ДИАГРА́ММА СОСТА́В – СВО́ЙСТВО
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ДИАГРА́ММА СОСТА́В – СВО́ЙСТВО, графическое изображение зависимости к.-л. физич. свойства (плотности, вязкости, коэф. преломления, электропроводности и др.) физико-химич. системы (чаще всего жидкого или твёрдого раствора) от её химич. состава. Обычно Д. с. – с. строят при постоянных значениях темп-ры и давления. Д. с. – с. двухкомпонентных (двойных, бинарных) систем изображают на плоскости: по оси абсцисс откладывают состав, по оси ординат – измеряемую величину свойства. Д. с. – с. трёхкомпонентных (тройных) систем трёхмерны. При их построении состав изображают в виде т. н. концентрационного треугольника: равностороннего (треугольник Гиббса) или (реже) прямоугольного (треугольник Розебома). Вершины треугольника соответствуют чистым компонентам, точки на сторонах треугольника и внутри него – составам двойных и тройных систем. На перпендикулярах к плоскости треугольника откладывают величину свойства. Полученное таким образом пространственное изображение поверхности свойства с целью его отображения на плоскости можно, как при построении географич. карт, рассечь несколькими горизонтальными плоскостями и нанести ортогональные проекции этих сечений на плоскость концентрационного треугольника.
Для выражения состава системы используют массовые, объёмные, мольные доли компонентов, реже – молярные концентрации. В простейших случаях удаётся теоретически определить, при каком способе выражения состава наблюдается линейная (аддитивная) зависимость значений выбранного свойства от состава. Так, для бинарных растворов, образующихся без изменения объёма, плотность $\rho$, как следует из соотношения $\rho=(m_\text{A}+m_\text{B})/(v_\text{A}+v_\text{B})$, где $m$ и $v$ – масса и объём компонентов системы А – В, является линейной функцией состава только при выражении последнего в объёмных долях. (Этот вывод распространяется и на многокомпонентные системы.) Для большинства свойств выбор рационального способа выражения состава неочевиден. При неаддитивной зависимости на кривой свойство – состав могут появиться экстремумы, точки перегиба и сингулярные точки (точки излома), в которых, независимо от способа выражения состава, происходит разрыв непрерывности первой производной свойства по составу. Появление сингулярной точки служит наиболее надёжным признаком образования компонентами системы устойчивого (недиссоциированного) химич. соединения AnBm, положение сингулярной точки определяет его состав, и Д. c. – с. распадается на две диаграммы, отвечающие системам А – AnBm и AnBm – В. Частичная диссоциация соединения может преобразовать сингулярную точку в экстремум или точку перегиба, но эти особые точки не являются обязательным признаком образования химич. соединения. Сингулярные точки на Д. с. – с. возникают также при переходе от гомогенной (однородной) системы к гетерогенной, что позволяет использовать их при построении фазовых диаграмм, особенно в случае систем, компоненты которых образуют твёрдые растворы.
Наиболее широко с помощью Д. с. – с. изучают системы в равновесном состоянии: процессы образования и распада разл. гомо- и гетероассоциатов (сольватов, гидратов, комплексов) в жидких растворах, образования и распада ионных пар, образования интерметаллич. соединений в сплавах металлов, химич. реакции замещения и др. Характер изучаемого процесса определяет выбор измеряемого свойства: о распаде ионных пар в растворе неэлектролитов правильнее всего судить по значениям электропроводности, а об образовании или разрыве химич. связей – по данным молекулярной оптич. спектроскопии или ЯМР. Для определения состава и устойчивости соединений, образуемых двумя веществами, часто изучают свойство (напр., оптич. плотность при определённой длине волны) серии их растворов в инертном растворителе при постоянной сумме молярных концентраций исходных веществ – метод Остромысленского – Жоба (метод изомолярных серий).
Д. с. – с. применяют в металлургии, галургии, при разделении смесей органич. веществ и в др. областях науки и технологии для суждения об особенностях взаимодействия компонентов, при построении фазовых диаграмм, а также в аналитич. целях. См. также Физико-химический анализ.