Bài giảng Giản đồ pha - Chương 2: Giản đồ nóng chảy của các hệ bậc 2 ngưng kết cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm về hệ bậc 2 ngưng kết có chứa pha rắn và giản đồ nóng chảy, giản đồ nóng chảy hệ tạo thành dung dịch rắn liên tục, giản đồ nóng chảy hệ tạo thành hỗn hợp Ơtecti đơn giản, giản đồ nóng chảy hệ tạo thành hợp chất hóa học,... Mời các bạn cùng tham khảo.
CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT KHÁI NIỆM VỀ HỆ BẬC NGƯNG KẾT CÓ CHỨA PHA RẮN VÀ GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY 1.1 Khái niệm chung hệ bậc Hệ bậc hệ gồm cấu tử Bao gồm: hệ lỏng – lỏng; hệ rắn–hơi; hệ rắn–lỏng; hệ rắn–rắn; hệ lỏng–hơi Biểu thức quy tắc pha có dạng: T = – P + = – P Thành phần hệ bậc biểu diễn: lượng cấu tử lượng định cấu tử Ví dụ: g/100g; số mol/1000mol…hoặc % khối lượng, % mol (nguyên tử, phân tử)… Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT 1.2 Khái niệm hệ bậc ngưng kết có chứa pha rắn giản đồ nóng chảy Là hệ q trình hóa học thường xảy điều kiện áp suất thực tế khơng thay đổi (thường áp suất khí quyển) Tính chất vật lý sử dụng: nhiệt độ nóng chảy Thơng số trạng thái: thành phần cấu tử nhiệt độ Giản đồ trạng thái gọi giản đồ nóng chảy biểu diễn tọa độ mặt phẳng Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT Quy tắc pha trường hợp có dạng: T=2–P+1=3–P Khi Tmin = Pmax = 3; Khi Pmin = Tmax = 1.3 Phương pháp biểu diễn xây dựng giản đồ nóng chảy hệ bậc a Phương pháp biểu diễn Biểu diễn hệ tọa độ mặt phẳng, đó: • Trục hoành biểu diễn thành phần hỗn hợp (trục thành phần) • Trục tung biểu diễn nhiệt độ (trục nhiệt độ) Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT to TA TB P TP A 20 40 60 80 100 B % Khối lượng B % Khối lượng A Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT b Phương pháp thực nghiệm xây dựng giản đồ nóng chảy Phương pháp để xây dựng giản đồ nóng chảy phân tích nhiệt Cơ sở phương pháp: - Xây dựng đường cong nguội nóng chảy hỗn hợp hệ khảo sát - Từ số liệu thu xây đường cong xây dựng giản đồ nóng chảy hệ khảo sát Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT t o L L L L+R L+R L+R1 R R (1) (2) L+R 1+R2 R + R (3) Thời gian Đường cong nguội (1) – chất ngun chất; (2) – dung dịch rắn liên tục; (3) – hỗn hợp học gồm cấu tử Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT t L L+A o TA A x1 x L C L L L L+A C E x3 x x B A L+A+B L+B L+A+B L+A L+A+B A+B A+B L+A +B A+B A+B Ngồi phương pháp phân tích nhiệt người ta dùng thêm phương pháp vi cấu trúc phân tích cấu trúc tia X kết hợp khảo sát để tăng độ xác xây dựng giản đồ nóng chảy Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT 1.4 Quy tắc đòn bẩy Khi trộn lẫn m phần khối lượng hỗn hợp có thành phần biểu diễn điểm M với n phần khối lượng hỗn hợp có thành phần biểu diễn điểm N thành phần hỗn hợp tổng cộng biểu diễn điểm P chia đoạn thẳng MN theo tỉ lệ sau: t o A M P N xM xP xN B %B Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT Từ quy tắc đòn bẩy rút ra: Khi từ hệ toàn phần tách thành hệ riêng phần nằm cân với nhiệt độ định điểm biểu diễn hệ toàn phần hệ riêng phần phải nằm đường thẳng, điểm biểu diễn hệ toàn phần phải nằm điểm biểu diễn hệ riêng phần chia đường thẳng thành phần theo tỉ lệ định Để xác định tỉ lệ khối lượng khối lượng tuyệt đối pha tạo thành cần đo chiều dài đoạn thẳng phân chia nói dùng quy tắc địn bẩy tính tốn Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT 1.5 Các loại hệ bậc ngưng kết (có chứa pha rắn) Hệ tạo thành dung dịch rắn liên tục (loại I) Hệ tạo thành hỗn hợp ơtecti đơn giản (loại II) Hệ tạo thành hợp chất hóa học (loại III): Hệ tạo thành dung dịch rắn không liên tục (loại IV) Hệ phân lớp (loại V) Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 10 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT b Các yếu tố hình học Điểm to TB L Đường Vùng TA L C +A M F E L+ AmBn L+ AmBn D Giản đồ pha E A+A mB n A G L+B B+A mB n AmBn nvhoa102@yahoo.com B % 23 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT 4.2 Giản đồ nóng chảy hệ tạo thành hợp chất không tương hợp a Dạng giản đồ yếu tố hình học Hợp chất hóa học AmBn tạo thành bị phân hủy nóng chảy N to X L TA P L+A C M , L+B M D N L , Q L+AmBn E A+AmBn A TB A m Bn xE x P x N xM L+ B L+B+A mB n L+A mBn L+A+Am B n A+Am Bn B+AmBn B %B Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 24 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT Điểm cực đại ẩn M’ Điểm P Đường thẳng nằm ngang peritecti PMQ b Khảo sát trình kết tinh hỗn hợp N Hệ từ N Hệ từ 12 Hệ xảy P Hệ từ Hệ xảy E Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 25 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT c Tính tốn lượng pha tạo thành Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 26 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT GIẢN ĐỒ HỆ TẠO THÀNH DUNG DỊCH RẮN KHÔNG LIÊN TỤC Khi nóng chảy cấu tử A B hòa tan tạo thành dung dịch lỏng, kết tinh chúng hòa tan hạn chế vào tạo thành vài dãy dung dịch rắn 5.1 Trường hợp tạo thành ơtecti a Dạng giản đồ yếu tố hình học Điểm ơtecti E Đường cong Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 27 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT Vùng pha Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 28 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT b Khảo sát trình kết tinh Hỗn hợp M: Hỗn hợp N: Hệ từ M Hệ từ N Hệ từ Hệ từ Hệ từ Hệ nằm nguyên Hệ từ xM Hệ từ xN Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 29 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT c Tính tốn lượng pha tạo thành hệ N B, riêng E C Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 30 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT 5.2 Trường hợp tạo thành peritecti a Dạng giản đồ yếu tố hình học to TA N X M X 1" N M L L L+ L+ 3" C D P L+ L++ L+ L+ Giản đồ pha L++ 5' F xC x M L TB xD G xNx P nvhoa102@yahoo.com 31 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT Điểm peritecti P (hay điểm chuyển P) b Khảo sát trình kết tinh Hỗn hợp M: Hỗn hợp N: Hệ từ M Hệ từ N Hệ nằm nguyên Hệ từ Hệ từ xM Hệ nằm nguyên Hệ từ Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 32 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 33 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY HỆ PHÂN LỚP (Ở TRẠNG THÁI LỎNG) Các cấu tử hịa tan hạn chế vào nóng chảy Khi kết tinh, pha rắn tách cấu tử nguyên chất, hợp chất hóa học dung dịch rắn 6.1 Dạng giản đồ yếu tố hình học Đường cong lưỡng phân FKG (đường bảo hòa giới hạn) Điểm K đường cong gọi điểm tới hạn nhiệt độ tương ứng điểm K gọi nhiệt độ tới hạn Đường thẳng nằm ngang monotecti FGH Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 34 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 35 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT 6.2 Khảo sát trình kết tinh hỗn hợp M: Hệ từ M Hệ từ Hệ Hệ từ Hệ Hệ từ xM Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 36 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT Hình trang 34 Giản đồ pha nvhoa102@yahoo.com 37 ... ơtecti Giản đồ pha nvhoa1 02@ yahoo.com 20 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT Giản đồ pha nvhoa1 02@ yahoo.com 21 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT GIẢN ĐỒ NÓNG... Hệ từ Giản đồ pha nvhoa1 02@ yahoo.com 32 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT Giản đồ pha nvhoa1 02@ yahoo.com 33 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT GIẢN ĐỒ NÓNG... nvhoa1 02@ yahoo.com 12 CHƯƠNG – GIẢN ĐỒ NÓNG CHẢY CỦA CÁC HỆ BẬC NGƯNG KẾT 2. 2 Dạng giản đồ yếu tố hình học a Dạng giản đồ b Các yếu tố hình học: Đường cong; Vùng pha to M x L T2 A Giản đồ pha 3'' TA TB 2'' '' L+