Фазовая диаграмма бинарной системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твердом состоянии

Рис. 8 - 10. Диаграмма системы температура - состав для компонентов, неограниченно растворимых в жидком и твердом состоянии (P=const).

Фазовые диаграммы такого типа подобны фазовым диаграммам для систем, составленных из жидкостей с неограниченной растворимостью друг в друге и пара (рис. 8 - 10). Подобие обусловлено тем, что и в первом и во втором случае состав обеих фаз изменяется непрерывно.

Температуры плавления чистых веществ равны и .

При высоких температурах система является гомогенным раствором и имеет две степени свободы. Охлаждение раствора от точки a приводит кпоявлению первых частиц твердого вещества. Состав первой частицы твердого вещества отличается от состава жидкости. В этом случае можно воспользоваться правилом, подобным первому закону Коновалова:

Состав жидкого раствора, равновесного с твердым раствором, богаче тем компонентом, добавление которого понижает температуру системы.

Для доказательства этого утверждения можно использовать уравнение Гиббса - Дюгема.

Вновь обратимся к диаграмме (рис. 8 - 10). Отметим точку начала кристаллизации b₁,а состав первого кристаллика - c₁.

Далее, взяв жидкий раствор в точке a₂, получим в начале кристаллизации первую частицу твердого вещества, состав которого определяется точкой c₂.

Соединив точки начала кристаллизации, получим линию твердого вещества. Линия твердого вещества соединяет точки, определяющие состав кристаллов твердого вещества. Между линиями твердого вещества и жидкости существует двухфазная область. Состав фаз в точке k между этими линиями найдем, проведя горизонтальную линию. Точка пересечения ее с линией жидкости b_х характеризует состав жидкости, а точка пересечения с линией твердого вещества c_x - состав твердого вещества. Относительное количество вещества в фазах устанавливается по правилу рычага.

Подобие между фазовыми диаграммами жидкость - пар и твердое вещество - жидкость для неограниченно растворимых веществ в обеих фазах простирается столь далеко, что в диаграммах твердое вещество - жидкость возможны экстремумы, причем в точках экстремума состав твердого вещества и жидкости совпадает.