Фазалар тепе-тењдігі
Инконгруэнтті қосылыстар түзетін екі компонентті жүйелердің балқу диаграммасы
жүктеу/скачать 2,62 Mb.
|
Лекции № 11-13 Гетерогенді тепе-теңдік термо-сы
| Инконгруэнтті қосылыстар түзетін екі компонентті жүйелердің балқу диаграммасы
Кейбір жүйелерде түзілетін химиялық қосылыс өте тұрақсыз болатындықтан қыздырған кезде ол өзінің балқу температурасына жетпей жатып бастапқы алынған компоненттерге түгел ыдырап кетеді. Мұндай қосылыстарды инконгруэнтті балқитын қосылыстар деп аталады. Инконгруэнтті қосылыс балқыған кезде түзілетін сұйық фаза мен қатты фазаның құрамдары әртүрлі болады. 38-суретте инконгруэнтті балқитын қосылыс түзілетін жүйенің балқу диаграммасы схемалық түрде көрсетілген. Диаграммада -ликвидус қисығының иілу нүктесі (с нүктесі) перитектикалық нүкте деп аталады. Егер жүйеде тұрақты (конгруэнтті) қосылыс түзілетін болса, Ес қисығы cd сызығы бойымен әрі қарай жалғасып максимум арқылы өткен болар еді. Бірақ инконгруэнтті балқитын қосылыс с нүктесінде (Т1 температурада) ыдырап, сұйық балқыма мен В компонентінің кристалына айналады, ал қосылыстың ликвидус қисығы с нүктесінде үзіліп әрі қарай В компонентінің ликвидус қисығы басталады ( - қисығы). Перитектикалық нүкте қосылыстың құрамын көрсетпейді. Қосылыстың құрамы ( ) максимумдағы е нүктесімен анықталады. 38-суреттегі максимумды тәжірибе жүзінде алу мүмкін емес, сондықтан оны Ес қисығын өз бағытымен созып қисығын (үзіксызық) жүргізу арқылы табады. Осылай табылған максимуды жасырын максимум деп атайды. Инконгруэнтті жүйелердің балқу диаграммасын түсіну қиын емес. Жоғарыда қарастырылған балқу диаграммалары сияқты бұл диаграмманың да І бөлігінде жүйе сұйық күйінде, яғни гомогенді болады: ІІ бөлігі А компонентінің кристалы мен балқымадан тұрады: бөлігінде (ІІІ бөлік) В компонентінің кристалы мен сұйық балқыма тепе-теңдікте: Ес қисығы бойымен қоспалардан химиялық қосылыс кристалға түсетіндіктен диаграмманың бөлігінде де (IV бөлік) жүйе гетерогенді (химиялық қосылыстың кристалы+балқыма). Солидус қисығынан (fk сызығы) төмен жататын V және VI бөліктерде жүйе қатты күйде, гетерогенді: V бөлікте А компоненті мен қосылыстың кристалдары, VI бөлікте В компоненті мен қосылыстың кристалдары. Диаграммадағы сТ1 сызығы тәжірибе жүзінде алынатын сызық. Бұл сызықтың мағынасын түсіну үшін а, а' және а'' нүктелеріндегі балқымалардың суынуы кезінде байқалатын фазалық өзгерістерді қарастырайық. Құрамы а нүктесімен берілген қоспаны суытқан кезде температура қисығына жеткенше жүйе бір фазалы (балқыма), яғни дивариантты болады. қисығына жеткенде және b нүктесіне дейінгі температураларда балқымадан В компоненті кристалға түсе бастайды, бұл кезде жүйе екі фазалы, моновариантты. Температура Т1-ге жеткенде (b нүктесінде) балқымадан химиялық қосылыс кристалдана бастайды, жүйеде үш түрлі фаза тепе-теңдікте болады (с балқымасы+AmBn кристалы+В кристалы). Үш фазалық тепе-теңдік болғандықтан снүктесінде жүйе инвариантты. Демек , эвтектикалық және сингулярлық нүктелер сияқты с нүктесі де температура мен құрамның тұрақты бір ғана мәндерімен анықталады. сТ1 сызығында жататын кез-келген нүктеде (мысалы, в) В компонентінің кристалы мен оған тепе-теңдіктегі балқыма (с нүктесі) мөлшерлерінің қатынасын рычаг ережесі бойынша анықтауға болады: с балқымасының массасы/В кристалының массасы =bT1/cb Температура сТ1 сызығынан төмендегенде химиялық қосылыстың эвтектикалық құрамдағыдан артық мөлшері кристалға түсе бастайды. Химиялық қосылыс түзілуіне В компонентінің кристалдары жұмсалады. Бастапқы а қоспасында А компонентінің мөлшері оның қосылыс (AmBn) құрамындағы мөлшерінен артықтау болғандықтан қосылыстың түзілуіне В компоненті түгелімен жұмсалады. Сондықтан қосылыс кристалымен тепе-теңдікте болатын сұйық балқыманың құрамында AmBn және А компоненттері ғана болады (IV бөлік). Температура солидус қисығынан төмендегенде а қоспасы түгелімен қатты күйге айналып AmBn және А кристалдары күйінде болады (V бөлік). Сол сияқты а' және а'' нүктелеріндегі қоспаларды суытқанда байқалатын фазалық өзгерістерді де дәл осылай қарастыруға болады. Құрамы химиялық қосылыстың құрамына тең қоспаны суытқанда температура қисығына жеткенде балқымадан В компоненті кристалданады, b' нүктесіне жеткенде жүйе с балқымасына және В кристалына бөлінеді. Ал b' нүктесінен төменгі температурада химиялық қосылыс түзіліп, оның түзілуіне В компонентінің кристалдары жұмсалады. Диаграммада b'e түзуі таза AmBn затының кристалды күйін көрсетеді. Енді a'' нүктесіндегі қоспаның суынуын қарайтын болсақ, а' қоспаның суынуы сияқты температура қисығына жеткенде балқымадан В компоненті кристалға түсе бастайды. сТ1 сызығына жеткенде жүйе с балқымасы мен В кристалына бөлінеді. сТ1 сызығынан төменгі температурала а'' балқымасы түгел қатты күйге көшіп AmBn және В кристалдарына айналады. 39-сурет Егер жүйеде инконгруэнтті балқитын қосылыстардың бірнешеуі түзілетін болса, олардың әрқайсысының перитектикалық нүктесі мен жасырын максимумы болады. Инконгруэнтті қосылыс түзетін жүйелерге мысал ретінде CuCl-KCl жүйесінің балқу диаграммасы 39-суретте келтірілген. Бұл жүйеде 2KCl*CuCl қосылысы түзіледі, бұл қосылыс тұрақсыз болатындықтан өзінің балқу температурасынан төмен температурада-ақ бастапқы KCl және CuCl заттарына айналып ыдырап кетеді, оның ликвидус қисығы с нүктесіне жеткенде калий хлоридінің ликвидус қисығына айналады. Инконгруэнтті қосылыстың балқу температурасы мен құрамын көрсетиетін максимум тәжірибе жүзінде анықталмайтын максимум. Себебі қосылыс тек е нүктесінен төменгі температурада, яғни қатты күйінде ғана тұрақты, ол е нұктесінде с балқымасы мен калий хлоридінің кристалына, ал одан жоғары температурада бастапқы компоненттерге ыдырап кетеді. жүктеу/скачать 2,62 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|