ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ

Исследовательскими работами В. Яндера, А. С. Бережного, Н. А. Торопова и других показано, что важной особенностью многих твердофазовых взаимодействий является ступенчатое протекание процесса. Если при содействии меж реагентами может появляться не одно, а несколько соединений, то процесс образования конечного продукта проходит через ряд стадий, при этом последовательность образования промежных товаров не находится в ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ зависимости от соотношения меж реагентами в начальной консистенции.

Бессчетные экспериментальные исследования твердофазового синтеза на техническом уровне принципиальных силикатов, алюминатов, ферритов двухвалентных металлов проявили, что даже в простых бинарных системах типа МеО—Si02, МеО—А1203, МеО—Fe203 синтез протекает через несколько стадий.

Главные стадии процесса образования метасиликата кальция представлены ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ на рис. 82. Из рисунка видно, что при содействии кремнезема с оксидом кальция, взятых в соотношении 1 : 1, сначала появляется ортосиликат кальция, вместе с которым в предстоящем появляется и пиросиликат кальция. Только на следующих стадиях начинается энергичное образование метасиликата кальция, состав которого отвечает соотношению компонент в начальной консистенции.

Количественное изменение состава фаз в ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ консистенции CaO+Si02 (1:1) при 1200°С и различной длительности экспозиции иллюстрирует рис. 83. Из рисунка вытекает последующая стадийность процесса образования метасиликата кальция:

2CaO + SiO2=Ca2Si04

ЗСаО + 2Si02=Ca3Si207

Ca2Si04 + Si02=2CaSi03

Ca3Si207 + Si02=3CaSi03

Схожая картина наблюдается и при содействии кремнезема с оксидом магния. Метасиликат появляется ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ за счет реакции меж ортосиликатом магния и лишним кремнеземом:

2MgO + Si02=Mg2Si04

Mg2Si04 + Si02=2MgSi03

Еще больше сложным является механизм хим перевоплощений в консистенциях, содержащих три и поболее компонент. К примеру, схема образования кальциевой разновидности полевых шпатов — анортита CaO-Al203-2Si02, имеющегося в качестве самостоятельной фазы ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ в системе СаО—А1203—Si02, при синтезе из оксидов включает последующие этапы взаимодействия и отдельные стадии:

mСаО+ nА1203= mСа0∙n А1203

Обычно, соотношение СаО и А1203 в первично возникающей фазе отвечает алюминату СаО-А1203:

2CaO + Si02=2CaO.Si02

т СаО + п А1203 + Si02= 2CaO∙Si02 + СаО∙А!203

2CaO-Si02 + А1203-*СаО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ-А1203 + CaO-Si02

СаО.А1203 + CaO-Si02-*2CaO.Al203.Si02

2CaO-A!203.Si02 + 2Si02-*CaO-Al203-2Si02 + CaO.Si02

Рассмотренный очень непростой ход реакций твердофазового взаимодействия затрудняет математическое описание их кинетики. Вследствие этого по сей день при описании кинетики твердофазового взаимодействия употребляют нередко полуэмпирические зависимости, очень приближенно описывающие ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ кинетику взаимодействия тех либо других определенных сочетаний жестких веществ.

2). Правило фаз Гиббса. формулировка правила; понятия: фаза, независящий компонент, степень свободы, вариантность системы, сбалансированное состояние. Особенность внедрения правила фаз к силикатным системам.

-Число степеней свободы сбалансированной системы равно числу независящих компонент плюс число наружных характеристик, влияющих на состояние системы ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ, минус число фаз в системе. Уравнение

является общим математическим выражением правила фаз: f=K+m-P

-Фазойименуется часть либо совокупа гомогенных частей системы, отделенных от других частей системы поверхностью раздела и характеризующихся в отсутствие наружного поля сил схожими во всех собственных точках составом

и качествами.

Главным признаком фаз является их особенность, связанная с ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ различием в их хим природе и структуре. Эта особенности проявляется в том, что любая фаза обладает свои ми термодинамическими качествами и собственной, присущей только ей зависимостью этих параметров от характеристик состояния.

- Обыкновенные либо сложные вещества, меньшее число которых нужно и довольно для образования всех вероятных фаз данной системы, находящейся в ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ равновесии, именуются независящими компонентами системы. В общем случае число независящих компонент К системы определяется по -формуле

К=К0-n,

где Ко — общее число соединений, имеющихся в системе; п — число независящих уравнений, при помощи которых можно связать концентрации веществ, составляющих фазы системы .

-Термодинамическими степенями свободы f именуются независящие пара метры системы находящейся ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ в равновесии, изменение которых в определенных границах не вызывает нарушения фазового равновесия, т. е. не приводит к изменению природы и числа имеющихся фаз.

Таким макаром, степени свободы — это такие независящие переменные характеристики, которые в узнаваемых границах можно произвольно поменять, не вызывая исчезновения одних и образование других фаз ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ в системе. Число степеней свободы сбалансированной системы охарактеризовывает ее вариантность, зависимо от которой система может находиться в инвариантном (/=0), моновариантном (f=l), дивариантном (/==2) и т. д. состояниях. В инвариантном состоянии система не имеет степеней свободы, все ее характеристики (к примеру, темпера тура, давление, концентрация) фиксированы и ни какой-то из них не может ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ изменяться без нарушения равновесия, т. е. без исчезновения старенькых и возникновения новых фаз. Моновариантное состояния системы значит, что в неких границах можно произвольно изменять один параметр (все другие характеристики в согласовании с этим будут принимать строго определенные значения) без конфигурации числа и природы фаз, при дивариантном ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ состоянии системы можно изменять два параметра и т. д.

-Как понятно, традиционная термодинамика рассматривает только системы, находящиеся в сбалансированном состоянии.

Сбалансированным именуется такое состояние системы, которое характеризуется при неизменных наружных критериях неизменностью во времени термодинамических характеристик и отсутствием в системе потоков вещества и теплоты.Для устойчивого (размеренного) равновесия всякое нескончаемо маленькое воздействие ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ на систему вызывает только нескончаемо маленькое изменение ее состояния, но не может вызвать конечного конфигурации состояния. Таким макаром, для сбалансированных систем dG = 0 и d2G>0.

-Очень нередко для конденсированных систем давление может приниматься неизменным и не влияющим на состояние системы. Это справедливо, к примеру, для систем силикатных и ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ других тугоплавких соединений, владеющих очень малозначительной упругостью пара, и вообщем для систем, исследование которых проводится в открытых сосудах при атмосферном давлении. При всем этом в качестве наружного параметра будет выступать только температура и число т уменьшится на единицу, т. е. уравнение правила фаз приобретает вид

f=К+1-Р.

Билет №22

1). Механизм ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ процессов жид.ф. спекания, спекания за счет испарения-конденсации, за счет пластической деформации и обскурантистского спекания- Особенности спекания за счет процесса испарение-конденсация и условия, нужные для протекания этого вида спекания. Условия жидкостного спекания.

Жидкофазное спекание

Спекание с ролью водянистой фазы (расплава), образующейся в жестком зернистом теле за счет плавления относительно просто ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ плавких примесей, специально вводимых добавок (плавней) либо за счет появления эвтектик, очень всераспространено в технологии производства разных силикатных материалов. Можно выделить два вида жидкостного спекания: 1) когда при спекании взаимодействия водянистой и жесткой фаз не происходит; 2) когда такое взаимодействие происходит и проявляется в растворении жесткой фазы в расплаве. Строго говоря ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ, в реальных процессах силикатной технологии 1-ый вид фактически не встречается, так как в той либо другой степени водянистая фаза всегда ведет взаимодействие с жесткой. Но нередко это взаимодействие является маленьким и не оказывает влияние значительно на процесс

спекания. По этому поначалу подвергнется рассмотрению механизм жидкостного спекания без учета ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ взаимодействия расплава и жесткой фазы.

Представим для себя два жестких зерна (рис. 97), меж которыми находится прослойка воды. Когда зерна размещены близко друг к другу, место меж ними можно рассматривать как капилляр с находящейся в нем жидкостью. Если жидкость смачивает зерна (а не плохое смачивание — непременное условие жидкостного спекания), то в месте ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ перехода от зерна к зерну появляется вогнутый мениск воды с маленьким отрицательным радиусом кривизны г. Как понятно, на жидкость в капилляре за счет поверхностного натяжения действует капиллярное давление, которое всегда ориентировано в сторону центра кривизны (величина этого давления возможно окажется очень значимой, достигающей нескольких МПа). При ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ вогнутом мениске центр кривизны (точка О' на рис ) находится вне воды, потому капиллярное давление поднимает жидкость в капилляре, т. е. вытягивает жидкость из области контакта меж зернами в поры (место меж зернами), которые равномерно заполняются жидкостью. Лишнее капиллярное давление ∆р, вытягивающее жидкость из места меж зернами, можно оценить из выражения:

∆р ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТВЕРДОФАЗОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ=σ( 1/r -1/R)

где σ — поверхностное натяжение на границе жидкость — газ; г — радиус кривизны воды; R — радиус кривизны жесткой фазы (зерна).

Если воды довольно, этот процесс приводит к наполнению пор и стягиванию зернышек друг к другу (усадке), в итоге чего после остывания обжигаемого тела появляется уплотненная спекшаяся масса.


poslednie-vremena-pered-razdeleniem-polov.html
poslednij-brosok-na-sever-vnov-soglasilas-otvetit-na-naibolee-chasto-zadavaemie-voprosi.html
poslednij-den-priema-zayavok-i-statej-15-sentyabrya-2016-g.html