Основные типы превращения твердых веществ. Полиморфизм . Часть 1

Химический состав фаз, возникающих в процессе превращения кристаллических веществ, может отличаться от состава исходных фаз или совпадать с ним. Так как это совпадение или отличие существенно сказывается на закономерностях соответствующих процессов, то различают два типа превращений твердых веществ:

1) протекающие без изменения химического состава фаз;

2) сопровождающиеся появлением фаз с измененным химическим составом.

Процессы первого типа сводятся к изменению лишь кристаллической структуры вещества, в связи с чем в них существенно облегчены возникновение и рост зародышей новой фазы. Важной стадией процесса второго типа является диффузия по меньшей мере одного из компонентов системы в слое исходных фаз или новообразований. Этим главным образом и обусловлено различие в закономерностях тех или других процессов.

Тем не менее встречающаяся в литературе характеристика процессов первого типа как без диффузионных в отличие от диффузионных процессов второго типа является недостаточно строгой, так как диффузия элементов кристаллической решетки может, как известно, наблюдаться и даже играть существенную роль также и в тех случаях, когда химический состав вещества в процессе его превращения не меняется.

К процессам первого типа относятся полиморфные превращения и явления упорядочения и разупорядочения твердых растворов. Некоторые из этих процессов протекают с такой большой, подчас трудно измеримой скоростью, что их неосновательно считали одно время «беззародышевыми».

Все другие превращения кристаллических веществ и, в частности, конечно, химические реакции в их смесях являются процессами второго типа.

Среди процессов, протекающих без изменения химического состава исходных фаз, по Эренфесту [219а], следует различать два рода фазовых переходов.

При переходах первого рода изменение кристаллической структуры тела и первых производных его термодинамического потенциала по температуре и давлению, т. е. энтропиии

объема а следовательно, и внутренней энергии U, происходит при определенной температуре резким скачком и сопровождается заметным тепловым эффектом. При этом изменение термодинамического потенциалаостается, очевидно, непрерывным.

Каждой модификации вещества свойственна определенная температурная зависимость термодинамического потенциала. При данной температуре кривые термодинамического потенциала исходной и возникающей фаз, так же как и кривые упругости их паров (рис. 40), пересекаются: термодинамические потенциалы обеих фаз одинаковы и фазы находятся в равновесии. Выше заданной температуры устойчива одна, ниже — другая модификация.

Таким образом, при неизменном давлении каждая модификация вещества устойчива в определенном интервале температур. На границе этого температурного интервала устойчивого существования разных модификаций (называемой обычно точкой превращения) происходит переход вещества в другую модификацию1.

 

Другие части:

Основные типы превращения твердых веществ. Полиморфизм . Часть 1

Основные типы превращения твердых веществ. Полиморфизм . Часть 2

Основные типы превращения твердых веществ. Полиморфизм . Часть 3

Основные типы превращения твердых веществ. Полиморфизм . Часть 4

Основные типы превращения твердых веществ. Полиморфизм . Часть 5

Основные типы превращения твердых веществ. Полиморфизм . Часть 6

 

 

Содержание