Неизоморфные двухкомпонентные системы образующие устойчивое химическое соединение

Компоненты бинарных систем могут образовывать друг с другом химические соединения. Вид диаграммы плавкости таких систем зависит от числа химических соединений, их устойчивости и способности к взаимной растворимости с отдельными компонентами.

На рис.5 изображена типичная диаграмма плавкости системы компонентов А и В, образующих устойчивое химическое соединение S, не растворимое в твердом виде в компонентах А и В. Она представляет собой сочетание двух диаграмм двухкомпонентных систем (T_AE₁S и SE₂T_B) с нерастворимыми в твердом виде компонентами.

Поля, отвечающие различному фазовому состоянию системы, отмечены на диаграмме. Выше линии ликвидуса T_AE₁SE₂T_B однофазная система находится в жидком состоянии и является бивариантной ().

Левая часть диаграммы An относится к системе , а правая nB – к системе . В точке S на кривой ликвидуса имеется максимум, характер которого зависит от устойчивости химического соединения. Если максимум явно выражен (пик острый), то при плавлении соединения не диссоциируют (плавятся конгруэнтно, т.е. без разложения).

Чем больше соединение диссоциирует при плавлении, тем положе максимум. Точка S позволяет определить температуру плавления нового соединения S (T_S) и его состав, спроектировав максимум S на ось состава (n). Вид кривых охлаждения соответствует правилу фаз.

Кривые охлаждение:

1,6 – охлаждение чистых веществ А и В

S – охлаждение вновь образованного вещества S

2,4 – охлаждение эвтектик Е₁ и Е₂

В точках:

- T_A, S, T_B – система нонвариантна, К_Н = 1, Ф = 2, С = 1 + 1 – 2 = 0

- Е₁ и Е₂ – система тоже безвариантна, К_Н = 2, Ф = 3, С = 2 + 1 – 3 = 0

В областях:

- ж+кр А; ж+кр S; ж+кр В – система моновариантна, т.к. К_Н = 2, Ф = 2 С = 2 + 1 – 2 = 1

- кр* (А+S) и кр (S+B) система моновариантна, т.к. К_Н = 2, Ф = 2 (твердые А+S или твердые S+В), тогда С = 2 + 1 – 2 = 1

Рис. 5. Диаграмма плавкости неизоморфной двухкомпонентной системы с образованием устойчивого химического соединения плавящегося конгруэнтно.

а - диаграмма;

б- кривые охлаждения

Рис. 6. Диаграмма плавкости двухкомпонентной неизоморфной системы с образованием двух химических соединений.

Пояснение к рис 6.

T_AE₁SE₂ME₃T_B – линия ликвидуса. Выше линии ликвидуса система однофазная – жидкий раствор, К_Н = 2, Ф = 1, С = 2 + 1 -1 = 2, система бивариантна.

Области ж+кр А, ж+кр S, ж+кр М, ж+кр В – система одновариантна, т.к. К_Н = 2, Ф = 2, С = 2 + 1 – 2 = 1.

Области кр (А+S), кр (S+М), кр (М+S) – система одновариантна, т.к. К_Н = 2, Ф = 2, С = 2+ 1 – 2 = 1.

Точки Т_А, Т_В – температура плавления чистых компонентов А и В. К_Н = 1, Ф = 2, С = 1 + 1 – 2 = 0, система безвариантна.

Точкам S и М соответствуют Т_S и Т_М (температуры плавления вновь образованных веществ S и М). В этих точках системы однокомпонентны: К_Н = 1, Ф = 2 (ж + кр S, ж + кр М), С = 1 + 1 – 2 = 0 – система безвариантна и в точках Е₁, Е₂, Е₃ К_Н = 2, Ф = 3, С = 2 + 1 – 3 = 0 – система безвариантна.

Различный вид максимумов S и М говорит о разной устойчивости, вновь образованных соединений. Пик S ярко выраженный максимум, следовательно, соединение устойчиво при температуре плавления T_S и не диссоциирует (плавящееся конгруэнтно). Пик соединения М – пологий, размытый, что говорит о неустойчивости соединения М, которое диссоциирует (или разлагается) при температуре плавления Т_М (плавится инконгуэнтно).

Точки S и М называют сингулярными. Они характеризуют температуру плавления и состав образованных соединений. И еще они примечательны тем, что если в системе сменить давление, то они могут смещаться только по вертикали (т.е. у соединений может изменяться температура плавления), но они не смещаются по горизонтали, т.е. состав соединений остается неизменным.