Диаграмма состояния бинарных систем с образованием химического соединения с инконгруэнтной точкой плавления

Диаграммы состояния систем, в которых компоненты А и В образуют прочное химическое соединение АnBm, плавящееся без разложения (конгруэнтно) и не растворимое в компонентах А и В в твёрдом состоянии.

В ряде случаев компоненты А и В (H₂O и FeCl₃, волластонит (CaO·SiO₂) и алюминат кальция (CaO·Al₂O₃) и др.) образуют химические соединения А _n B _m, обладающие определёнными температурами плавления.

Точки плавления химических соединений, в которых состав твёрдой фазы одинаков с составом расплава, называется конгруэнтным. Такой точкой на диаграмме (рис. 15) является точка с. Пологий максимум в этой точке указывает на то, что химическое соединение частично диссоциирует при плавлении:

А _n B _m «nA + mB,

так что в расплаве левее линии сd могут появиться свободные частицы В, а правее – частицы А.

Итак, если соединение А _n B _m имеет определенную точку плавления и ведет себя как индивидуальное химическое соединение, то общая диаграмма состояния (рис. 15) как бы разделяется на две диаграммы:

а) первого типа – левее линии сd, относящаяся к системе А и А _n B _m (эвтектическая точка e ¢);

б) второго типа – правее линии сd, относящаяся к системе В и А _n B _m (эвтектич. точка e ¢¢).

Во многих случаях химическое соединение распадается до того, как будет достигнута его точка плавления. Плавление, при котором состав кристаллической фазы не совпадает с составом расплава, называется инконгруэнтным.

Рассмотрим диаграмму состояния системы кальцит – нефелин с инконгруэнтной точкой плавления (рис. 16). Линия dD отвечает составу образовавшегося химического соединения (канкринита). Участок пунктирной кривой edl практически неосуществим, так как при температуре выше 1253⁰С из канкринита образуются две фазы: расплав состава x_e (x_e < x_D) и кристаллы нефелина (В). Точка е не является точкой плавления; в ней состав расплава (x_e) отличен от состава твёрдой фазы (x_D). Поэтому ее называют точкой превращения или перитектической точкой. В точке е система условно инвариантна, так как в ней f = 2 + 1 – 3 = 0.

Процесс выделения кристаллов нефелина по линии be будет завершаться при Т = 1253⁰С с образованием химического соединения (канкринита) и исчезновением кристаллов нефелина, если исходный состав отвечает составу x_i. Охлаждение расплава x_i до температуры 1190⁰С приводит к кристаллизации тонкой эвтектической смеси из кальцита и канкринита наряду с образовавшимися ранее крупными кристаллами канкринита. Если же охлаждается расплав состава x_j, то образование канкринита при 1253⁰С будет сопровождаться уменьшением числа образовавшихся при Т > 1253⁰C кристаллов нефелина за счёт перехода части их в расплав благодаря выделению теплоты при образовании химического сое-