Фазовые диаграммы и их интерпретация ФАЗА P совокупность

Фазовые диаграммы и их интерпретация ФАЗА (P) совокупность всех гомогенных частей системы, одинаковых во всех точках по составу и по всем химическим и физическим свойствам (не зависящим от количества) и отграниченных от других частей некоторой поверхностью раздела Полиморфизм – различные кристаллические фазы одинакового химического состава Поверхность раздела – свойства отличные от объема понятие ФАЗА неприложимо к очень малым частицам ЧИСЛО КОМПОНЕНТОВ (C) минимальное число составляющих веществ, необходимых для полного описания состава всех фаз данной системы ЧИСЛО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ (F) число независимых переменных, значения которых должны быть заданы для того, чтобы система стала полностью определенной (температура, давление, состав)

Правило фаз Гиббса Число степеней свободы равновесной термодинамической системы, на которую из внешних факторов влияют только давление и температура, равно числу компонентов системы плюс два, минус число фаз P+F=C+2 Конденсированные системы при невысоких давлениях – «+1» «+3» -? Равновесие Термодинамическое определение: система не совершает полезной работы над окружающей средой, и, наоборот, окружающая среда не совершает полезной работы над системой Экспериментально трудно определить Есть изменения во времени – не достигнуто равновесие Нет изменений во времени -? ? ? (алмаз – графит) равновесие Проверка достижения равновесия с двух сторон гистерезис

Однокомпонентные системы P+F=C+2=3 F = 2 (бивариантность); 1 (моновариантность); 0 (нонвариантность) давление жидкость Тв-2 Тв-1 Р 1 газ Температура Н 2 О

Двухкомпонентные системы В общем случае – объемная диаграмма Для конденсированных систем: P + F = C + 1 три фазы – нонвариантная точка, две фазы – моновариантная кривая, одна фаза – бивариантное поле СОСТАВ: - состав отдельной фазы - фазовый состав (относительное количество различных сосуществующих фаз) - компонентный состав (общий состав по компонентам без учета присутствующих фаз) СТЕПЕНИ СВОБОДЫ: состав равновесных фаз, но не их относительное количество; компонентный состав учитывается правилом фаз как число компонентов, а не как степень свободы

Основные понятия Сопряженные точки: точки, выражающие составы двух равновесных фаз Коннода: линия, соединяющая сопряженные точки Линия ликвидус: определяет максимальную температуру равновесного существования твердой фазы или предельную растворимость компонентов в расплаве или влияние растворения примесей на температуру плавления компонентов Линия солидус: определяет минимальную температуру равновесного существования жидкости Правило рычага: относительные количества сосуществующих фаз обратно пропорциональны расстояниям по оси составов от состава этих фаз до суммарного состава системы

Системы эвтектического типа Отсутствие взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии Эвтектика – минимальная температура, при которой система может целиком находиться в жидком состоянии

Система с неограниченной растворимостью в твердом состоянии (непрерывный ряд твердых растворов) Фракционная (дробная) кристаллизация - ликвация Индифферентные точки отличие от эвтектических система с любым количеством компонентов при равенстве составов двух фаз вырождается в однокомпонентную

Системы эвтектического типа Ограниченная взаимная растворимость компонентов в твердом состоянии a+ж b+ж a a+ж b a b+ж a a+b b

Система с несмешивающимися жидкостями Купол расслаивания Метастабильная область расслаивания S-образная форма кривой ликвидус Часто встречается в силикатных системах: производство стеклокерамических материалов

Системы с образованием химических соединений Плавление без разложения конгруэнтное Плавление с разложением (верхний предел стабильности)инконгруэнтное Перитектическое превращение Перитектоидное превращение Нижний предел стабильности соединения?

Системы с фазовыми переходами в твердом состоянии + = + ? = ?