Диаграмма состояния серы

Если твердое вещество может образовывать несколько кристаллических модификаций, то на диаграмме состояния можно различить фазовые переходы, когда одна кристаллическая модификация при изменении внешних условий, например, температуры, переходит в другую кристаллическую модификацию и при восстановлении прежних условий возвращается в первоначальную форму. Примером такого превращения может служить переход ромбической серы в моноклинную и обратно.

Рис.3.5. Диаграмма состояния серы.

Сера может находиться в четырех модификациях: парообразной, жидкой и двух кристаллических, условия существования которых приведены на диаграмме состояния серы (рис.3.5). На диаграмме имеются четыре области, отвечающие устойчивому существованию четырех фаз серы и четыре тройные точки. В точке А ромбическая сера превращается в моноклинную, в равновесии находится три фазы: сера ромбическая, сера моноклинная

и сера парообразная, число степеней свободы равно С = 3 - 3= 0.

В точке С моноклинная сера плавится, здесь осуществляется безвариантное равновесие трех фаз серы: жидкой, моноклинной и парообразной. В точке В в равновесии с жидкой серой находятся две ее кристаллические модификации: ромбическая и моноклинная, число степеней свободы равно С = 3 - 3= 0. В точке О сосуществуют перегретая ромбическая сера (кривая ОВ), переохлажденная жидкая сера (кривая ОС), и парообразная сера (кривая АО), давление пара которой выше давления пара, равновесного с моноклинной серой (кривая АС). Такой пар будет пересыщенным относительно пара, равновесного с серой моноклинной. В точке О три неустойчивые фазы образую метастабильную, неустойчивую систему.

Кривая АВ показывает, как изменяется температура превращения ромбической серы в моноклинную с изменением давления. Кривая CВ характеризует изменение температуры плавления моноклинной серы с изменением давления, кривая CВ имеет наклон вправо, то есть с повышением давления температура плавления моноклинной серы увеличивается. Кривые AD, AC и CE характеризуют равновесия: переход ромбической серы в парообразную, моноклинной серы в парообразную и жидкой серы в парообразную. Кривые АО, ОС и ОВ относятся к метастабильным равновесиям. При давлении больше, чем в точке В сера ромбическая при нагревании превращается в жидкую серу, минуя фазу серы моноклинной, которая является устойчивой только в области АВС.