Физико-химический анализ. Фазовые диаграммы

Изучение зависимости свойств многокомпонентных систем и их фазового состава от внешних факторов производится при помощи физико-химического анализа. Он заключается в изучении фазовых равновесий с помощью диаграмм состояния (фазовых диаграмм), на которых графически изображается состояние гетерогенных систем. (Понятие «физико-химический анализ» не следует путать с понятием «физико-химические методы анализа», которое применяется по отношению к аналитическим методам, связанным с использованием различных приборов - спектрофотометров, поляриметров, фотоколориметров и др.).

В основе физико-химического анализа лежат принципы непрерывности и соответствия, введённые Н.С.Курнаковым (1893 - 1902). Согласно принципу непрерывностипри непрерывном изменении параметров, определяющих состояние системы (давление, температура, концентрация компонентов), свойства её отдельных фаз изменяются также непрерывно до тех пор, пока не изменится число или характер фаз. При появлении новых фаз или исчезновении существующих свойства системы изменяются скачком.

Согласно принципу соответствиякаждой фазе или каждой совокупности равновесных фаз на диаграмме состояния соответствует опреде­лён­ный геометрический образ.

Диаграмма состояния(иначе - фазовая диаграмма) - это графическое изображение всех возможных фазовых состояний термодинамической системы в пространстве основных параметров состояния – температуры и давления (а для многокомпонентных систем и состава). На диаграммах состояния отображаются линии равновесия, разделяющие фазовые поля. Каждому реально существую­щему состоянию системы на диаграмме состояния отвечает определённая точка, называемая фигуративной. Если фигуративная точка находится внутри какого-либо фазового поля, это означает, что система, параметры которой соответствуют координатам фигуративной точки, находится в гомогенном (твёрдом, жидком или газообразном) состоянии. Если фигуративная точка находится на линии равновесия, то это значит, что при заданных её координатами параметрах система находится в гетерогенном состоянии, то есть в ней одновременно существуют в равновесии две фазы. В местах пересечения линий равновесия друг с другом имеются точки, отвечающие равновесию трёх или более фаз. В зависимости от вида диаграммы состояния эти точки носят различные названия, о которых будет сказано ниже.

Диаграмма состояния однокомпонентных систем обычно строится на плоскости в координатах давление - температура.