ДИАГРА́ММА СОСТА́В – СВО́ЙСТВО

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 A_nB_m, по­ло­же­ние син­гу­ляр­ной точ­ки оп­ре­де­ля­ет его со­став, и Д. c. – с. рас­па­да­ет­ся на две диа­грам­мы, от­ве­чаю­щие сис­те­мам А – A_nB_m и A_nB_m – 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.