Презентация на тему: Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления

Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Требования к компонентам, при соблюдении которых возможно образование НТР:
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Диаграммы с образованием индивидуальных промежуточных фаз (соединений)
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Гладкое и не-гладкое поведение линий ликвидуса на T-x диаграммах бинарных систем и зависимостей на диаграммах “ состав-свойство ”
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Дистектический тип образования промежуточной твердой фазы (диаграмма с с конгруэнтным типом плавления
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Реальные диаграммы
Диаграммы “ Состав – свойство ”
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Проблема поиска преимущественного состава в промежуточных твердых фазах: проблема дальтонидов и бертоллидов
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Взаимодействия с участием только твердых фаз в бинарных системах: эвтектоидный, перитектоидный и дистектоидный типы взаимодействия
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Генезис различных типов индивидуальных фаз (по нарастанию химизма)
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Генезис различных типов индивидуальных фаз (по нарастанию химизма)
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Генезис различных типов индивидуальных фаз (по нарастанию химизма)
Фазы внедрения (фазы Хэгга ) (продолжение)
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Генезис различных типов индивидуальных фаз
Интеркалированные слоистые соединения (аналогия между твердыми растворами внедрения и фазами внедрения, продолжение )
Интеркалированные слоистые соединения (аналогия между твердыми растворами внедрения и фазами внедрения, продолжение )
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления
Валентные соединения Структурные типы вюрцита и сфалерита : наиболее распростаненный вариант для немолекулярных валентных фаз со стехиометрией A 1 B 1
Классические валентные соединения в немолекулярных структурах Правила устойчивости структурного типа для ионно-ковалентных структур
Правила устойчивости структурного типа для ионно-ковалентных структур
Генезис различных фаз по типу усложнения химического взаимодействия: Расслоение  Эвтектика  Ограниченные тв. р- ры  неограниченный ряд твердых растворов
1/39
Средняя оценка: 4.3/5 (всего оценок: 68)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (4566 Кб)
1

Первый слайд презентации

Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления

Изображение слайда
2

Слайд 2: Требования к компонентам, при соблюдении которых возможно образование НТР:

- близость в характере химических связей в твердых фазах A и B ; если компоненты – простые вещества, – то близость электронного строения атомов A и B ; - размерный фактор: разница в параметрах кристаллической решетки фаз A и B – не должна превышать 8-12% (иногда – до 15%); если A и B простые вещества, то можно говорить о необходимости соответствия атомных радиусов элементов в пределах 8-12 %; - кристаллические решетки фаз A и B должны быть одинакового типа (возможны некоторые редкие исключения.).

Изображение слайда
3

Слайд 3

Непрерывные твердые растворы: пример T-x диаграммы с минимумом точки плавления

Изображение слайда
4

Слайд 4

Широкогомогенные твердые растворы: пример T-x диаграммы с максимумом точки плавления

Изображение слайда
5

Слайд 5

Генезис ФД от полной нерастворимости (во всех агрегатных состояниях) к полной растворимости (или наоборот – с какого края рассматривать)

Изображение слайда
6

Слайд 6: Диаграммы с образованием индивидуальных промежуточных фаз (соединений)

Изображение слайда
7

Слайд 7

T-x диаграмма системы H 2 O-H 2 SO 4 в координатах температура – массовая доля (%) H 2 SO 4 SA1=H 2 SO 4 H 2 O; SA2=H 2 SO 4  2 H 2 O; SA3=H 2 SO 4  3 H 2 O; SA4=H 2 SO 4  4 H 2 O; SA5=H 2 SO 4  6 H 2 O; T, K w( H 2 SO 4 ), %  -12  C, 0  C, +10  C, +21 C, +32 C, +54 C, +65 C, +100 C w( H 2 SO 4 ), %

Изображение слайда
8

Слайд 8: Гладкое и не-гладкое поведение линий ликвидуса на T-x диаграммах бинарных систем и зависимостей на диаграммах “ состав-свойство ”

Изображение слайда
9

Слайд 9

Образование индивидуальных промежуточных фаз в системе “ вода – хлороводород ”

Изображение слайда
10

Слайд 10: Дистектический тип образования промежуточной твердой фазы (диаграмма с с конгруэнтным типом плавления

T, C x Sb, мол.%

Изображение слайда
11

Слайд 11

Перитектический тип образования промежуточных твердых фаз (диаграммы с соединением инконгруэнтным типом плавления)

Изображение слайда
12

Слайд 12: Реальные диаграммы

Na 2 S 2

Изображение слайда
13

Слайд 13: Диаграммы “ Состав – свойство ”

Закономерности Курнакова: 1. При расслоении в твердой фазе (образование гетерогенной смеси) свойства сплава изменяются по линейному закону (аддитивно). Величины, характеризующие свойства сплава находятся в интервале между свойствами чистых компонентов. 2. При образовании твердых растворов свойства изменяются по криволинейной зависимости, причем некоторые свойства, в первую очередь электросопротивление, могут значительно отличаться от компонентов. Следовательно, при образовании механической смеси электросопротивление повышается незначительно, при образовании твердого раствора — весьма сильно. Для интерметаллидных систем твердость непрерывных твердых растворов как правило, достигает максимума при равных мольных концентрациях компонентов (т.е. около 50 мол.%). Это происходит за счет максимального искажения кристаллической структуры при составах, близких 50 мол %. По той же причине электропроводность также достигает максимума вблизи 50 мол %. Выделенная цветом закономерность иногда называется законами Курнакова. 3. При образовании ограниченных твердых растворов свойства в интервале концентраций, отвечающем однофазным твердым растворам, изменяются по криволинейному, а в двухфазной области диаграммы — по прямолинейному закону, причем крайние точки на прямой являются свойствами чистых фаз, предельно насыщенных твердых растворов, образующих данную смесь.

Изображение слайда
14

Слайд 14

T-x диаграммы и диаграммы “ состав – свойство ”. Закономерности Курнакова Иллюстрации к тексту на предыдущей странице

Изображение слайда
15

Слайд 15

Законы Курнакова … и зависимость удельного сопротивления твердых растворов системы Ag-Au от концентрации золота T-x диаграмма системы Ag-Au и …

Изображение слайда
16

Слайд 16: Проблема поиска преимущественного состава в промежуточных твердых фазах: проблема дальтонидов и бертоллидов

Изображение слайда
17

Слайд 17

Изображение слайда
18

Слайд 18: Взаимодействия с участием только твердых фаз в бинарных системах: эвтектоидный, перитектоидный и дистектоидный типы взаимодействия

Изображение слайда
19

Слайд 19

Взаимодействия с участием только твердых фаз : эвтектоидный, перитектоидный и дистектоидный типы взаимодействия в бинарных системах Эвтектоидное превращение -фазы при 446 o С в системе Ag-As

Изображение слайда
20

Слайд 20

Взаимодействия с участием только твердых фаз : эвтектоидный, перитектоидный и дистектоидный типы взаимодействияв бинарных системах

Изображение слайда
21

Слайд 21

Взаимодействия с участием только твердых фаз : эвтектоидный, перитектоидный и дистектоидный типы взаимодействияв бинарных системах

Изображение слайда
22

Слайд 22

Скол еврейского гранита – SiO 2 -K[AlSi 3 O 8 ], природная эвтектика ( вверху ) и природное медистое золото ( твердый р - р, внизу ) Минерал ковелин CuS и соответствующая T-x ФД Рубин (твердый раствор Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 )

Изображение слайда
23

Слайд 23: Генезис различных типов индивидуальных фаз (по нарастанию химизма)

Соединения Курнакова: результат упорядочения твердых растворов

Изображение слайда
24

Слайд 24

Соединения Курнакова: результат упорядочения твердых растворов Образцы закалены от T = 600 C ( упорядочения нет) Отжиг при T = 3 00 C ( упорядочение есть) T-x диаграмма системы Cu-Au и концентрационные зависимости различных свойств для сплавов, закаленных от температуры 600  С (упорядочения нет, изображение слева) и аналогичные зависимости для образцов, отожженных длительное время при 300  С и закаленных от этой температуры (упорядочение с образованием соединений Курнакова, изображение справа).

Изображение слайда
25

Слайд 25: Генезис различных типов индивидуальных фаз (по нарастанию химизма)

Фазы Лавеса Фазы Лавеса образуются атомами двух сортов A и B, причем атом сорта A всегда имеет больший атомный радиус, чем атом сорта B, причем существует идеальное соотношение радиусов компонентов R A : R B =1.225 ( V A :V B = 2:1). К фазам Лавеса относятся соединения, кристаллизующиеся в несколько родственных структурных типов, из которых наиболее многочисленными являются три следующих: - гексагональный тип MgZn 2, кубический тип MgCu 2, гексагональный тип MgNi 2.Все фазы Лавеса имеют разный порядок укладки одинаковых структурных единиц, в качестве которой в данном случае выступает многослойный «сэндвич». Так кубическая фаза Лавеса MgCu 2 представляет собой трёхслойную укладку элементарных структурных единиц в порядке … XYZXYZ …, фаза MgZn 2 является двухслойной … XYXY …, а фаза MgNi 2 — четырёхслойной … XYXZXYXZ …. Возможны и другие последовательности укладки слоёв. Основная особенность фаз Лавеса – наличие кластеров из атомов B (атомы меньшего размера).

Изображение слайда
26

Слайд 26

Фазы Лавеса : элементарные ячейки Тип MgCu 2 (слева) и MgZn 2 (в центре; в кластер связаны атомы цинка) и MgNi 2 ( “ голубые ” атомы соответствуют никелю) T-x системы Mg-Zn; наиболее тугоплавкая конгруэнтно плавящаяся фаза – фаза Лавеса MgZn 2

Изображение слайда
27

Слайд 27: Генезис различных типов индивидуальных фаз (по нарастанию химизма)

Фазы внедрения (фазы Хэгга). Структура состоит из атомов металла, расположенных так же, как и в характерных для металлов плотных упаковках (гексагoнальная., гранецентрированный. или объемноцентрированный. куб), а атомы неметаллов (Н, N, С, В, Р, О) расположены в тетраэдрических и октаэдрических пустотах этой плотной упаковки. Число тетраэдрических пустот в плотнейшей упаковке (рис “ a ” внизу) в два раза больше числа октаэдрических (рис “ б ” внизу). Фазы внедрения могут образовываться, если отношение радиусов атомов R гость / R хозяин  0,59 (правило Хэгга). В фазах внедрения подрешетка атомов металла отличается от структуры исходного металла. Так, у карбидов Ti и V типа MX гранецентрированная кубическая решетка (хотя Ti и V не кристаллизуются в ней). Для фаз внедрения характерны заметные области гомогенности, границами которых со стороны неметалла является стехиометрический состав.

Изображение слайда
28

Слайд 28: Фазы внедрения (фазы Хэгга ) (продолжение)

T-x диаграмма системы Ce-H. Имеется как твердый раствор внедрения (область гомогенности - серая заливка), так и фаза внедрения (желтоватая заливка)

Изображение слайда
29

Слайд 29

T-x диаграмма системы Cu-Zn с образованием многочисленных соединений Юм-Розери ( CuZn, Cu 5 Zn 8, CuZn 3 ) Электронные соединения Юм- Розери Стехиометрию определяет формальная электронная концентрация: N e / N at = 21/12; N e / N at = 21/13; N e / N at =21/14

Изображение слайда
30

Слайд 30

Соединение Число валентных электронов Число атомов в формульной единице Формальная электронная концентрация, e / ат Тип структуры CuZn 1+2 = 3 2 21/14 = 3/2 β - латунь AgMg 1+2 = 3 2 21/14 = 3/2 β - латунь Cu 3 Al 3+3 = 6 4 21/14 = 3/2 β - латунь InNi 3+0 = 3 2 21/14 = 3/2 β - латунь Cu 5 Zn 8 5+16 = 21 13 21/13  - латунь Cu 9 Al 4 9+12 = 21 13 21/13  - латунь Cu 31 Sn 8 31+32 = 63 39 21/13  - латунь Au 5 Zn 8 5+16 = 21 13 21/13  - латунь Co 5 Zn 21 0+42 = 42 26 21/13 AgCd 3 1+6 = 7 4 21/12 = 7/4  - латунь CuZn 3 1+6 = 7 4 21/12 = 7/4  - латунь Ag 5 Al 3 5+9 = 14 8 21/12 = 7/4  - латунь Cu 3 Sn 3=4 = 7 4 21/12 = 7/4  - латунь Примеры соединений Юм- Розери

Изображение слайда
31

Слайд 31: Генезис различных типов индивидуальных фаз

Интеркалированные слоистые соединения (аналогия между твердыми растворами внедрения и фазами внедрения ) Реакция вхождения атомов или даже молекул или ионов между слоями структуры – матрицы ( “ хозяина ” ) называется интеркалированием, а сами продукты – интеркалатами. Структуры типичного “ хозяина ” графита - слева и графена (монослой графита) - справа

Изображение слайда
32

Слайд 32: Интеркалированные слоистые соединения (аналогия между твердыми растворами внедрения и фазами внедрения, продолжение )

Интеркалат лития в графите: упорядочение внедренного вещества

Изображение слайда
33

Слайд 33: Интеркалированные слоистые соединения (аналогия между твердыми растворами внедрения и фазами внедрения, продолжение )

Интеркалированные соединения: ( C 60 ) x C (слева), LaC 8 (показан один слой, рис. справа)

Изображение слайда
34

Слайд 34

Соединения внедрения графита (СВГ) – частный случай интеркалатов. СВГ делятся на два широких класса: донорные и акцепторые. Перераспределение электронной плотности между молекулами интеркалята и атомами углерода в СВГ акцепторного типа приводит к появлению дополнительного количества делокализованных дырок в графитовых слоях. В донорных соединениях внедренные вещества отдают свои валентные электроны, и проводимость осуществляется избыточными электронами в углеродных слоях. Акцепторные соединения образуются при внедрении таких веществ, как галогены, галогениды металлов, кислоты. Донорные соединения образуются при внедрении щелочных или щелочноземельных металлов в графитовую матрицу. Примерами соединений донорного типа являются С 4 К, C 8 Li, C 8 Ca. Акцепторые соединения имеют более сложный состав, например C 16 Br 2, C 20 FeCl 3, C 16 ICl, (C 24 ) + HSO 4 ‑ и т.д.. Кроме того, известны СВГ, в которых межслоевые пространства попеременно заняты двумя интеркалирующими агентами. Это так называемые гетеросоединения, типичным примером которых является СВГ с СuС1 2 и ICl. Они еще более расширяют возможности получения новых материалов с уникальным набором свойств. При интеркалировании всегда происходит значительное (в 2-3 раза) увеличение расстояния между графитовыми слоями и может нарушиться порядок чередования слоев, характерный для монокристаллического графита. Отличительной особенностью СВГ является наличие целого спектра соединений одного и того же интеркалята, различающихся составом и строением. Они называются ступенями. Номер ступени N равен числу графитовых сеток между ближайшими слоями внедренного вещества.

Изображение слайда
35

Слайд 35

Фазы Цинтля (фазы, подобные интеркалатам) Ф а з ы Ц и н т л я -бинарные, тройные и более сложные соединения, включающие наиболее активных s-металлов с sp- элементами  и (металлами и неметаллами) IIIa-VIa гр., характеризующиеся образованием групп одинаковых  sp элемента. Примеры фаз Цинтля - высшие (СаВ 6  с октаэдрическими группировками В 6  и др.), Li 21 Si 5, в к-ром м.б. выделены группы [Li 22 Si 4 ] 6+  и [Li 20 Si 6 ] 4- и т.д. Особенность фаз Цинтля – гомодесмические связи и перенос заряда от атомов наиболее активных металлов к цепочкам элементов с полуметаллической и неметаллической природой. Структура фаз Цинтля: CaGa 2 (слева) и CaSi 2 (справа)

Изображение слайда
36

Слайд 36: Валентные соединения Структурные типы вюрцита и сфалерита : наиболее распростаненный вариант для немолекулярных валентных фаз со стехиометрией A 1 B 1

C труктурный тип сфалерита C труктурный тип вюрцита Характерны для ZnS, ZnO, CdS, CdSe, GaAs, InSb, AlP (A II B VI, A III B V )

Изображение слайда
37

Слайд 37: Классические валентные соединения в немолекулярных структурах Правила устойчивости структурного типа для ионно-ковалентных структур

Правило октета Число валентных электронов в формульной единице должно быть кратно 8 CaF 2 : 1*2+2*7=16 FeS: 1*2+1*6=8 Правило Гримма-Зоммерфельда Отношение числа валентных электронов к числу атомов в формульной единице должно быть равно 4 FeS: N e =8, m=2 N e /m=4

Изображение слайда
38

Слайд 38: Правила устойчивости структурного типа для ионно-ковалентных структур

Правило Музера -Пирсона где : N e – общее число валентных электронов в формульной единице N а – общее число анионов в формульной единице В а - число связей между одноименными атомами CaF 2 : N e =16, N a =2 B a =0 ZnP 2 : N e =12, N a =2 B a =2 (2 связи Р-Р) GeAs: N e =9, N a =1 B a =-1 (1 связь Ge - Ge )

Изображение слайда
39

Последний слайд презентации: Непрерывные твердые растворы случай без точек конгруэнтного плавления: Генезис различных фаз по типу усложнения химического взаимодействия: Расслоение  Эвтектика  Ограниченные тв. р- ры  неограниченный ряд твердых растворов Соединенрия Курнакова  Фазы Лавеса  Фазы внедрения ( Хэгга )  Соединения Юм-Розери  Интеркалированные соединения  Фазы Цинтля  Валентные соединения  Соединения высших порядков (комплексные соединения)

Изображение слайда