Трехкомпонентные системы

СОЕДИНЕНИЯ

СИСТЕМА С ОБРАЗОВАНИЕМ ХИМИЧЕСКОГО

КОМОНЕНТОВ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ

СИСТЕМА С ОГРАНИЧЕННОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ

КОМПОНЕНТОВ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ

СИСТЕМА С ПОЛНОЙ НЕРАСТВОРИМОСТЬЮ

КОМПОНЕНТОВ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ

СИСТЕМА С НЕОГРАНИЧЕННОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ

СИСТЕМ

ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ

ОДНОКОМПОНЕНТНАЯ СИСТЕМА ВОДЫ

УРАВНЕНИЕ КЛАУЗИУСА-КЛАПЕЙРОНА

Рассмотрим равновесие чистого вещества в двух фазах однокомпонентной системы при превращении одной фазы в другую.

dm^(a) = - S^(a) dT + V^(a) dP

dm^(b) = - S^(b) dT + V^(b) dP

dm^(a) = dm^(b)

- S^(a) dT + V^(a) dP = - S^(b) dT + V^(b) dP

(S^(b) - S^(a) ) dT = (V^(b) - V^(a)) dP

S dT = DV dP

=

DS = =

=

На примере воды

а) плавление - кристаллизация

a - лед b - жидкость

L_пл > 0

=

DV < 0 < 0

P

T

б) испарение

V_пара >> V _ж V =

= ²

= L_исп

dlnP = L_исп

lnP = - + const

P

T

в) возгонка

L_возг = L_пл + L_исп

Р

Т

Интегрирование уравнения от Р₁ до Р₂ и Т₁ до Т₂

ln = DH/R (-)

C = K + 2 - Ф

С = 3 - Ф

С₁ = 3 -1 = 2

С₂ = 3 - 2 = 1

С₃ = 3 - 3 = 0

Р = 4,579 мм рт. ст.

t= 0,0076 ⁰ С

Диаграммы состояния двухкомпонентных систем - состав-свойство - получаются методом физико-химического анализа - изучение зависимости состава системы от ее физических свойств.

Изучение диаграмм состояния позволяет выяснить характер взаимодействия компонентов системы, а также судить о химическом составе и границах существования фаз.

Для построения диаграмм состояния пользуются методом термического анализа - получение зависимости температуры системы от времени. На кривой нагревания отмечают изломы и площадки, соответствующие температуре плавления и наносят их на диаграмму.

Поскольку Р = const

С = К + 1 - Ф = 2 + 1 - Ф = 3 - Ф

в т. Е С = 3 - 3 = 0

ПРАВИЛО РЫЧАГА - отношение компонентов равновесных фаз обратно отношению отрезков,отсекаемых ординатой температуры на участке смеси,лежащей внутри области двухфазного равновесия.

С = 3 + 1 - Ф = 4 - Ф

Из этого уравнения видно, что максимальная вариантность системы равна трем, следовательно, для изображения диаграммы состояния надо откладывать по координатным осям температуру и две концентрации (концентрация третьего компонента является независимой переменной).В изобарной диаграмме состояния координаты состава лежат в горизонтальной плоскости, а по вертикали откладывают температуру.

Для построения диаграммы состояния тройной системы важное значение имеет способ изображения состава. Состав трехкомпонентной системы удобно изображать, пользуясь треугольником Гиббса-Розебома.

В

20 80

40 60

60 40

80 20

А С

20 40 60 80

Вершины равностороннего треугольника отвечают содержанию в системе 100% каждого из компонентов А, В и С. Стороны треугольника позволяют описать составы двухкомпонентных систем А + В, В + С, С + А. Точки, лежащие внутри треугольника, описывают состав трехкомпонентных систем. Метод определения состава, предложенный Гиббсом, основан на том, что сумма перпендикуляров, опущенных из любой точки внутри равностороннего треугольника на каждую из сторон, равна высоте треугольника. Если принять, что длина всей высоты треугольника отвечает 100%, то состав тройной фазы можно выразить с помощью длин вышеупомянутых перпендикуляров. При этом содержанию данного компонента будет отвечать длина перпендикуляра, опущенного на сторону, противоположную соответствующей вершине треугольника. Длина перпендикуляров оценивается с помощью сетки, покрывающей треугольник.

Розебом предложил для определения состава системы использовать отрезки трех прямых, параллельных сторонам треугольника и проходящей от данной точки до пересечения с каждой из сторон треугольника.

Изобразим простейшую диаграмму состояния трехкомпонентной системы, основанием которой служит треугольник Гиббса, а на перпендикулярах откладываются температуры фазовых превращений.

Дата добавления: 2014-01-07