Фазовое равновесие многокомпонентных систем. Построение диаграммы фазового состояния, страница 6

Определим молярную долю NiF₂  в системе:

;

Тогда теплота плавления NiF₂:

Температура начала кристаллизации системы, содержащей 50% KF

Т₁=1403К.

Температура плавления NiF₂ =1121 К.

Понижение температуры кристаллизации =1403-1121=282 К.

Определим молярную долю KF в системе:

;

.

Теплоты плавления веществ можно вычислить по формуле числа Лоренца:

где – теплота плавления;

Т_пл  – температура плавления чистого вещества.

Чистые компоненты соответствуют крайним точкам кривой ликвидуса на диаграмме. Выражая из формулы получаем:

( NiF₂) = Т_пл (NiF₂) ∙ 25,1 = 1121 ∙ 25,1 = 28137,1  Дж/моль;

(KF) = Т_пл(KF)  ∙ 25,1 = 1391 ∙ 25,1 = 34914,1  Дж/моль.

11.Определение выкристализуещегося компонента и  его количества при охлаждения данного плава

При температуре 1273 К фигуративная точка находится  выше линии Ликвидуса, следовательно все вещество находится в жидкой фазе и кристаллическая фаза отсутствует, значит масса кристаллов изначально равна нулю. Далее, при охлаждении системы, фигуративная точка опускается вниз и пресекает линию Ликвидуса, начинается выпадение кристаллов АВ, и при температуре 1113 К, система будет состоять из кристаллов вещества АВ и плава, содержащего 15% вещества А.

Соотношение между массами различных фаз определяется при помощи правила рычага.

Пусть    - количество плава (моль),

- количество выпавших кристаллов (моль),

- количество расплава (моль),

- количество вещества А в плаве %,

- количество вещества А в расплаве %,

- количество выкристаллизовавшегося вещества А %,

Правило рычага можно записать в виде:                , откуда можно выразить количество моль кристаллов вещества А:  

Посчитаем количество моль плава:

При  температуре  1173 К  вся система находилась в жидкой фазе следовательно масса кристаллов равна 0.

Рассчитывается количество кристаллов, выпавшая при температуре 973 К

.

Тогда масса выпавших кристаллов можно рассчитать:

Масса кристаллов выпавшая при температуре 1113 К равна массе кристаллов выпавшей при охлаждении от 1273 К  до 1113 К и равна 289 грамм.

12. Описание кристаллических решеток

Кристаллическая решетка KF представленная в приложение 3 представляет собой простую  кубическую кристаллическую решетку XII рода. Кристаллическая решетка NiF₂ представленная в приложении 3 представляет собой базацентрированную кубическую решетку XIII рода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы были исследованы состояния двухкомпонентной системы. По данным о температуре кристаллизации и составе двухкомпонентной системы была построена диаграмма фазового состояния этой системы, которая имеет одну эвтектику (две скрытые) и две перетектики; состав эвтектики – 9,2 мол.% вещества NiF₂ и 90,8 мол.% вещества KF; состав перитектик: в точке С – 21,8 мол.% А и 78,2 мол.%, в точке D – 26 мол.% А и 74 мол.% В. В системе образовалось три химических соединения NiF₂·KF (конгруэнтно плавящееся), NiF₂·3KF и NiF₂·4KF (инконгруэтно плавящиеся). Вычерчены все типы кривых охлаждения возможные в этой системе.  Были определены физические состояния системы при разных температурах. По правилу фаз Гиббса было определенно число фаз и число термодинамических степеней свободы системы при температуре 1060 и содержании вещества NiF₂ – 5 мол.%. Также были определены температуры отвердения и расплавления сплава при содержании вещества KF 20 мол.%. Были вычислены теплоты плавления веществ NiF₂ и KF:

 ( NiF₂)  28000 Дж/моль;

 (KF)  35000 Дж/моль.

В результате охлаждения 2 кг плава от 1273 К до 1113 К выкристаллизовалось вещество NiF₂∙KF в количестве  289 грамм.

Список литературы

1.  Практические работы по физической химии. /ред. Мищенко К.П., Равделя А.А., Пономаревой А.М. -Л: Химия, 1982.

2.  Физичсекая химия в вопросах и ответах. /ред. Топчиевой К.В., Федорович Н.В. -М: из-во МГУ, 1981.

3.   Даниэли Ф., Олберти Р. Физическая химия. -М: Мир, 1978, с. 256.

4.  Курс физической химии/ Под ред. А.Я. Герасимова. М.: Высш. шк., 1973. Т.2.

5.  Киреев В.А. Курс Физической химии :.М. 1975.

6.  www.webelements.com