В зависимости от точки зрения, двухкомпонентную жидкость на фазовой диаграмме можно рассматривать как жидкий раствор или как расплав, полученный плавлением твёрдых фаз. Поэтому такие диаграммы часто называют диаграммами плавкости.
Диаграммы плавкости строят по экспериментальным данным, которые получают методами "физико-химического анализа". Наиболее распространённым методом является термический анализ. В этом методе измеряют скорость изменения температуры системы при приблизительно постоянной скорости отвода теплоты и строят кривые в координатах время–температура. Скорость понижения температуры расплава приблизительно обратно пропорциональна его теплоёмкости. Поэтому, пока фигуративная точка движется в пределах области однофазных состояний, получается приблизительно линейная зависимость температуры от времени (рис. 4.20; линия p–q). При достижении этой границы, скорость уменьшения температуры снижается, так как часть теплоты расходуется теперь на кристаллизацию, и только часть на понижение температуры расплава и кристаллической фазы. (См. линия q–u). Переход из однофазной области в двухфазную отражается на кривой охлаждения изломом (точка q). При достижении эвтектической температуры, на кривой охлаждения наблюдается "остановка", то есть температура перестаёт изменяться со временем. Она длится до тех пор, пока весь раствор или расплав не закристаллизуется, после чего температура снова уменьшается с постоянной скоростью, соответственно теплоёмкости твёрдых фаз. (Линия u–v). Записав кривую охлаждения для данного состава раствора или расплава, получают одну точку кривой ликвидуса и узнают температуру эвтектики. Повторив измерения для многих составов, строят полную диаграмму.
4.9. Равновесие жидкость–жидкость
Хотя на рис. 4.19 два компонента жидкой фазы смешиваются друг с другом неограниченно, многие жидкости имеют ограниченную растворимость друг в друге. Например, спирты метанол и этанол смешиваются с водой неограниченно, но бутанол имеет ограниченную растворимость в воде, а вода – ограниченную растворимость в бутаноле при комнатной температуре. Растворимость жидкостей друг в друге зависит от температуры, так что две чистые жидкости могут смешиваться между собой ограниченно в некотором интервале температур и неограниченно за пределами этого интервала. Давление так же имеет значение, но много меньшее, чем температура.
Рис. 4.21 показывает схематически один из типов фазовой диаграммы жидкость–жидкость. Кривая в виде купола на этом рисунке представляет зависимость температуры равновесия между двумя жидкими растворами от состава системы. Любая фигуративная точка вне этого купола отвечает однофазному состоянию (жидкий раствор или смесь). Любая точка внутри купола представляет двухфазное состояние, при котором в равновесии есть два жидких раствора.
Представим, что к чистой жидкости А (точка р) добавляется жидкость В малыми порциями при постоянной температуре. Первые порции жидкости В растворяются полностью, и фигуративная точка системы движется по отрезку p–q. Абсцисса каждой точки на этом отрезке показывает содержание компонента В в системе, а так же в единственной фазе – жидком растворе компонента В в растворителе А. Когда содержание компонента В достигает точку q, раствор становится насыщенным. Любая новая добавка компонента В приведёт к образованию двух фаз: насыщенного раствора В в А (точка q) и насыщенного раствора А в В (точка s). В обычных опытах, проводимых в сосуде для смешения, это проявляется как образование двух слоёв жидкости, что называется расслоением. Если плотность чистой жидкости А больше, чем плотность жидкости В, то раствор В в А образует нижний слой (более "тяжелый"), а раствор А в В – верхний слой (более "легкий"). При дальнейшем добавлении компонента В фигуративная точка системы движется в направлении увеличения хВ. Пока валовое содержание В находится в пределах отрезка q–s, система остаётся двухфазной, а составы фаз остаются постоянными, отвечающими точкам q и s. Единственно, что меняется при движении фигуративной точки – это относительные количества фаз. Количество раствора В в А уменьшается, а раствора А в В – увеличивается. Это происходит до тех пор, пока валовый состав системы не достигнет точку s. Тогда раствор В в А исчезнет и останется только раствор А в В. Система станет однофазной. Дальнейшее добавление В приведёт к разбавлению раствора А в В.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.