Диаграммы состояния позволяют определять число, химическую природу и состав фаз, границы существования фаз, характер взаимодействия компонентов и наличие вновь образующихся соединений. Строят их на основе соответствующих опытных данных, полученных различными методами - термическим, металлографическим, рентгеновским, дилатометрическим и т.д. Некоторым из этих методов посвящен настоящий раздел.
Вместе с тем диаграммы состояния позволяют феноменологически описать многие процессы, происходящие в многокомпонентных системах: плавление, кристаллизацию, испарение, конденсацию, разделение на компоненты. Ряд из этих процессов уже рассматривались в главе 7, феноменологию процессов разделения и очистки предстоит рассмотреть ниже.
§9.1. Термический анализ
Термическим анализом называется метод, основанный на снятии кривых охлаждения - зависимости температуры охлаждаемой системы от времени. Метод особенно широкое распространение получил после работ Н.С. Курнакова.
Построение диаграммы плавкости
Если смесь заданного состава расплавить, а затем медленно охлаждать, то при отсутствии фазовых изменений в системе ее температура будет понижаться с постоянной скоростью. При изменении фазового состояния системы, например при выделении твердой фазы из жидкости, переходе одной модификации в другую, на кривых охлаждения появляются изломы или горизонтальные участки. Для построения диаграммы состояния переносят все точки изломов и горизонтальные участки с кривых охлаждения на координатную сетку температура-состав,
а затем соединяют полученные точки. В зависимости от природы системы и ее состава кривые охлаждения имеют различный вид.
Рассмотрим кривые охлаждения системы, компоненты А и В которой нерастворимы в твердом состоянии (рис. 9.1). Кривые охлаждения проб разного состава обозначены римскими цифрами I, II, III, IV, V. Все пробы имеют одинаковые массы. Исходное состояние всех образцов обозначено цифрой 3.