Файл: Пинаев Г.Ф. Основы теории химико-технологических процессов учеб. пособие.pdf

На рис. VIII.9, а линия А\ЕВ\ есть кривая плавкости, рас­ падающаяся на ветвь А\Е — ликвидус А и ЕВХ — ликвидус В; солидус распадается по числу твердых фаз на две части: солидус А — линия А\а и солидус В — линия Вф; аА и ЪВ— линия субсолидуса А и В соответственно. Кроме того, линия АаА\ есть вырожденная область существования фазы посто­ янного состава А, а линия ВЬВ\ — фазы В. Линия аЕЬ есть линия эвтектических равновесий.

Аа и солидуса A\Ct\ вырожденная область фазы В есть линия

энтно.

На рис. ѴШ.9, в АХЕРВІ — линия плавления, распадаю­ щаяся на линии ликвидус А\Е; ЕР; РВГ. Солидус состоит из отрезков аА\ (фаза A), C\d\ (фаза AB) и ЬВі (фаза В); Аа — субсолидус фазы A, dC{ — левый субсолидус фазы AB, dd\ — правый субсолидус фазы AB, Bb — субсолидус фазы В; об­ ласти существования чистых твердых фаз: АаА\ — область фазы А, ВЬВх — область фазы В, ddx — область фазы AB. Двойное соединение AB в точке d\ плавится инконгруэнтно с образованием перитектики Р и твердой фазы В.

Если одним из компонентов бинарной системы является вода (например, А), то область равновесий Л т в + Ж (рис. VIII.9, б) называют областью кристаллизации льда, а эвтек­ тику Е\, находящуюся в равновесии со льдом, — криогидра­ том. В этом случае жидкую фазу не называют расплавом, а считают раствором, а двойные соединения называют кристал­ логидратами.

Диаграммы плавкости бинарных систем могут быть ис­ пользованы для различных практических целей, например для разработки методов получения двойных соединений. Так, если

же двойное соединение плавится инконгруэнтно, то для син­ теза нужно приготовить смесь d стехиометрического состава (рис. VIII.9, в) и выдерживать при температуре, не превы­ шающей температуры Тр перитектического превращения указанного двойного соединения до полного завершения реатс-

181

ции синтеза. Кроме того, фазовые диаграммы водно-солевых систем можно применять для разработки оптимального ре­ жима кристаллизации солей.

С помощью фазовой диаграммы системы СаСІг—Н2 0 можно решить и такой вопрос: подобрать раствор СаС12 , ко-

182

торый можно было бы использовать для получения низких температур. Очевидно, этому требованию удовлетворяет раст­ вор Еі с содержанием 30,5% СаСЬ. Его можно использовать при температуре до —49,8°С.

§ VI1I.7. Фазовые диаграммы трехкомпонентных невзаимных систем

Полная диаграмма состояния трехкомпонентной невзаим­ ной системы представляет собой пятимерную призму, основа­ нием которой является диаграмма составов трехкомпонентной невзаимной системы и которая содержит три оси координат — ось температур, давлений и дополнительную ось (мольный объем, энтальпия или энтропия). Ввиду трудностей исчерпы­ вающего экспериментального изучения таких систем, сложно­ сти построения и использования их полных диаграмм состоя­ ния последние фактически не находят применения. Однако, ограничиваясь рассмотрением конденсированных фаз, можно игнорировать дополнительную ось координат, а кроме того, фиксируя давление или температуру, понизить размерность

на изотерме, получаем серию плоских фазовых диаграмм •— изотерм-изобар трехкомпонентной невзаимной системы. Осто­ вы этих диаграмм совпадают с остовами диаграмм составов. Таким образом, с помощью описанных приемов удается в ка­

валентно пересечению фигуративной точкой комплекса на фазовой диаграмме некоторой линии или поверхности, отде­ ляющей одну область фазовых состояний от другой. Поэтому изотермическая и изобарическая фазовая диаграмма Фя системы Pj* есть такая диаграмма составов Ps, которая с помощью линий или поверхностей поделена на замкнутые фигуры — фазовые области, каждая из которых содержит все изофазные комплексы.

На рис. VIII.11 показаны фазовые области на диаграмме в случае кристаллизации трех твердых фаз на основе чистых компонентов А, В и С. Изофазные комплексы на этой диа-

183

грамме помечены одинаковыми условными знаками. Диаграм­ мы, аналогичные изображенной на рис. VIII . 11, обычно по­ лучают экспериментально: приготавливают смеси, фигуратив­ ные точки которых более или менее равномерно покрывали бы все поле диаграммы; выдерживают полученные смеси до

дена изотерма, соответствующая рис. VIII.11, на которой вее­ рообразные линии являются коннодами, или лучами кристал­

вают бинарной эвтектикой, так как она отвечает эвтектике

отвечают смеси фаз А, В и жидкой фазы, изображаемых точ­ ками с', Ъ' и е'і2Поэтому указанный треугольник является

184

коннодой трехфазного равновесия для всех своих внутренних точек, т. е. коннодным треугольником.

С 'появлением в системе трехфазного равновесия появля­ ется еще одно — двухфазное — равновесие между фазами А и В, или субсолидусное равновесие, фазовой областью ко­ торого является область й\а'Ь'Ь2 с коннодой ху.

полоски, область жидкой фазы превратится в точку Е, назы­

185