Диаграмма плавкости двух металлов, образующих непрерывный ряд твердых растворов

Весьма часто твердая фаза, выделяющаяся при охлаждении расплавов, состоит из кристаллов, образуемых обоими компонентами. Такая однородная система имеет переменный состав и называется твердым раствором. Твердые растворы – системы однофазные, подобно обычным жидким растворам, но в отличие от последних имеют кристаллическую структуру. Неограниченной взаимной растворимостью в твердом состоянии обладают вещества, имеющие близкие значения атомных или ионных радиусов, энергии химической связи, сходное строение электронных оболочек и одинаковый тип кристаллической решетки (изоморфные вещества). Примерами таких систем могут служить Au–Ag, Cu–Au, Se–Ge, NaCl–NaBr и другие.

2

Рис. 5. Диаграмма плавкости для двух металлов, неограниченно растворимых в твердом и жидком состояниях.

Рассмотрим диаграмму плавкости системы, компоненты которой неограниченно растворимы друг в друге как в жидком, так и в твердом состоянии (рис. 5). Поскольку при охлаждении образуется лишь одна твердая фаза переменного состава, диаграмма состоит из двух непрерывных сопряженных линий: верхней t _AL t _B (кривой ликвидуса) и нижней t _AS t _B (кривой солидуса), отвечающих температурам начала и конца кристаллизации твердого раствора. Выше линии ликвидуса находится однофазная область – расплав компонентов A и B. В этой области при любых температурах и концентрациях система будет находиться в жидком состоянии. Ниже кривой солидуса система существует только в виде одной твердой фазы, представляющей собой непрерывный ряд твердых растворов. Точки t _A и t _B – температуры плавления металлов A и B. Между кривыми ликвидуса и солидуса находится двухфазная область, в которой сосуществуют жидкие и твердые растворы. Кристаллизация всех промежуточных расплавов (например, между фигуративными точками L^¢ и L^¢¢) будет происходить не при постоянной температуре, а в некотором температурном интервале ниже кривой L_AB. При этом на кривых охлаждения, представленных на рисунке 2а, для подобных систем наблюдаются не один, а два излома.

Рассмотрим ход кристаллизации расплава данной системы (рис.5). При охлаждении состава, отвечающего фигуративной точке 1, до температуры, соответствующей точке L^¢, из него из него начинают выпадать кристаллы твердого раствора S^¢. Чтобы найти состав этой твердой фазы при данной температуре, проводится изотермическая линия L^¢S¢, соединяющая сосуществующие в данной гетерогенной области жидкую и твердую фазы. Абсциссы точек пересечения этой линии с линиями ликвидуса и солидуса дают состав жидкой фазы (примерно 60% металла В) и твердой (примерно 90% металла В), равновесно сосуществующих при данной температуре. Последующее охлаждение системы от L' до температуры t_р (точка P) приводит к выпадению кристаллов S'' состава P_s, расплав которых имеет состав Р_L, отвечающий точке L'', т.е. при температуре t_р весь расплав превратится в твердый раствор исходного состав Р_L. Таким образом, по мере охлаждения системы состав кристаллов изменяется по кривой солидуса S' – S'' – S''', а состав расплава – по кривой ликвидуса L' – L'' – L'''.

Подобного рода превращения происходят только в условиях равновесного осуществления процесса, что возможно лишь при очень медленном охлаждении системы. При быстром же охлаждении твердая фаза будет состоять из кристаллов, состав которых непрерывно меняется от центра к внешней поверхности. Медленный процесс охлаждения можно также использовать для разделения компонентов А и В, если постоянно отделять выкристаллизовавшиеся первые порции, обогащенные тугоплавким компонентом B, неоднократно повторяя этот процесс.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3 1.МЕТОДЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ……………………………………3

2.КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ………………………………………………………………………5

3. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ………………………………………………6

3.1. Методика проведения качественного анализа…………………………..8

3.2. Лабораторные работы по теме «Качественный анализ»

Лабораторная работа №1«Химический анализ природной воды»………11

Лабораторная работа №2 «Анализ металлов и сплавов»………………….14

4. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ…………………………………………..18

4.1. Титриметрические методы анализа……………………………………..29

4.2. Расчеты в титриметрическом методе анализа…………………………..20

4.3 Методика выполнения титриметрического анализа……………………21

4.4. Метод кислотно-основного титрования…………………………………26

4.5. Общие представления о других методах титриметрического анализа...28

4.6. Лабораторные работы по теме «Количественный анализ»

Лабораторная работа №1«Определение концентрации гидроксида натрия в растворе»………………………………………………………………………….30 Лабораторная работа № 2 «Анализ воды на ионы хлора методом аргентометрического титрования»……………………………………………..31

5.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ...............................................................32

5.1.Термический анализ………………………………………………………….35

5.2. Диаграмма плавкости двух металлов с неограниченной растворимостью в жидком и полной нерастворимостью в твердом состоянии………………...38 5.3. Диаграмма плавкости двух металлов, образующих химическое соединение…………………………………………………………......................40

5.4. Диаграмма плавкости двух металлов, образующих непрерывный ряд

твердых растворов………………………………………………………………..41