Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике § 129. Кристаллизация растворов. Диаграмма плавкостиЕсли сравнить положение тройной точки для какого-либо химически чистого вещества с положением тройной точки для раствора (в том же веществе каких-либо других веществ), то оказывается, что тройная точка для раствора всегда смещена в сторону меньших температур и давлений. Этот факт связан с понижением давления пара над раствором (закон Рауля, § 119). На рис. 257 Р есть тройная точка чистого растворителя; в ней сходятся кривая сублимации
Рис. 257. Сравнение положений тройных точек чистого вещества Для слабых растворов Рауль в 1884 г. нашел следующий закон: понижение точки замерзания раствора пропорционально числу молекул растворенного вещества, содержащемуся в единице объема раствора, и не зависит от химической природы этого вещества, На понижении точки замерзания растворов основано приготовление охлаждающих смесей. Так, прибавляя к измельченному льду достаточное количество поваренной соли, можно понизить температуру смеси до —21°. Понижение точки замерзания слабых водных растворов определяется, по закону Рауля, формулой
где Постоянную в законе Рауля (для воды 18,4) называют криосконической постоянной. Для слабых растворов в бензоле криоскопическая постоянная равна 49, в нитробензоле 70, в бензофеноле 95, в бромистом этилене 125. На законе Рауля основан весьма важный метод физико-химического анализа сплавов. Измеряют температуры кристаллизации сплавов в зависимости от состава сплава и результаты измерений изображают графически в виде так называемых диаграмм плавкости. Для измерения температуры кристаллизации сплава следят при медленном охлаждении за падением температуры расплава. Эти наблюдения также изображают графически, откладывая на оси абсцисс время, а на оси ординат — температуру; полученные кривые называют кривыми охлаждения. На рис. 258 показан типичный вид кривой охлаждения; ветвь
Рис. 258. Кривая охлаждения расплава. Для построения одной диаграммы плавкости (например, диаграммы плавкости системы свинец — сурьма) получают ряд кривых охлаждения для сплавов различного состава (для чистого свинца, для сплава с 5%
Рис. 259. Диаграмма плавкости для системы свинец — сурьма. На рис. 259 показана диаграмма плавкости сплавов свинца с сурьмой. Температура кристаллизации (или, что то же, температура плавления) чистого свинца равна 327 °С.
Рис. 260. Кривая охлаждения расплава свинца с 10% сурьмы. Прибавление сурьмы снижает температуру кристаллизации свинца почти пропорционально, концентрации сурьмы. Температура кристаллизации чистой сурьмы равна 630° С. Прибавление свинца к сурьме понижает температуру кристаллизации сурьмы. При определенном составе сплава (около 14% На рис. 260 показана одна из кривых охлаждения сплава свинца с сурьмой (при Нередки случаи, когда при охлаждении из расплава выпадают не чистые кристаллы веществ, входящих в состав расплава, а кристаллы, представляющие собой твердый раствор. У металлов способность к образованию твердых растворов в большинстве случаев ограничена несколькими процентами, однако имеются случаи и полной растворимости металлов в твердом состоянии: атомы одного металла в любой пропорции заменяют в кристаллической решетке атомы другого металла. При полной растворимости в твердом состоянии диаграмма плавкости имеет вид, показанный на рис. 261. Здесь верхняя кривая определяет зависимость температуры кристаллизации расплава от состава расплава; нижняя кривая дает зависимость между температурой кристаллизации и составом образующихся твердых растворов. Если мы возьмем, например, расплав, содержащий 40% сурьмы и 60% висмута, и станем этот расплав медленно охлаждать, то при температуре около 530° начнут выпадать кристаллики, представляющие собой твердый раствор 8% висмута в сурьме (состав этого твердого раствора на рис. 261 определяется абсциссой точки
Рис. 261. Диаграмма плавкости для системы висмут — сурьма. Физико-химическое и рентгеноструктурное изучение сплавов показало, что многие металлы образуют интерметаллические соединения, причем кристаллическое строение таких соединений подчинено некоторым простым правилам. Так, например, если к меди добавлять цинк, то до тех пор, пока количество цинка по атомному содержанию не превысит 36%, цинк входит в состав кристаллов меди в качестве твердого раствора. При содержании цинка от 45 до 48% образуется сплав, который кристаллизуется в решетке типа Когда содержание цинка по атомной концентрации достигает 62—68%, образуется так называемая При содержании цинка от 79 до 85% образуется другое интерметаллическое соединение, которое кристаллизуется в простейшей гексагональной решетке. Наконец, при содержании цинка выше 98% имеется твердый раствор меди в кристаллах цинка. В совершенно такой же последовательности возникают интерметаллические соединения в сплавах серебра и цинка, а также меди и олова или меди и алюминия и др. Если сопоставить, при каких концентрациях возникает р-фаза (аналогичная Состав (см. скан) Аналогично у-фаза возникает, когда отношение числа электронов в металле к числу атомов равно Состав (см. скан) Кристаллическая фаза с гексагональной решеткой плотной упаковки возникает при электроно-атомной концентрации
|
1 |
Оглавление
|