ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Характеристика систем на основе правила фаз из "Переработка природных солей и рассолов" Правило фаз — основной закон, определяющий сосуществование фаз в гетерогенной системе. На его основе производят классификацию систем и определяют возможные пределы произвольного варьирования условий, в которых число и природа фаз не меняются. [c.8] Условимся, что под системой мы понимаем ограниченную от окружающей среды мысленными или физическими границами совокупность всех веществ, между которыми происходит массо- и теплообмен. Внутри гомогенной системы отсутствуют физические границы раздела (однофазная система). Гетерогенная система состоит из нескольких фаз, имеющих границы раздела. Каждая фаза характеризуется одинаковыми составом и свойствами по всему объему. Любая система построена компонентами, способными существовать как в данной системе, так и вне ее. Число компонентов данной системы равно. минимальному числу веществ, достаточному для образования всех ее фаз. Число независимых компонентов равно общему числу компонентов за вычетом числа связей между ними. [c.8] Таким образом, рассматривая образование различных фаз в водно-солевых системах и используя различные температурные условия, необходимо учитывать ограниченность числа сосуществующих фаз, а также допустимое число факторов, которые могут менять свое значение. [c.8] С позиции правила фаз системы подразделяют на группы по числу фаз в них (одно-, двухфазные и т. д.), по числу компонентов, которое необходимо для их образования (одно-, двух-, трехкомпонентные и т. д.), по числу степеней свободы (нон-, MOHO-, дивариантные и т. д.). Выбор основной классификации обычно связан с конкретной отраслью науки, в которой используют правило фаз. В физической хи.мии водно-солевых систем исторически сложилось разделение по числу компонентов, а внутри группы — по природе катионов. По этому принципу построены все справочники по растворимости водно-солевых систем, а также специальные руководства по физико-химическому анализу галургических систем. [c.8] Двухкомпонентная система, состоящая из воды и одной соли, наиболее проста. Она интересна как приближение к реальной галургической системе, в которой количество солей-примесей настолько мало, что им можно пренебречь. Характеристика такой системы дает граничные условия по температуре и концентрации для кристаллизации одной фазы (обычно интерес представляют кристаллы соли), а также температуру и состав жидкой фазы в нонвариантной системе. Как известно, ряд солей образует кристаллогидраты различного состава. [c.9] В этом случае число возможных твердых фаз больше единицы, но одновременно в нонвариантной системе могут существовать в равновесии с жидкой фазой только две твердые. Таким образом, в двухкомпонентной системе такого типа должно существовать несколько нонвариантных состояний с различной комбинацией твердых фаз. [c.9] Аналогично можно рассмотреть возможности распределения и сосуществования фаз в системах с большим числом компонентов. Вхождение двух и более солей в качестве независимых компонентов может привести к образованию фаз, состоящих из кристаллов двойных и тройных солей и их кристаллогидратов. Однако это не приводит к увеличению числа независимых компонентов, так как образование этих сложных по составу фаз можно выразить уравнением реакции (уравнением связи). Но, как и в двухкомпонентной системе, появление подобных кристаллов увеличивает число нонвариантных, а также моно-, дивариантных состояний и т. д. Системы становятся более сложными с точки зрения определения природы и количества различных фаз. [c.9] В ряде случаев галурги сталкиваются с образованием нестабильных (метастабильных) фаз, что соответствует неравновесному состоянию системы, не подчиняющемуся правилу фаз, т. е. в этом состоянии число фаз может быть больше, чем в равновесном. Следует принять во внимание, что такое состояние практически невоспроизводимо, а будучи осуществлено в любой момент может перейти в стабильное равновесное состояние с соответствующим превращением фаз. [c.9] Курнаков, разрабатывая теоретические основы физико-хи.мического анализа, сформулировал два фундаментальных закона, столь же важных как и правило фаз. [c.9] Первый закон (принцип непрерывности) гласит, что при непрерывном изменении параметров, определяющих систему, свойства отдельных фаз, а также всей системы в целом, изменяются непрерывно и монотонно при условии сохранения числа и природы фаз. [c.10] В качестве свойств системы можно использовать теплоемкость, электропроводность, давление пара, энтальпию, временное изменение температуры, изменение концентраций или соотнощений концентраций ионов в жидкой фазе водно-солевой системы. Этот последний параметр оказался наиболее плодотворным при изучении галургических систем и остается широко распространенным в настоящее время. [c.10] Второй закон (принцип соответствия) формулирует основное положение, позволяющее применять элементы геометрии многомерного пространства для отображения свойств многокомпонентных систем, в том числе интересных для галургических производств. Согласно этому принципу, каждому комплексу, входящему в данную равновесную систему, соответствует определенный геометрический образ. [c.10] Для водно-солевых систем наибольшее значение имеет отображение изменения растворимости отдельных компонентов и природы твердых фаз. При этом необходимо иметь геометрический образ, дающий не только качественную, но и количественную картину. Принцип соответствия требует, чтобы геометрическое отображение однозначно характеризовало каждую единичную солевую систему (иначе говоря, каждое равновесное состояние данной системы). [c.10] Вернуться к основной статье