Правило Гіббса (правило фаз)

Тверді розчини впровадження.

Тверді розчини вкорінення — це фази змінного складу, в яких атоми, іони статистично розміщуються в проміжках між атомами, іонами основної речовини. У твердих розчинах вкорінення атоми, іони розчинної речовини невпорядковано займають вільну правильну систему точок (міжвузля) кристалічної ґратки розчинника.

Головною умовою утворення твердих розчинів укорінення є відповідність розмірів атомів укорінення розмірам пустот ґратки-матриці.

Типовими представниками твердих розчинів вкорінення є фази, які утворюються при входженні атомів неметалів у кристалічну ґратку перехідних металів.

Розчинність за типом укорінення, як правило невелика й дорівнює декільком відсоткам і лише за особливих умов досягає 10 %. Звідси тверді розчини вкорінення можуть бути тільки обмеженими.

У твердих розчинах укорінення, на відміну від твердих розчинів заміщення, атоми, які вкорінюються, значно відрізняються за електронною будовою, електронегативністю, типом хімічного зв'язку тощо. Тому для твердих розчинів укорінення характерний змішаний ковалентно-металічний зв'язок.

Прáвило фаз, або правило Гіббса - співвідношення, що пов'язує кількість різних речовин (компонентів), фаз і термодинамічних ступенів свободи у гетерогенній системі (у стані термодинамічної рівноваги). Цим правилом користуються для знаходження у певному пункті фазової діаграми найвищого значення кількості термодинамічних ступенів свободи.

Для рідин та газів:

f = N - P + 2,

де f - кількість термодинамічних ступенів свободи; N - кількість компонентів системи; P - кількість фаз.

Для твердої речовини:

f=N-P+1,

тому що на тверду речовину зміна тиску впливає трішки або зовсім не впливає.

Вода

Вода може перебувати в трьох фазах: у вигляді криги, рідини та (пари) газу. Стан, коли всі три фази співіснують, має

f = 1 - 3 +2 = 0

ступенів свободи. Тому на фазовій діаграмів він може позначатися лише одніїю точкою (це потрійна точка води).

Стан, коли співіснують 2 фази (наприклад, вода й газ) має

f = 1 -2 +2 = 1

ступенів свободи, тобто зображається на фазовій діаграмі лінією. Справді, в залежності від тиску й температури вода й пара можуть існувати в різних співвідношеннях. Проте, при вибраній температурі тиск і співвідношення води в рідкому стані і парі у рівноважному стані фіксоване. Для заданого тиску існує єдина температура, при якій водяна пара над поверхнею рідини насичена (точка роси).

Суміші

Суміш двох речовин може існувати щонайбільше в чотирьох фазах одночасно, оскільки для неї N = 2, і при f = 0 число P повинно дорівнювати чотирьом. Відповідно, максимальна кількість фаз для суміші трьох речовин - п'ять тощо. Для бінарної суміші потрійні точки складатимуться в лінії (число ступенів свободи f = 1), а співіснування двох фаз задається повехнею в просторі, визначеному тиском, температурою і концентрацією однієї з речовин.

Дата добавления: 2015-05-07