Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Основы физико-химического анализа - примерМногокомпонентные системы с несколькими равновесными фазами изучают с помощью физико-химического анализа,

т.е. исследуют зависимость любой физико-химические свойства (вязкости, плотности, электропроводности, температуры, давления и т.п.) от состава системы. По опытным данным строят диаграмму состояния свойство-состав. Для двухкомпонентных систем свойство откладывают на оси ординат, а состав - на оси абсцисс.
При изучении диаграмм состояния можно установить характер взаимодействия компонентов системы, условия образования химических соединений, их состав, температуру плавления и т.д.. Физико-химический анализ основывается на принципах непрерывности и соответствия. Согласно принципу непрерывности при постоянном изменении параметров, определяющих состояние системы (давление, температура и др.), свойства ее отдельных фаз изменяются также постоянно, пока не изменится количество и характер ее фаз. Когда появляются новые или исчезают существующие фалы, свойства системы изменяются скачкообразно.
Согласно принципу соответствия каждой фазе или каждому комплексу равновесных фаз па диаграмме соответствует определенная геометрическая фигура.
Физико-химический анализ широко применяют при изучении гетерогенных систем в пищевой промышленности: перегонке жидких смесей, кристаллизации сахара и т.д..
Одним из видов физико-химического анализа является термический, с помощью которого можно построить диаграмму этапа (диаграмму плавления) по кривым охлаждения. Для этого необходимо определить температуры плавления смесей компонентов при всех возможных соотношениях.
В некоторых случаях температуру плавления можно определить визуально, фиксируя по термометру температуру, при которой начинается выделение первых кристаллов твердой фазы, или температуру, при которой последние кристаллы твердой фазы плавятся. Наиболее общим методом определения температуры плавления смесей является метод термического анализа, основанный па изучении кинетики охлаждения расплавов. Этот метод наиболее совершенно раскрыт в работах Н.С. Курнакова, который сконструировал прибор (пирометр Курнакова), что позволяет авто ¬ тически записывать дифференциальные крик охлаждения. Характер кривых охлаждения показан на рис. 2.6. Кривая И на этом рисунке соответствует охлаждению индивидуальной вещества. Если охлаждать расплав индивидуальной вещества, его температура снижается практически с постоянной скоростью (линейный участок аb) до температуры плавления, когда из расплава начинают выпадать кристаллы твердой фазы. Этот процесс сопровождается выделением теплоты (скрытая теплота плавления). Для индивидуальной вещества он происходит при постоянной температуре. Поэтому до того момента, пока весь образец не выкристаллизуется, температура остается постоянной (участок bс). Затем температура твердой фазы, образовавшейся снова начинает уменьшаться со временем практически линейно (сd). Участок bс. параллельна оси времени, характеризует температуру плавления вещества. Немного сложнее кривые остывания смеси (кривая II). В этом случае до начала кристаллизации температура также снижается со временем практически линейно (аьb "). Однако смесь в отличие от индивидуальной вещества кристаллизуется не при постоянной температуре, хотя процесс также экзотермическим. Это обусловлено тем, что при выделении кристаллов одного из компонентов смесь обогащается вторым, и температура. Те кристаллизации снижается. Поэтому на кривых охолодженння при температуре начала кристаллизации (точка b ') происходит лишь излом кривой, и скорость охлаждения уменьшается вследствие выделения теплоты (участок bьс "). Температура падает, пока состав сплава не станет эвтектическим (точка с '). С этого момента сплав будет кристаллизоваться при постоянной температуре (участок сьd "). В точке d 'сплав вполне выкристаллизовывается и тогда начинается охлаждение твердой фазы (d'c'). Чем ближе состав сплава к эвтектического, тем меньше участок bьс "и то больше участок сьd". Для эвтектического сплава кривая охлаждения (III) имеет такой же вид, как для индивидуальной вещества. При построении диаграммы состояния следует учитывать температуру, при которой происходит взлом кривой Т = f (), т.е. точку b ', что соответствует началу кристаллизации.
Одним из практически важных примеров рассмотренных двухкомпонентных смесей являются растворы твердых веществ в воде или других раствор пиках. На рис. 2.7 показана диаграмма состояния водных растворов СrO3. В этой системе есть эвтектическая точка, которую для водных растворов называют криогидратною. Раствор этого вещества в воде, масс наиболее низкую температуру замерзания, называют криогидратом. Криогидрат представляет собой эвтектику, при замерзании которой образуется смесь мелких кристалликов льда и растворенного вещества. Криогидратни точки для различных веществ лежат при разных температурах. Так, для NаCl она равна 21,2, для ZпСl2 - 62 и для СrО3 - 105 ° С. Криогидраты используются на практике для получения охлаждающих смесей (как источника постоянных низких температур). Для получения криогидратив смешивают лед и эту твердую соединение. В результате растворения этого соединения в воде лед частично плавится, что сопровождается поглощением теплоты (скрытая теплота плавления), и температура смеси понижается до криогидратнои. Для них систем можно построить диаграммы состояния, аналогичные сплавов. Разница заключается лишь в том, что температура плавления соли обычно, выше критической температуры растворителя, и поэтому невозможно изучать растворы воды (или другого растворителя) в расплавленной соли. Подобные диаграммы этапа нельзя довести до кипця, что соответствует чистому твердому компоненту. В остальном они имеют такой же вид, как и для сплавов. Диаграммы этапа многих двухкомпонентных систем могут быть значительно сложнее, чем рассмотренные выше. Это обусловлено рядом факторов: образованием химических соединений между компонентами смеси, частичным или безграничным смешиванием вещественное в твердом состоянии, возможностью полиморфных превращений в твердых фазах и ограниченной взаимной растворимостью в жидком состоянии. Эти усложненные диаграммы состояния будут рассмотрены далее.


Яндекс.Метрика
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии