ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Геометрический метод исследования химических превращеХарактеристика систем на основе правила фаз из "Галургия " В 30-х годах Н. С. Курнаков развивает и всесторонне обосновывает физико-химический анализ, как особый раздел общей химии. Ниже приведены наиболее важные, яркие по форме и глубокие по содержанию положения автора теории, которые в большинстве случаев не нуждаются в комментариях. Относительно нового раздела общей химии говорится Наиболее характерной его особенностью нужно считать приложение геометрического метода к изучению соотношений между составом и свойствами равновесных систем [1, стр. 12]. [c.20] В отличие от обычного применяемого препаративного пути физико-химический анализ изучает не отдельные тела, а свойства полной равновесной системы, составленной из определенного числа компонентов. Получаемая при этом диаграмма состав—свойство представляет графическое изображение той сложной функции, которая определяет отношение между составом и свойствами однородных тел или фаз, образующихся в системе. Не зная в большинстве случаев алгебраического уравнения этой функции, мы можем выразить точно, графическим путем, взаимные соотношения состава и свойств, и притом не только качественно, но и количественно [1, стр. 64]. [c.20] ЖИДКИХ И твердых растворов, находят себе точное и определенное отражение в том геометрическом комплексе линий, поверхностей и точек, который образует химическую диаграмму. Обратно, по геометрическим изменениям в строении комплекса получается возможность делать заключения о соответственных химических взаимодействиях между веществами данной системы. Это дает нам право говорить об общем геометрическом методе изучения превращений веществ [1, стр. 81]. [c.21] По определению Ф. Энгельса ( Диалектика природы ), химию можно назвать наукой о качественных изменениях тел, происходящих под влиянием количественного изменения состава . Нетрудно видеть, как отмечают В. Я. Аносов и С. А. Погодин [2, стр. 14], что физико-химический анализ преследует ту же цель, которая составляет главную задачу химии, а именно — установление химической природы и границ существования различных фаз в системах. [c.21] К сожалению, эти замечательные высказывания М. В. Ломоносова, сохранившиеся в рукописях до 1904 г., не оказали непосредственного влияния на развитие науки [2, стр. 21 ]. [c.21] Первые исследования растворимости солей в воде при разных температурах были выполнены М. В. Ломоносовым (около 1755 г.) и Гей-Люссаком (1819 г.). Последний представил свои данные на диаграмме растворимости. [c.21] По указанию Курнакова Союз геометрии с химией был заключен еще в конце ХУП века на почве личной дружбы двух великих представителей этих наук — Монжа и Бертолле и оказал свое влияние на развитие химических воззрений [1, стр. 62]. [c.21] Современный этап развития физико-химического анализа начинается с классических мемуаров Дж. В. Гиббса, опубликованных в 1873—1878 гг. в трудах Коннектикутской академии. Замечательные идеи Гиббса и его правило фаз оказали весьма благотворное влияние на последующие экспериментальные исследования Ван-дер-Ваальса, Розебума и других ученых. Правило фаз Гиббса внесло простоту и единство в сложную область химических превращений и позволило найти рациональную классификацию систем и их наглядное графическое изображение. [c.21] Большой научный вклад в физико-химический анализ внес Вант-Гофф но вопросу сочетания химии с геометрией [1, стр. 197]. Он разработал ряд оригинальных приемов построения химических диаграмм для многокомпонентных систем. Вместе со своими учениками Вант-Гофф в период 1897—1911 гг. осуществил многочисленные классические исследования по водно-солевым равновесиям применительно к солям Стассфуртского месторождения. Аналогичные физико-химические исследования, связанные с освоением соляных богатств Крыма, Кара-Богаз-Гола, Соликамска и Западной Сибири, проводились с 1915 г. Н. С. Курнаковым и его учениками. [c.22] Курнаков основал учение о сингулярных точках (1912, 1922 гг.) и положил начало геометрии химической диаграммы [2, стр. 28]. Метрику химической диаграммы разработал И. Н. Степанов (1936 г.). [c.22] В 1928 г. И. С. Курнаков [1, стр. 81] сформулировал 10 следующих основных методов физико-химического анализа 1) термические методы (растворимость, термический анализ, калориметрия и др.) 2) время превращений (скорость кристаллизации и химических реакций) 3) электрический анализ (электропроводность, электродвижущая сила и др.) 4) оптический анализ (рефрактометрия, ноляриметрия и др.) 5) микроструктура 6) рентгенография 7) волюметрический анализ (плотность и др.) 8) молекулярное сцепление (вискозиметрия, твердость, давление истечения и др.) 9) магнитный анализ 10) тензиметрический анализ (давление паров, температуры кипения и др.). Говоря об их взаимосвязи, Н. С. Курнаков пишет Замечательно, что между многими отдельными группами свойств, например, между температурой t, упругостью р, электродвижущей силой л, существует внутренняя связь, которая обусловливает общность геометрического строения соответствующих диаграмм х, t), х, р), х, л) и облегчает их сравнительное изучение 1, стр. 80]. [c.22] В настоящее время в арсенале физико-химического анализа имеется более 30 различных физических и физико-химических свойств. [c.22] Одно тело или совокупность нескольких тел, между которыми возможны тепло- и массообмен, называют термодинамической или физико-химической системой (обычно применяют сокраш,енный термин — система) [3]. Например, вода и лед, взятые вместе представляют гетерогенную конденсированную систему, а по отдельности — гомогенные системы. [c.23] Физико-химические системы характеризуются числом и агрегатным состоянием фаз, числами компонентов и степеней свободы. [c.23] Фаза — совокупность гомогенных, одинаковых по химическому составу и физическому состоянию частей системы, отделенных от других фаз поверхностями раздела. При этом каждая фаза характеризуется индивидуальной зависимостью (уравнением фазы по Ван-дер-Ваальсу) термодинамических свойств от параметров состояния. Различают газообразные, жидкие и твердые фазы. [c.23] Система может содержать только одну газообразную фазу (пар или смесь газов, например, Н3О или NHg -f H l). Жидких фаз обычно бывает одна или две (при расслаивании растворов). Число твердых фаз в сложных системах зависит от числа компонентов. Среди последних встречаются простые, двойные, тройные соли и их всевозможные гидраты. Твердые фазы переменного состава (изоморфные смеси, металлические сплавы, стекла) называют твердыми растворами. [c.23] Установлено, что образование твердых растворов солей сопровождается изменением физических свойств исходных веществ [2, стр. 342]. Для их образования, по указанию Гольдшмидта, необходимы следующие условия 1) аналогия химических формул 2) равенство зарядов изоморфных ионов 3) сходство радиусов и степени поляризации обоих ионов 4) аналогия в симметрии и размерах кристаллических ячеек [2, стр. 314]. [c.23] Кристаллы, в которых соотношение между изоморфными веществами (например, КС1 и КВг) может непрерывно изменяться в про--цессе формирования от центра к граням, относятся к отдельным фазам. [c.23] Известно мнемоническое правило, согласно которому компонент-ность водных растворов электролитов определяется только числом различных ионов. Например, растворы, содержащие ионы Na , К +, Mg + СГ или Na +, Mg 1 С1 , S0 , относятся к четырехкомпонентным системам. [c.24] Вернуться к основной статье