Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

8.9: Системи твердої рідини - евтектичні точки

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    21176

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Діаграма стану для двох незмішуваних твердих речовин і рідкої фази (яка змішується у всіх пропорціях) показана на малюнку\(\PageIndex{1}\). Точка, позначена «e 2», є евтектичною точкою, що означає склад, для якого суміш двох твердих речовин має найнижчу температуру плавлення. Чотири основні регіони можна описати, як показано нижче:

    1. Двофазне тверде
    2. Тверді (переважно A) і рідкі (A і B)
    3. Тверді (переважно В) і рідкі (А і В)
    4. Однофазна рідина (А і В)
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Діаграма стану двокомпонентної системи, яка демонструє евтектичну точку.

    Немарковані області з боків діаграми позначають області, де одне тверде тіло настільки змішується в іншому, що утворюється тільки однофазне тверде тіло. Це відрізняється від області «двофазного твердого тіла», де є дві різні фази, тобто є області (можливо, кристали), які чітко A або B, навіть якщо вони змішані всередині іншого. Область I містить дві фази: тверду фазу, яка в основному є сполукою А, і рідку фазу, яка містить як A, так і B. Зразок у області II (наприклад, комбінація температури/склад, зображена точкою b) буде складатися з двох фаз: 1 - це рідка суміш A і B зі складом, зазначеним цим у точці а, а інший - однофазне тверде тіло, яке в основному є чистою сполукою B, але зі слідами А, захопленими всередині нього. Як завжди, правило важеля застосовується при визначенні відносної кількості матеріалу в двох фазах.

    У разі, коли ширини малих областей по обидва боки фазової діаграми мізерно малі,\(\PageIndex{2}\) може бути використана спрощена діаграма з формою, подібною до показаної на малюнку. При цьому передбачається, що тверді речовини ніколи не утворюють єдиної фази! Така поведінка проявляє олов'яно-свинцеву систему.

    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Спрощена діаграма стану двокомпонентної системи, яка демонструє евтектичну точку.

    Іншим важливим випадком є той випадок, для якого два сполуки А і В можуть реагувати з утворенням третього хімічної сполуки С. Якщо з'єднання С стабільно в рідкій фазі (не розкладається при плавленні), діаграма стану буде виглядати як рис\(\PageIndex{3}\).

    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Спрощена діаграма стану двокомпонентної системи, яка демонструє евтектичну точку.

    На цій діаграмі вертикальна\(\chi_B = 0.33\) межа при вказує на з'єднання,\(C\) утворене\(A\) і\(B\). З кротової фракції видно\(B\), що формула з'єднання\(C\) є\(A_2B\). Реакція, яка утворює з'єднання С

    \[2 A + B \rightarrow C\]

    Таким чином, при загальних\(\chi_B < 0.33\) складах де, є надлишок сполуки А (В є граничним реагентом) і для\(\chi_B \) є надлишок сполуки\(B\) (зараз\(A\) є граничним реагентом.) З огляду на це, склад зразка в кожному регіоні можна узагальнити як

    • Двофазне тверде тіло (А і С)
    • Двофазне тверде тіло (С і В)
    • Тверді А і рідина (А і С)
    • Тверді С і рідина (А і С)
    • Тверді С і рідина (С і В)
    • Тверді В і рідина (С і В)
    • рідина. Однофазна рідина (А і С або С і В, в залежності від того, яка присутня в надлишку)

    Цинк і Магній є прикладом двох сполук, які демонструють подібну поведінку, причому третя сполука має формулу\(Zn_2Mg\) (Ghosh, Mezbahul-Islam, & Medraj, 2011).

    неконгруентне плавлення

    Часто стабільна сполука, утворена двома твердими речовинами, стабільна лише в твердій фазі. Іншими словами, він буде розкладатися при таненні. В результаті діаграма стану прийме трохи інший вигляд, як показано на малюнку\(\PageIndex{4}\).

    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Діаграма стану двокомпонентної системи, що демонструє неконгруентне плавлення.

    На цій діаграмі формула стійкого з'єднання є\(AB_3\) (узгоджується з\(\chi_B < 0.75\)). Але ви помітите, що межа, що розділяє дві двофазні тверді області, не поширюється на весь шлях до однофазної рідкої частини діаграми. Це пов'язано з тим, що з'єднання буде розкладатися при плавленні. Процес розкладання при плавленні ще називають неконгруентним плавленням. Склад кожного регіону можна узагальнити як

    1. Двофазне тверде тіло (А і С)
    2. Двофазне тверде тіло (С і В)
    3. Тверда речовина А і рідина (А і В)
    4. Тверді С і рідина (А і В)
    5. Тверді В і рідина (А і В)

    Існує безліч прикладів пар сполук, які показують подібну поведінку. Однією з комбінацій є натрій і калій, які утворюють сполуку (\(Na_2K\)), яка нестійка в рідкій фазі, і тому вона плавиться неконгруентно (Rossen & Bleiswijk, 1912).