Презентация на тему: Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных

Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных
1/33
Средняя оценка: 4.0/5 (всего оценок: 64)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (8189 Кб)
1

Первый слайд презентации

Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем

Изображение слайда
2

Слайд 2

Фрагмент P-T-x фазовой диаграммы бинарной системы. Существование пара и жидкости и область сосуществования этих фаз

Изображение слайда
3

Слайд 3

Взаимодействие в двухкомпонентных системах Примитивные виды взаимодействия: без промежуточных фаз

Изображение слайда
4

Слайд 4

Взаимодействие в двухкомпонентных системах Примитивные виды взаимодействия: без промежуточных фаз Компоненты : A, B. Должны быть переменные : P, T, x A, x B Но можно обойтись набором трёх (а не четырех) переменных : P, T, x B, т.к. x B = 1 – x A Должна быть трехмерная диаграмма с осями P, T, x B. Зафиксируем первые две переменные: P = const, T = const . Пространство состояний в этом случае представлено числовым отрезком. Если происходит полное смешивание A и B при P = const, T = const , то весь этот числовой отрезок [0, 1] и представляет собой P, T – фиксированную области гомогенности. A B 0 x B → 1

Изображение слайда
5

Слайд 5

А если смешение не является полным, то на фазовой диаграмме (и на P, T – фиксированном сечении этой диаграммы) появляются “ пустые ” области, лишенные физического смысла. Взаимная растворимость в системе “ вода – фенол ” при различных фиксированных температурах. Давление в системе также фиксировано и равно 1 атм.

Изображение слайда
6

Слайд 6

Взаимная растворимость в системе “ вода – фенол ” при различных фиксированных температурах. Давление в системе также фиксировано и равно 1 атм ... а теперь поместим все концентрационные отрезки на ось температур... ... и соединим границы областей гомогенности, полученные при разных температурах плавными линиями..  Получаем T-x сечение бинарной диаграммы “ вода – фенол ” для P = 1 атм

Изображение слайда
7

Слайд 7

Взаимная растворимость в системе “ вода – фенол ” при различных фиксированных температурах. Давление в системе также фиксировано и равно 1 атм T-x сечение системы “H 2 O-C 6 H 5 OH” ... а теперь пометим область существования (область гомогенности) жидкой фазы (осуществим заливку зеленым цветом). Полузаконный приём: P можно жестко и не фиксировать. Не слишком большие (десятки атм ) варьирования давления мало сказываются на состоянии конденсированных (ж. и тв.) фаз! Именно только такие фазы и рассматриваем далее. Тогда правило фаз можно условно записывать как Ф + С = K +1 и говорить о T-x диаграмме системы. P = 1 атм

Изображение слайда
8

Слайд 8

Вариант примитивного взаимодействия двух компонентов: Область гомогенности жидкого раствора сахара в воде (разб. раствор) Построим изобарно – изотермическое сечение в системе “ сахароза – вода ” при температуре 0 С в области существования жидкого раствора (при низких концентрациях сахара). полное смешение в жидкой фазе... ... и полное расслоение в твердых фазах

Изображение слайда
9

Слайд 9

Вариант примитивного взаимодействия: полное смешение в жидкой фазе и полное расслоение в твердой фазе ( продолжение ) Область гомогенности жидкого раствора сахара в воде (разб. раствор) Добавим изобарно – изотермическое сечение в системе в системе “ сахар – вода ” при температуре, немного меньше 0 С: появляется область расслоения за счет кристаллизации льда Область расслоения: сосуществуют лёд и ж. раствор; любой состав в этой области расслаивается как показано красными стрелками

Изображение слайда
10

Слайд 10

… добавим и другие сечения при различных температурах, < 0 С: сосуществующий раствор становится всё более концентрированным

Изображение слайда
11

Слайд 11

…соединим границы области существования жидкой фазы линией

Изображение слайда
12

Слайд 12

… жидкость L (раствор сахара в воде) существует в области, которая выделена зеленой заливкой Линия, которая отделяет область существования жидкой фазы от области расслоения (в которой появляется твёрдая фаза) называется линией ликвидуса

Изображение слайда
13

Слайд 13

…пусть имеется состав двух компонентов, который попадает в область расслоения (красная точка) Какие фазы и какого состава появятся при попытке приготовить фазу состава, отвечающего данной точке ( b ) в условиях равновесия? b

Изображение слайда
14

Слайд 14

Для ответа на поставленный вопрос проведем горизонтальную линию (коноду) Конода пересекает границы существования областей каждой из фаз в определенных точках (точки a и c ). Эти точки и будут отвечать составам сосуществующих фаз. Отношения количеств фаз определяется исходя из “ правила рычага ” : ( n S / n L ) = (  ab  /  bc  ) -1

Изображение слайда
15

Слайд 15

Что будет происходить с некоторым составом жидкой фазы при её охлаждении (например, охлаждаем раствор от условий, соотв. точке b ) ? Уравнение Шрёдера – Ле-Шателье : ln(1- x B ) = -( D H пл. / RT 2 пл. А )∙ D T ; где D T = ( T пл. А - T ) Для неидеальных р-ров x B надо менять на a B Для данного примера A =H 2 O, B =C 12 H 22 O 11 Криоскопическое приближение: x B = ( D H пл. / RT 2 пл. А )∙ D T  D T = ( RT 2 пл. А / D H пл. ) ∙ x B

Изображение слайда
16

Слайд 16

Как вычислить координаты эвтектической точки? Решаем совместно уравнение Шредера – Ле-Шателье для обеих ветвей ликвидуса ln(1- x B ) = -( D H пл. A / RT 2 пл. А )∙ ( T пл. А - T ) ln( x B ) = -( D H пл. B / RT 2 пл. B )∙ ( T пл. B - T ) с неизвестными T и x B ( для реального раствора – с переменными T и a B ) P.S. Еще некоторые важные моменты – применение правила фаз, построение кривых нагревания/охлаждения и некоторые др. – см. конспекты лекций (разбирается на доске с мелом).

Изображение слайда
17

Слайд 17

Уравнение Шрёдера – Ле-Шателье описывает линию ликвидуса… или (что то же самое) отвечает на вопрос: “ Какой температуре соответствует первичная кристаллизация раствора ” ? Кристаллизуется растворитель!

Изображение слайда
18

Слайд 18

А как быть с концентрированными растворами?

Изображение слайда
19

Слайд 19

Эвтектическая T-x диаграмма

Изображение слайда
20

Слайд 20

Изображение слайда
21

Слайд 21

Особые примеры структур эвтектических сплавов Спиральная эвтектика системы Zn - MgZn 2. Примеры этой и других гетероструктур эвтектических сплавов см. на рис. справа. Микроструктура эвтектик. По работе Тарана и Мазура, 1978. а - Sb+Zn 4 Sb 3, ув.х200 ; б - Sb + Cu 2 Sb, ув. х 400 ; в - Fe+Fe 3 C, ув. х 400 ; г - Fe+C, ув. х 150 ; д - Fe+W 6 C, ув.х 250 ; е - Fe+MoC, ув. х 500 ; ж - Zn+MgZn 2, ув. х1000 ; з - Al+FeAlSi, ув. х 500; и- Pb + Sb, ув. x 200.

Изображение слайда
22

Слайд 22

Система Температура кристалли - зации, °C Массовая доля, % б/в соли Состав твёрдой фазы CaCO 3  + H 2 O -1,9 (?!) - Лёд + CaCO 3 NaHCO 3 +H 2 O -2,3 - Лёд + NaHCO 3 Na 2 CO 3 + H 2 O -2,1 - Лёд+ Na 2 CO 3 ∙10H 2 O Na 2 CO 3 + H 2 O -10,0 - Лёд + Na 2 CO 3 ∙ H 2 O K 2 SO 4 + H 2 O - 2,9 - Лёд + K 2 SO 4 MgSO 4 + H 2 O -4,8 - Лёд+ MgSO 4 ∙6H 2 O Na 2 SO 4 + H 2 O - 8,2 3,86 Лёд+ Na 2 SO 4 ∙10H 2 O CaSO 4 + H 2 O -15...- 17 (?!) - Лёд + CaSO 4 ∙2H 2 O KCl+ H 2 O -11,1 19,5 Лёд + KCl KBr + H 2 O -13 - Лёд + KBr NaCl+ H 2 O - 21,1 22,4 Лёд + NaCl∙2H 2 O NaBr+ H 2 O -24 - Лёд + NaBr MgCl 2 + H 2 O -35,5 - Лёд + MgCl 2 ∙6H 2 O CaCl 2 + H 2 O -55 29,9 Лёд + CaCl 2 ∙6H 2 O Mg(ClO 4 ) 2 +H 2 O -78 - Лёд + Mg(ClO 4 ) 2 ∙6H 2 O CaBr 2 + H 2 O - 81 - Лёд+ CaBr 2 ∙6H 2 O Эвтектические температуры водно-солевых (слева) и металлических систем (справа) Массовая доля металла, % T эвт, о С примечание Bi -- 13,7 %, Pb - 44,8 %, Sn - 41,5 % 160 Bi -- 60 %, Cd - 40 % 144 Pb - 42 %, Sn - 37 % 143 Cd - 18,2 %, Pb - 30,6 %, Sn - 51,2 % 142 ПОСК 50-18 Bi -- 57 %, Tl - 43 % 139 Bi -- 58 %, Sn - 42 % 136,5 K- 90 %, Tl - 10 % 133 Bi -- 28,5 %, Pb - 43 %, Sn - 28,5 % 132 Bi -- 56 %, Sn - 40 %, Zn - 4 % 130 Bi -- 43 %, Pb - 43 %, Sn - 13 % 128 Bi -- 56,5 %, Sn - 43,5 % 125 Bi -- 56 %, Pb - 44 % 125 Sn - 52 %, In - 48 % 125 ПОИн 52 Bi -- 55,5 %, Pb - 44,5 % 124 Bi -- 50 %, Pb - 31 %, Sn - 19 % 94,5 Сплав Розе Bi -- 50 %, Pb - 31,2 %, Sn - 18,8 % 94 Сплав  Ньютона Bi -- 53,2 %, Cd - 7,1 %, Pb - 39,7 % 89,5 Na - 96,7 %, Au - 3,3 % 80 Na - 80 %, Hg - 20 % 80 Bi -- 35,3 %, Cd - 9,5 %, Pb - 35,1 %, Sn - 20,1 % 80 Bi -- 58 %, In - 17 %, Sn - 25 % 79 Сплав Филдса Bi -- 50,1 %, Pb - 24,9 %, Sn - 14,2 %, Cd - 10,8 % 65,5 Сплав Вуда Na - 99 %, Tl - 1 % 64 Bi -- 49,4 %, In - 21 %, Pb - 18 %, Sn - 11,6 % 57 Ga - 95 %, Zn - 5 % 25 Ga - 92 %, Sn - 8 % 20 Ga - 76 %, In - 24 % 1 5 Ga- 67 %, In- 29 %, Zn- 4 % 13 Ga- 62 %, In- 25 %, Sn- 13 % 4,85 Ga- 61 %, In- 25 %, Sn- 13 %, Zn- 1 % 3 Русский сплав Pb  91,8 %, Na - 8,2 % −4,5 K- 77,3 %, Na- 22,7 % −12,5 Cs- 94,5 %, Na- 5,5 % −30 Hg- 97,2 %, Na- 2,8 % −48,2 Hg- 91,44 %, Tl- 8,56 % −61 Наиболее Легкоплавкая амальгама Na - 12 %, K- 47 %, Cs - 41 % −78 Советский сплав

Изображение слайда
23

Слайд 23

В пустыне есть свои удивительные объекты... В нашем случае (диаграммы эвтектического типа) такой объект – ФД с ретроградным солидусом...

Изображение слайда
24

Слайд 24

Пример эвтектической T-x диаграммы ( Cd-Zn) с ретроградным солидусом ( ограничивает область гомогенности тв. р-ра на основе Zn) ! На линии ликвидуса (со стороны ретроградной растворимости) часто встречается перегиб, близкий по температуре максимальной растворимости примеси в твердой фазе Кажущийся парадокс: для диаграмм такого типа возможны такие диапазоны температур и составов, в которых увеличение температуры приводит к кристаллизации, а уменьшение T – к плавлению (см. следующий слайд – область, выделенную стрелками  ). 

Изображение слайда
25

Слайд 25

Еще один пример ретроградной растворимости (ретроградного солидуса) в диаграмме эвтектического типа

Изображение слайда
26

Слайд 26

Другие примитивные типы взаимодействия... Михал Карч, примитивист («мало знаний»)

Изображение слайда
27

Слайд 27

Один из наиболее примитивных типов взаимодействия: монотектический тип (более примитивный, чем эвтектический) Система «фенол- вода», включающая превращения в твердой фазе (немного упрощенная диаграмма)

Изображение слайда
28

Слайд 28

Один из наиболее примитивных типов взаимодействия: монотектический тип (более примитивный, чем эвтектический)

Изображение слайда
29

Слайд 29

Один из наиболее примитивных типов взаимодействия: монотектический тип. Еще пример. (более примитивный, чем эвтектический)

Изображение слайда
30

Слайд 30

“ Несколько менее примитивный ” тип взаимодействия: перитектический тип образования ограниченных твердых растворов

Изображение слайда
31

Слайд 31

Перитектический тип образования ограниченных твердых растворов. Еще пример. (На полиморфизм железа пока не обращать внимания)

Изображение слайда
32

Слайд 32

Перитектический тип образования ограниченных твердых растворов. Еще один пример

Изображение слайда
33

Последний слайд презентации: Взаимодействие в двухкомпонентных системах Фазовые диаграммы двухкомпонентных

Перитектический тип образования ограниченных твердых растворов. Еще один пример

Изображение слайда