. Точно так же можно
раскрыть смысл остальных строчек таблицы.
8. Пример области 2 дает ответ еще на один вопрос: как распределяется масса системы между фазами . Приведем без доказательства правило рычага, которое неоднократно выводилось для разных систем.
Пусть по-прежнему речь идет о точке М'. Так вот,
 |
т.е. чем больше доля отрезка М'К в расстоянии ОК, тем больше доля твердой фазы.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 227.
