ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Геометрическое изображение изотермы и его анализ из "Теоретические основы процессов переработки металлургического сырья " На основе практического использования свойств взаимных пар организовано значительное количество технологических процессов. [c.150] Так же, как и для систем, образованных тремя одноионными солями, на диаграмме четырехкомпонентной системы нельзя изобразить зависимость какого-либо свойства от всех независимых параметров в реально существующем трехмерном пространстве. В этом случае на пространственных графиках изображают зависимость свойств системы от ее состава при одном выбранном параметре (чаще всего при постоянной температуре). В этом случае строят изотерму в какой-либо пространственной фигуре. Объединив в одном чертеже набор проекций изотерм в интервале температур криогидратного превращения фаз и температуры кипения эвтонического раствора, можно получить политерму системы. [c.151] Наибольшее число фаз, возможное в системе фтах = +2. В этих условиях rt = 0. Следовательно, состав раствора, сосуществующего с пятью фазами — водяным паром и четырьмя солями, изобразится точкой. Она называется точкой инверсии. Выше точки (температуры) инверсии и ниже ее все шесть фаз не могут находиться в равновесии. [c.151] Для изображения взаимных пар предложено строить изотер му в правильной пирамиде, образованной четырьмя равносто ронними треугольниками солевой состав отражен в квадрате сторона которого равна стороне равностороннего треугольника Вершина пирамиды является фигуративной точкой чистой воды вершины солевого квадрата, так же как и нижние вершины правильных треугольников, соответствуют фигуративным точкам солей, образующих систему (В и С изображают катионы, а X и Y анионы, рис. 6-1). Ребра пирамиды, имеющие общую вершину А, представляют собой линии составов двухкомпонентных систем А — ВХ, А — BY, А — СХ, А — СУ. На этих линиях изотермической диаграммы и следует зафиксировать точки, определяющие составы насыщенных растворов солей СХ)р, (BY)p, Y)p, (ВХ)р при выбранной температуре. [c.151] На плоскости квадрата солевого состава находятся фигуративные точки смесей солей, образующих систему. Нетрудно заметить, что каждая сторона квадрата — линия состава двух одноионных солей, например ВХ—СХ, СХ— Y, одновременно она является линией, характеризующей состав одного из четырех ионов системы. [c.152] Как было указано, любая фигуративная точка системы на диаграмме может быть изображена тремя координатами. На рис. 6-1 дана схема построения фигуративной точки раствора системы BX- - Y X- -BY. От вершины воды А в сторону вершины В откладывают содержание соли в растворе, например ВХ (см. рис. 6-1), к концу отрезка Ьх достраиваются два других отрезка в любом порядке, однако величина их должна быть равна концентрациям солей в растворе в выбранном масштабе. Эти отрезки достраивают параллельно ребру, которое соответствует концентрации соли в воде. Так, отрезки сх и су представляет собой соответствующие концентрации солей в воде (см. рис. 6-1). [c.153] Построенная таким образом изотерма системы принимает вид, изображенный на рис. 6-2, а. [c.153] Объем A(BX)pei BY)pe2 Y)pe3 X)peiEiE2, лежащий выше поверхности насыщения, изображает составы ненасыщенных растворов. Число степеней свободы п=5—2 = 3 (ф = водяной п ар+р аствор = 2). [c.153] Растворимость солей в воде при выбранной температуре изображается фигуративными точками (ВХ)р, (BY)p, (СХ)р и ( Y)p, которые принадлежат одновременно двум изотермам растворимости соли (например, в соседних трехкомпонентных системах (первая и четвертая) и находятся на поверхностях, изображающих составы растворов, насыщенных одной солью в четырехкомпонентной системе. Число степеней свободы п= (4-f -fl)—3 = 2 (ф = водяной пар-fраствор + соль ВХ). [c.153] Линии (ВХ)рв1 и (BY)pei в системе (ВХ) — (BY)—А являются геометрическим местом фигуративных точек, изображающих (на изотерме ограничивающих трехкомпонентных систем) область сосуществования твердой соли (фигуративная точка ВХ) с растворами (BX)p6i и соли BY с насыщенными растворами, изображаемыми линией (BY)pei. [c.153] Соответствующие линии имеются на изотермах и других ограничивающих систем они показывают на гранях составы насыщенных растворов, сосуществующих с одной твердой солью. [c.153] Внутрь тела пирамиды, как указывалось выше, геометрические образы с плоскостей ограничивающих систем войдут с большим на единицу числом степеней свободы. Так, линия (ВХ)рв1 в пирамиде, трансформировавшись в поверхность (BX)peiEte4, является геометрическим местом фигуративных точек составов, насыщенных растворов, которые находятся в равновесии с твердой солью ВХ (рис. 6-2,6). [c.153] Нонвариантные точки на изотермах ограничивающих трехкомпонентных систем помечены точкой е — в системе ВХ— BY—А, точкой б2 — в системе BY— Y—A, точкой e% — в системе Y— X—А и С4 — в системе СХ—ВХ—А. [c.154] Минимальное число поверхностей, образующих при пересе- чении точку, равно трем. Таким образом, выше и ниже температуры инверсии на диаграммах взаимных пар (где солевой со-.став изображается четырьмя солями) число точек пересечения поверхностей будет равно числу сочетаний из четырех по три, т. е. четырем. Опыт показывает, что выше точки инверсии имеются две точки и ниже точки инверсии их две. В рассматриваемом случае это точки Ei и 2. Число степеней свободы п= = 5—5 = 0 [ф = водяной пар-1-раствор и+( -6Х)т+(ВУ)т+ + (СХ)т = 5], см. рис. 6-2, г. [c.154] Аналогичное положение нонвариантной точки 2, находящейся в равновесии с тремя солями BY, СХ и СУ (рис. 6-2, й). Линия Е1Е2, ограниченная двумя нонвариантными точками, изображает состав растворов, равновесных с двумя солями Y я СХ. [c.154] Точка инверсии является границей двух интервалов превращения, при температуре инверсии течения реакции направлено как вправо, так и влево, т. е. оба направления являются равноправными. [c.154] Выше температуры (точки) инверсии преобладает направление в сторону образования солей BY и СХ. Ниже температуры инверсии соли BY я СХ будут взаимодействовать с образованием солей ВХ и Y. Это означает, что существует интервал превращений (определяемый значениями независимых параметров системы), внутри которого невозможно приготовить раствор, насыщенный двумя солями ВХ Y, несмотря на то, что (ОНИ являются стабильными при выбранных условиях. [c.154] Ниже точки (температуры) инверсии такой парой солей будет BX+ Y. [c.154] Процессы растворения также подчиняются рассмотренным выше закономерностям. Существует интервал параметров системы, внутри которого при растворении солей, стабильных при выбранных температуре и давлении, нельзя получить насыщенные ими растворы. В рассматриваемом случае при температурах выше и растворы состава Е1—Е2 (см. рис. 6-17) могут быть насыщены растворяемыми солями ВХ и Y в твердую фазу будут осаждаться соли BY и СХ. [c.155] Вернуться к основной статье