Үш компонентті жүйенің күй диаграммасы
Компоненттері бір-бірімен химиялық реокцияға түспейтін қатты ерітінді түзбейтін үш компонентті қарапайым жүйенің диаграммасын қарастырайық. 55-суретте осындай қарапайым жүйенің балқу диаграммасы үщ қырлы тік призма арқылы бейнеленген. Жүйедегі А, В және С компоненттерінің құрамы призма табанына салынған, балқу температурасы призма табанына вертикаль оське салынған. Диаграммада А, В және С компоненттерінің температураларын a, b және с нүктелері көрсетеді, призманың жақтары үш компонентті жүйедегі әр бір екі компонентті жүйелердің балқу диаграммаларын береді. Е1, Е2 және Е3 нүктелері екі компонентті жүйелердің эвтетикалық температуралары. Диаграммадағы aЕ1ЕЕ2, b Е1ЕЕ3 және сЕЕ2Е3 беттері ликвидус беттері деп аталады. Ликвидус беттерінде жататын кез келген нүктедегі қоспа А, В және С компоненттерінен тұратын сұйқ балқмадан тұратын үш компоненттің біреуінің кристалынан тұрады: Е1Е, Е2Е және Е3Е сызықтары сұйық балқыма мен екі компонент кристалдарының тепе – теңдік қисықтары. Бұл үш қисықтың қиылысу нүктесі үштік эвтетикалық деп аталады. Үштік эвтетика нүктесінде сұйық балқыма мен үш компонентің кристалдары тепе – теңдікте болады. Құрамы үштік эвтетикаға сәйкес үш компонентті қоспаның балқу температурасы жүйедегі ең төменгі температура болады, яғни эвтетикалық қоспа ең тез балқитын қоспа. Гиббстің фазалар ережесі бойынша ликвидус беттерінде жүйе екі фазалы, дивариантты яғни, тепе – теңдікті бұзбай отырып, жүйе күйін анықтайтын үш параметрдің (температура және екі компоненттің концентрациялары) кез келген екеуін өзгертуге болады. Сұйық балқыма мен екі компоненттің кристалдары тепе – теңдікте болатын бөліктерде жүйе моновариантты, яғни не температураны, не бір компоненттің құрамын өзгертуге болады. Сұйық балқымамен үш компоненттің кристалдары тепе – теңдікте болса жүйе төрт фазалы, инвариантты. Демек үштік эвтетика температура мен жүйе құрамының бір тұрақты мәндерімен аяқталады.
Қарастырылған көлемдік диаграммалар күрделі және олардың көрнектілігі аз. Көлемдік диаграмма көмегімен кристалдану процестерін бақылау қиындау.Сол себепті практикада көлемдік диаграмманың орнына берілген температурадағы қималары болып табылатын үшбұрыштың жазық диаграммалар қолданылады. Үшбұрышты диаграммалар үш компонентті жүйенің P=const және T=const жағдайындағы фазалық кйін бейнелейді. 56-суретте берілген үшбұрышты жазық диаграмманың І бөлігінде жүйе тек сұйық күйде, варианттығы Е=3-Ф теңдеуі бойынша екіге тең болады, яғни жүйенің сұйық күйін сақтай отырып үш компоненттің кез келген екеуінің концентрациясын өзгертуге болады. Сұйық балқыма А компоненті кристалмен ІІ бөлікте, В кристалмен ІІІ бөлікте, С кристалымен IV бөлікте тепе – теңдікте болады. Жүйе ІІ, ІІІ және IV бөліктерде екі фазалы моновариантты, яғни бір компоненттің концентрациясын ғана өзгертуге болады. Диаграммада Е1М қисығы бойымен балқымадан А компоненті, Е1N қисығы бойымен В компоненті, PQ қисығы бойымен С компоненті кристалданады. 57-суретте көлемдік диаграмманың әр түрлі температурадағы қималарының диаграмма табанында жатқан үшбұрышқа түсірілген проекциялары көрсетілген. Проекциялар түсірілген үшбұрышты жакзық диаграммадан жүйенің кристалдануын айқын көруге болады. Мысалы, құрамы А нүктесімен берілген қоспа Т2 температурадан жоғары температураларда балқыған күде болады. Т2 температурадан балқымадан В компоненті кристалдана бастайды. Бұл кезде балқыманың құрамы Ва түзуі бойымен l нүктесіне дейін өзгереді; l В компонентімен қоса А компоненті кристалға түсе бастап балқыманың құрамы lE қисығы бойымен өзгеріп, кристалдану температурасы эвтетикалық температураға тейін төмендейді. Балқыманың құрамы Е нүктесіне жеткенде кристалдану температурасы ең төменге мәнімен жетіп, үштік эвтетика кристалданады. А немесе С компоненттеррімен бай қоспалардың кристалдануынла дәл жоғарыдағыдай қарастыруға болады.
Компоненттері химиялық қосылыс немесе қатты ерітінді түзетін болса, ондай жүйелердің балқу диаграммаларының түрі күрделілеу болады. 58а-суретте А және В компонентерінен AmBn қосылысы үзілетн үш компонентті жүйенің балқу диаграммасы схемалық түрде берілген. АВ сызығы арқылы өтетін вертикаль жазықтық химиялық қосылыс түзетін екі компонентті жүйелердің жазық диаграммасына ұқсас. Жүйенің кристалдану бетіне 4 максимум, 6 минимум бар. Осы көлемдік диаграмманың изотермиялық қималары 58б-суретте үшбқрышты жазық диаграммамен көрсетілген. Құрамы g нүктесімен берілген үш компоненттік қоспаның кристалдануын құрастырайық. Т1 температурада балқымадан В компоненті кристалдана бастап, сұйық балқыманың құрамы Вһ түзуі бойымен h компоненті кристалданып, балқыманың құрамы hd қисығы бойымен d нүктесіне дейін өзгереді де, d нүктесінде үштік эвтетика кристалға түседі.
Достарыңызбен бөлісу: |
