Диаграммы плавкости двухкомпонентных систем, компоненты которых неограниченно растворимы в жидком и полностью нерастворимы в твердом состоянии и образуют химическое соединение, плавящееся конгруэнтно. В 4 частях. Часть 2

Министерство образования и науки Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего образования 
«Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого» 
(ФГБОУ ВО «ТГПУ им. Л. Н. Толстого») 

Кафедра химии 

ДИАГРАММЫ ПЛАВКОСТИ  
ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ,  
КОМПОНЕНТЫ КОТОРЫХ  
НЕОГРАНИЧЕННО РАСТВОРИМЫ В ЖИДКОМ 
И ПОЛНОСТЬЮ НЕРАСТВОРИМЫ  
В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ  
И ОБРАЗУЮТ ХИМИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ,  
ПЛАВЯЩЕЕСЯ КОНГРУЭНТНО  
(с двойной эвтектикой) 

Учебно-методическое пособие  
по теме «Фазовое равновесие в органических системах» 

Часть II 

Москва 
Берлин 
2018 

УДК 378.147.88:542,06/66.01 
ББК 35,11и73 
 Д44 

Рецензенты: 
Субботин В. А. – профессор кафедры химия ТГПУ им. Л. Н. Толстого, д.х.н. 
Ахромушкина И. М. – доцент кафедры химия ТГПУ им. Л. Н. Толстого, к.х.н. 

Составители:  
Афанасьева М. С., Никишина М. Б., Блохин И. В., 
Иванова Е. В., Половецкая О. С., Атрощенко Ю. М. 

 Диаграммы плавкости двухкомпонентных систем, компоненты которых 
Д44        неограниченно растворимы в жидком и полностью нерастворимы в 
твердом состоянии и образуют химическое соединение, плавящееся 
конгруэнтно. В 4 частях. Часть II : учебно-методическое пособие по теме 
«Фазовое равновесие в органических системах»  / Афанасьева М. С., 
Никишина М. Б., Блохин И. В. и др. – Москва; Берлин : Директ-Медиа, 
2018. – 49 с.  

ISBN 978-5-4475-9747-4 
Данное пособие является руководством для самостоятельной работы студентов, 
изучающих фазовое равновесие. Руководство включает основные теоретические 
вопросы, тестовые задания и расчетные задачи по диаграммам. Пособие рекомендовано для  студентов, обучающихся по направлению «Химия». 

УДК 378.147.88:542,06/66.01 
ББК 35,11и73 

ISBN 978-5-4475-9747-4      © Афанасьева М. С., Никишина М. Б., Блохин И. В., 

    Иванова Е. В., Половецкая О. С., Атрощенко Ю. М., сост., 2018 
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2018

Конгруэнтное плавление соединения без образования 
твердых растворов 

Предположим, что в системе образуется одно химическое соединение состава 
AmBn, которое плавится конгруэнтно. В этом случае сосуществующие твердая и 
жидкая фазы имеют один и тот же состав; указанное ограничительное условие делает систему из двух компонентов, распределенных в двух фазах, нонвариантной. Поэтому химическое соединение, плавящееся конгруэнтно имеет постоянную температуру плавления, при постоянном давлении. Согласно условию, из жидкости могут 
кристаллизоваться три твердые фазы, имеющие соответственно состав чистых компонентов А и В и соединения AmBn. В этом случае прибавление компонента А или 
компонента В к соединению AmBn должно понижать температуру кристаллизации 
соединения, точно так же прибавление соединения должно понижать температуру 
кристаллизации каждого из компонентов. Поэтому кривая ликвидуса Е1МЕ2 конгруэнтно плавящегося химического соединения AmBn (рис. 1а) должна иметь максимум 
М, отвечающий температуре плавления соединения. По предложению В. Нернста, 
температурный максимум на кривой плавкости называется дистектикой.  
По обе стороны дистектической точки М находятся две нисходящие ветви МЕ1 и 
МЕ2 кривой ликвидуса соединения. Они изображают понижение температуры кристаллизации соединения от прибавления к нему возрастающих количеств компонента А и, соответственно, компонента В. Точно так же понижение температуры 
кристаллизации компонента А и под влиянием прибавления соединения AmBn выражается ниспадающей кривой ТАЕ1, а компонента В – ниспадающей кривой ТВЕ2. Обе 
боковые кривые ТАЕ1 и ТВЕ2 пересекают срединную кривую Е1МЕ2 в двух эвтектических точках Е1 и Е2, отвечающих нонвариантным равновесиям трех фаз: жидкости 
эвтектического состава и двух твердых фаз. Состав последних находим, проведя 
через точки Е1 и Е2 конноды до пересечения их с ближайшими линиями диаграммы, 
в данном случае – с ординатами обоих компонентов и соединения, как показано на 
рис. 1б. Очевидно, что если состав сплавов лежит между А и AmBn, то при температуре точки Е1 жидкость эвтектического состава сосуществует с кристаллами А и 
AmBn. Если состав сплавов лежит между AmBn и В, то при температуре точки Е2 жидкость эстетического состава сосуществует с кристаллами AmBn и В. 
Из вышесказанного видно, что систему с одним конгруэнтно плавящимся химическим соединением мы можем рассматривать как состоящую из двух двойных систем с простой эвтектикой. Компоненты этих систем: 
1) компонент А и соединение AmBn;
2) соединение AmBn и компонент В.
Сложив эти «вторичные» системы по общей им обоим ординате химического
соединения, получим диаграмму, изображенную на рис. 2. На этой диаграмме имеется шесть фазовых полей. Из них однофазно только поле І, лежащее выше ликвидуса; во всех остальных полях сосуществуют по две фазы. В поле ІІ жидкость находится в равновесии с кристаллами А, в поле ІІІ – с кристаллами соединения и в поле 
IV – с кристаллами В. В поле V находятся кристаллы А и AmBn, в поле VI – кристаллы AmBn и В. 
Рассматривая каждую из «вторичных» систем в отдельности, возможно, проследить какова будет последовательность превращений сплавов различного состава при 
охлаждении из жидкого состояния. В интервале концентраций между А и Е1 первично 
кристаллизуется А и затем эвтектика Е1. Кривые охлаждения сплавов этой области 
имеют излом, отвечающий температуре начала кристаллизации А, и остановку, 

отвечающую кристаллизации эвтектики Е1. Между Е1 и М первично кристаллизуется соединение AmBn (излом на кривых охлаждения); затвердевание заканчивается 
кристаллизацией эвтектики Е1 (остановка). Между М и Е2 первично кристаллизуется 
AmBn (излом), а затем эвтектика Е2 (остановка). Наконец, между Е2 и В первично 
кристаллизуется В (излом), а затем эвтектика Е2 (остановка). Таким образом, все 
сплавы системы кристаллизуются в температурном интервале. Исключение составляют только чистые компоненты, соединение и обе эвтектики. Все они затвердевают при постоянной температуре, и на их кривых охлаждения наблюдается только 
один горизонтальный участок, что иллюстрируется кривыми охлаждения, изображенными на рис. 2.  

Рисунок 1. Диаграмма ликвидуса систем с одним химическим соединением: 
а – плавящимся конгруэнтно; б – плавящимся инконгруэнтно 

Рисунок 2. Диаграмма состояния и кривые охлаждения системы 
с одним конгруэнтно плавящимся химическим соединением 

Тестовые и расчетные задания 

Вариант 1. Тестовые задания 

Рисунок 3. Диаграмма состояния системы, содержащей 2-хлорнафталин 
и хлорид сурьмы (III) 

Используя диаграмму плавкости 2-хлорнафталина и хлорид сурьмы (III), представленную на рисунке 3, предложите правильные ответы на следующие вопросы: 

Часть 1. Описание диаграммы 

1. Укажите название линий на диаграмме (выбранный ответ укажите в таблице):

Линия на диаграмме
АЕ1СЕ2В
КЛ
МР

Варианты ответов: а) ликвидус; б) солидус; в) линия эвтектики. 

2. Какому фазовому равновесию соответствуют линии на диаграмме (выбранный ответ укажите в таблице): 

Линия на диаграмме
АЕ1
Е1С
СЕ2
ВЕ2
КЛ
МР

Варианты ответов:  
а) 2-хлорнафталин (тв) ↔ раствор; 
б) раствор↔ SbCl3(тв); 
в) раствор↔ химическое соединение (тв); 
г) раствор↔ SbCl3 (тв) ↔ химическое соединение(тв).