Фазовое равновесие многокомпонентных систем. Построение диаграммы фазового состояния, страница 2

1. Построение диаграммы фазового состояния данной системы на основании данных о температуре начале кристаллизации

На основании данных о температуре начала кристаллизации двухкомпонентной системы: NiF₂ – KF строится диаграмма фазового состояния (диаграмма плавкости). По горизонтальной оси откладывается количественный состав системы, выраженный в мольных процентах вещества NiF₂. По вертикальной оси откладывается температура в Кельвинах, соответствующая тому или иному составу системы NiF₂ – KF (А – В), данные даны только до 58 %, остальное не рассматривается.

Кривые АЕ и ЕВ – это линии ликвидуса (liquid – жидкий) – геометрическое место точек, отвечающих температурам начала кристаллизации системы.

На полученной диаграмме можно выделить ряд характеристических точек. Линия ликвидуса образует в точках C и D перетектики, а соответствующие этим точкам температуры называются перетектическими. В этих точках образуется перетектический расплав – инконгруэнтно плавящееся химическое соединение. Точка Е является эвтектикой, а соответствующий ей состав называется эвтектическим, имеющий наименьшую температуру плавления. Линия ликвидуса также образует максимум в точке Н, называемой дистектикой (когда состав кристаллической фазы совпадает с составом жидкой фазы).

Прямые FG, CK, DQ и JA, проходящие через эвтектические точки –это  линии солидуса(solid – твердый), ниже которых существуют только твердые фазы.

2. Точки на диаграмме фазового состояния данной системы

I - жидкий плав, содержащий 15 мол. % вещества А при температуре 1273 К ;

II - плав, содержащий 15 % вещества А, находящийся в равновесии с кристаллами химического соединения;

Эта точка ставится на пересечении линии ликвидуса и вертикальной прямой, соответствующей 15мол %  NiF₂, потому что выше кривой ликвидуса система данного состава будет полностью состоять из жидкой фазы, а ниже этой линии при данном составе системы выпадают кристаллы твердого химического соединения.

III – эта точка не рассматривается, так как в данных для расчёта параметров систем состав, соответствующий данной точке, не указывается.

IV - равновесие фаз одинакового состава.Эта точка совпадает с точкой H – максимумом кривой ликвидуса, когда состав кристаллической фазы совпадает с составом жидкой фазы. Также IVобозначены точки, лежащие на осях температур кристаллизации, и соответствующие чистым веществам NiF₂ и KF, так как в этих точках сосуществуют две фазы – жидкая и твёрдая.

V — равновесие трех фаз. Этому условию отвечает точка Е – эвтектика. Здесь в равновесии находятся кристаллы твёрдых веществ KF и NiF₂∙4KF и расплав. В точках С и D также наблюдается равновесие трёх фаз                        (C – NiF₂∙4KF, NiF₂∙3KF и расплав KF, D – NiF₂∙3KF, NiF₂∙KF и расплав KF).

3. Определение состава химических соединений

Из построенной диаграммы фазового равновесия NiF₂ – KF видно, что образуется три химических соединения, которым соответствуют точки С, D и H. Состав любого из этих соединений определятся по соотношению мольных % веществ, входящих в данное соединение.

Точка С – перетектическая точка; это точка начального плавления NiF₂∙4KF.

Если бы  NiF₂∙4KF  обладало конгруэнтными свойствами, то полное плавление кристаллов NiF₂∙4KF  должно было бы произойти в точке С’. Это на самом деле не происходит, поэтому линия СС’M нанесена пунктиром.

Опускаем из точки С’ прямую на линию состава и получаем 25 моль % NiF₂ и 75 моль % KF , т.е. NiF₂/KF = ¼, значит состав химического соединения будет NiF₂·4KF. Тоже самое проделаем и с двумя другими точками и в результате получим для D’ – NiF₂·3KF, для Н – NiF₂·KF.

4.Определение качественного и количественного составов эвтектик

Диаграмма фазового равновесия имеет три эвтектики: в точке Е и две скрытые эвтектики в точках C’ и D’. Для определения количественного состава эвтектики  в точке Е опустим перпендикуляр на ось состава, получаем 9,2 мол. % NiF₂ и 90,8 мол. % KF. В качественный состав эвтектики входит вещество NiF₂·4KF и вещество KF.