Вопрос№2

ОДНОКОМНОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ

К элементам строения диаграмм состояния однокомпонентных систем относятся: координатные оси, линии упругости пара (пограничные линии), области стабильного существования отдельных фаз и тройные точки.

На рис. 1 приведена общая диаграмма состояния однокомпонентной системы состоящей из компонента К существующего в двух полиморфных модификациях - низкотемпературной K1 и высокотемпературной К2.

ОдноКомпонентные диаграммы состояния строятся в координатах температура (ось абсцисс) - давление газообразной фазы или упругость паров над кристаллической или жидкой фазами (ось ординат). (Иногда на оси ординат в виде произвольной шкалы откладывается энергия Гиббса). Поскольку в данном случае давление принимается за переменный параметр системы, правило фаз используется для характеристики равновесных состояний однокомпонентных систем в виде f = К + 2 - Р. Ввиду трудности измерения упругости

пара над тугоплавкими силикатными фазами в конденсированном состоянии и ее относительно малой зависимости от температуры, осью ординат часто служит произвольная шкала, т. е. на ней не указываются значения упругости пара, а обозначается только направление повышения этого параметра.

Основным элементом строения однокомпонентных диаграмм состояния являются линии упругости пара (линии АВ, ВС, CD BE. CF, рис. 1). которые разделяют все поле диаграммы на области стабильною существования отдельных фаз (обозначения этих фаз указываются в соответствующих областях диаграммы). Ниже кривой ABCD находится область газообразной фазы (пара), область ABE является областью равновесного существования модификации К1, область EBCF - модификации К2 и область FCD - жидкой фазы (расплава). Все эти области однофазны и согласно правилу фаз для однокомпонентных систем дивариантны, т. е. в границах этих областей можно произвольно менять два параметра (температуру и давление), не нарушая равновесие и системе, т. е, пс изменяя число и состав фаз. Вдоль линий упругости пара АВ, ВС, CD, BE и СЕ, разделяющих области существования отдельных фаз, в равновесии находятся соответственно по две фазы: твердая фаза К1 - пар (АВ), твердая фаза К2 - нар (ВС), жидкость - пар (CD), твердая фаза К1 - твердая фаза К2 (BE) и твердая фаза К1, - жидкость (CF). Точкам этих линии соответствует моновариантное состояние системы, т. е. можно изменять произвольно без нарушения равновесия только какой-либо один параметр системы, например температуру, при этом второй зависимый параметр системы (давление) в соответствии с изменением температуры будет принимать строго определенное значение. Фигуративная точка, выражающая состояние системы, будет перемешаться при этом вдоль линий упругости пара.

Как видно из диаграммы (рис. I), каждая полиморфная модификация имеет свою область температур и давлений, в которой она существует в стабильном (равновесном) состоянии, и никакая другая модификация этого же вещества в той же области стабильной быть не может. Это следует из того, что стабильная равновесная форма кристаллического вещества должна иметь минимальную энергию Гибоса. Если же при данных температуре и давлении существуют две модификации одного и того же вещества с разной структурой, то энергия Гибоса их должна быть различной, т. е. для одной из модификаций она будет больше, и эта форма будет метастабильной но отношению к форме с минимальной энергией Гибоса. Однако в области стабильности какой-либо полиморфной формы кристаллического вещества другие модификации могут существовать в метастабилъном состоянии. Если продолжить линию упругости пара модификации К1 (кривая ВС) в область стабильного существования модификации К2, то полученная кривая GB будет являться линией упругости пара модификации К2, существующей в метастабильном состоянии и области стабильного существования формы К1(на диаграммах линии у прут ост и пара фаз в метастабильном состояния обычно изображаются пунктирными линиями). Следует отметить (и это видно из диаграммы), что упругость пара над метастабильной формой (кривая GB) всегда больше, чем над стабильной (кривая АВ).

Тройные точки В и С на однокомпонентных диаграммах состояния образованы тремя сходящимися линиями упругости пара. В этих точках в равновесии находятся три фазы (K1К2 и газообразная фаза в точке В; К2. жидкая и газообразная фазы в точке С), поэтому в соответствии с правилом фаз при параметрах, соответствующих этим точкам, система инвариантна, т, е. для сохранения состояния равновесия все параметры системы (в данном случае температура и давление) должны быть строго фиксированы

Все точки линии упругости пара, включая инвариантные точки В и С характеризуют собой параметры (температуру и давление), при изменении которых одна фаза превращается в другую.

Угол наклона линий упругости пара BE и СЕ к оси температур зависит от характера изменения удельного объема и, следовательно, плотности при фаговых превращениях.

т. С темп плавления компонента К1, т.к. выше уже расплав. Равновесная темп плавления Тр(Т1).

при равновесной темп можно расплавить только К2, К1 нельзя, т.к. она переход в К2.

При очень быстром нагревании К1 можно перевести в расплав линия К2, но это будет не равновесная темп плав.Это темп плав К1 в неравновесных усовиях.

Тнеравновес продолжили кривые АВ и СД и в точке Перес и будет Тнр(Т2). Тнр< Тр.

Полиморфные превращения энантиотропные - обратимые во всех направлениях. Монотропные – превращения иду в одном направлении.