Однокомпонентные системы. Диаграммы состояния

В однокомпонентных системах отдельные фазы представляют собой одно и то же вещество в различных агрегатных состояниях. Если вещество образует различные кристаллические модификации (аллотропы), то каждая из них является отдельной фазой, устойчивой в определенных интервалах температуры и давления. Для таких систем V = 1 – P + 2 = 3 – P. Одновременно сосуществующее число фаз может быть 1, 2, 3. То есть, ни одно из индивидуальных веществ не может образовывать равновесную систему, состоящую более, чем из трех фаз! Этот вывод подтверждают все известные экспериментальные данные.

В общем случае нам неизвестен вид уравнений состояния различных фаз, поэтому единственной возможностью найти зависимость между значениями переменных, определяющих состояние системы, остается метод непосредственных измерений температуры, давления, концентрации и объема компонентов равновесных систем. Полученные данные используются для построения диаграмм состояния – графического выражения искомых закономерностей. Если на диаграмме состояния указаны фазы системы, то такая диаграмма называется фазовой диаграммой.

Метод физико-химического анализа всегда приводит к диаграмме – геометрическому образу отношений состав – свойство системы. Химические диаграммы представляют собой геометрические фигуры – комплекс точек, линий, поверхностей, объемов. Исследование геометрических образов дает повод к раскрытию физико-химических связей. Так, именно геометрический метод позволил выделить общие свойства диаграмм – принципы непрерывности и соответствия (Н.С. Курнаков):

При непрерывном изменении параметров, выражающих состояние системы, свойства отдельных фаз ее изменяются непрерывно, свойства системы в целом изменяются также непрерывно при условии, что не возникают новые фазы и не исчезают старые.

Если на диаграммах появляются точки (минимумы, максимумы, точки перегиба, эвтонические), обладающие какой-либо особенностью по сравнению с соседними, их называют замечательными или сингулярными точками. Важнейшим свойством этих точек является то, что при изменении условий равновесия системы отвечающий им состав не меняется.