7-mavzu: ikki komponentli suyuq sistemalar

Evtektikali sistema.
Kondensirlangan ikki komponentli sistemalar diagrammalari ichida evtektikali sistema holat diagrammasi asosiy toifa hisoblanadi. Bunday diagrammani qattiq holatda eritma yoki kimyoviy birikmalar hosil qilmaydigan ikki komponentli sistema hosil qiladi.
Bu diagramma suyuqlanma uchun qaralgani bilan eritma uchun ham o’rinlidir.
T M T M
a T_A S T_V
a₂ a₀
v v₂ v₀^V1 v₁ VqS
d T_EFd₀ E G
e e₂ e₀ AqV
Vaqt A Tarkib V
Chizmadagi T_A , T_V lar T₀za A va V komponentlarning suyuqlanish haroratlaridir. T_AE egrisidagi nuqtalar A modda kristallari bilan muvozanatda turganda suyuqlanmalar tarkibini ko’rsatadi, ya’ni shu haroratda A moddani suyuqlanmadagi eruvchanligini bildiradi. Shuningdek T_VE egrisidagi nuqtalar ma’lum haroratda V ning kristallari bilan muvozanatda turgan suyuqlanmalar tarkibini ko’rsatadi. T_AE va T_VE egrilari likvidius chiziqlari ham deyiladi.
E nuqta – evtektik nuqta deyiladi va bu nuqtada A va V moddalar kristallari suyuqlanma bilan muvozanatda bo’ladi. E nuqtaga mos keladigan suyuqlanma evtektik suyuqlanma deyiladi va harorat T_Eham evtektik harorat deb ataladi. G’attiq holdagi evtektik aralashma A va V ning kristallaridan iborat bo’ladi. Sovush egrisiga nazar solib, bu aralashma toza modda kabi qotishini (va erishini) qurish mumkin.
FG to’g’ri chizigidagi nuqtalar suyuqlanma bilan muvozanatda turgan A yoki V (E nuqtada ikkalasi ham) kristallarini ko’rsatadi. Bu chiziq – solidus chiziqi deyiladi. Bu chiziqdan pastda suyuq faza bo’lmaydi. Likvidius va solidus chiziqlari (T_AE, . T_VE., FG) bilan diagramma 4 qismga bo’linadi. Likvidus chiziqlaridan (T_AE,T_V) yuqoridagi yuzada faqat bir, suyuq, faza mavjud. T_AFE yuzasida suyuqlanma va A kristallari, T_VGE yuzada suyuqlanma va V kristallari va AFGB yuzada A va V moddalarning kristallari mavjud bo’ladi.
Diagrammada biror M figurativ nuqtaga mos keladigan tarkibli sistemani olib sovush jarayonini kuzatayli. (Diagrammadagi sistemani harorati va tarkibini ko’rsatuvchi har qanday nuqta figurativ nuqta deyiladi).
M nuqtada sistema ikki variantlidir. Chunki F1 S3-12 ya’ni, sistema tarkibini va haroratini ma’lum chegarada o’zgartirishi mumkin.
Sistemani haroratini a₀ gacha sovitilsa birinchi A kristallari tusha boshlaydi. Bundan F2 va S3-21 bo’lib, sistema bir variantli bo’ladi. Binobarin, bu holatda faqat harorat o’zgarishi mumkin, tarkib esa erksiz o’zgaradi (buni T_AE egri chizigida aniqlash mumkin).
Sovutish davom ettirilsa harorat pasaya boradi va suyuqlanmadan A kristallari cho’kmaga tusha boshlaydi. Demak, suyuqlanma nisbatan V modda bilan boyib boradi. b₀ figurativ nuqtada sistema ikki fazali bo’lib qoladi. Shu haroratda suyuqlanma tarkibini bilish uchun b₀ orqali gorizontal b₁b₂ chiziq o’tkaziladi. Bu chiziqlar konnodalar deb ham ataladi. b₂ va b₁ nuqtalar muvozanatdagi ikki fazalar tarkibini: b₂ – nuqta-qattiq faza tarkibini (A kristall); b₁ – suyuqlanma tarkibini ko’rsatadi.
a va d nuqtalar oraligida sovush egrisi yotikrok bo’lishini sababi: A modda kristallanishida ajralib chikayotgan issiqlik haroratni pasayishini sekinlashtirishidir.
Sovush davom ettirilsa sistema harorati evtektik haroratgacha pasayadi (T_E gacha) va qattiq evtektika (ya’ni A va V kristallari) cho’kmaga tusha boshlaydi.
d₀ nuqtada sistema 3 faza: 1 suyuq va 2 qattiq fazalar mavjud bo’ladi. Demak, erkinlik darajasi S3–30 ga teng bo’ladi. Binobarin, bunda birorta ( harorat yoki tarkibni) parametrni o’zgartirib bo’lmaydi; o’zgartirilsa fazalar soni o’zgaradi. Evtektik qotishmani boshqa qotishmalardan farki – A va V moddaning mayda kristallaridan iborat bo’lib, bu kristallarning o’sishiga sharoit bo’lmaydi.
Sovish jarayoni d₀ figurativ nuqtada T_Eharoratda suyuqlanma to’la kristallanishi bilan tugaydi. Suyuq faza yuqolgach faqat 2 qattiq faza (A va V kristallari) bo’lgani uchun erkinlik darajasi S3-21 ga teng bo’ladi. Demak, haroratni erkli o’zgartirish mumkin, faza tarkibi esa erkli o’zgaruvchi parametr bo’lmay qoladi va nixoyat M a₀b₁E – M suyuqlanmaning kristallanish yuli deyiladi.
Tahlil qilingan kabi diagrammani suv – kaliy xlorid sistema misolida ko’rishimiz mumkin. H₂O – KCl sistemasining holat diagrammasi:
Bu diagramma bo’yicha 273 K da kaliy xlorid tuzining suvdagi eruvchanligi 21,9% ga teng (a nuqta). Tarkibida 36,5% kaliy xlorid bo’lgan to’yingan eritma 381,6 K va 0,1013 Mpa da qaynaydi, shuning uchun chiziq uzilgan. Agar bir muz (yoki kor) olib unga KCl kristallarini aralashtirsak muz eriy boshlaydi va tuz hosil bo’layotgan suvda eriydi, va uch fazali sistema hosil bo’ladi, ya’ni muz, kaliy xlorid tuzi kristallari va KCl eritmasi.

V 381,6
T,k 36,5%

310
290 273
270 a 21,9%
250 E 262,3 – 19,8%
10 20 30 40 KSI,% (ogirl)
Bunda erkinlik darajasi S3-30 bo’ladi. Demak, bu uch faza evtektik harorat (262,3 K) da turadi. Ya’ni sistemada uch faza bo’lib tursa muvozanat aralashma 262,3 K haroratda barqaror bo’ladi. Sanoatdagi sovutuvchi aralashmalarni tayyorlash shunga asoslangan.