Химия

Основы физико-химического анализа

Аносов В. Я., Озерова М. И., Фиалков Ю. Я.

год издания — 1976, кол-во страниц — 504, тираж — 7500, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 940 гр., издательство — Наука

цена: 1000.00 руб

Сохранность книги — хорошая

Утверждено к печати ордена Ленина Институтом общей и органической химии им. Н. С. Курнакова АН СССР

Формат 70x108 1/16. Бумага типографская №1

Монография является уникальным обобщением теоретических основ физико-химического анализа как метода познания процессов, протекающих в физико-химических системах, по зависимости их свойств от состава, температуры или давления. Изложены методы исследования взаимодействия веществ по кривым состав-свойство образуемых ими равновесных систем, содержащих один, два, три и большее число компонентов.

Помимо ранее известных областей использования этого метода в науке и в различных областях технологии, физико-химический анализ применяется сейчас в химии полупроводников, редких элементов, радиохимии, теории и технологии выращивания монокристаллов и др.

Книга рассчитана на широкий круг специалистов различного профиля: химиков, металловедов, геохимиков, геологов, физиков, биохимиков, а также аспирантов и студентов вузов.

Таблиц 10. Иллюстраций 364. Библ. 156 назв.

Со времени выхода в 1947 г. перзого в отечественной и мировой литературе обобщающего труда «Основные начала физико-химического анализа» В. Я. Аносова и С. А. Погодина не было ни одного руководства, в котором бы систематически излагались теоретические основы физико-химического анализа как метода суждения о взаимодействии веществ по зависимости свойств равновесных систем от состава.

Настоящий труд имеет целью восполнить этот пробел, дав по возможности в краткой форме основы физико-химического анализа как метода исследования применительно к любым классам веществ. Кроме давно известных областей применения физико-химического анализа — металлургия, химическая технология (включая силикаты, удобрения, галургию и т. д.), петрография — в последние десятилетия он широко используется в сравнительно новых областях: химия полупроводников, химия редких и рассеянных элементов, теория и техника выращивания монокристаллов, радиохимия, синтез сегнетоэлектриков и т. д.

В книге изложены основные принципы физико-химического анализа, сформулированные в обобщающих трудах Н. С. Курнакова, его учеников и последователей. Подчёркнута необходимость при трактовке диаграммы состав-войство учитывать изменения кривых в зависимости от способов выражения как состава, так и величин свойств.

Основная часть книги посвящена гетерогенным равновесиям с участием твёрдой фазы, термодинамическая теория которых дана в основополагающих работах Гиббса и Розебома. Приведены термодинамические выводы диаграмм состояния двух- и трёхкомпонентных систем.

Кроме материала, ставшего уже классическим, приведены достижения последних лет в области теории диаграмм плавкости, а также описаны разработанные позже методы построения диаграмм систем с числом компонентов больше трёх.

В главах, посвящённых растворимости, подчёркнута связь последних с диаграммами плавкости. Рассмотрены диаграммы плавкости систем с летучими компонентами, дано понятие о p-T-диаграммах не только для однокомпонентных систем, но и для более сложных систем. Отдельные главы посвящены водно-солевым равновесиям с широким использованием исследований Вант-Гоффа. Кратко охарактеризованы диаграммы более сложных систем. Гетерогенные равновесия, за небольшим исключением, рассматриваются в общем виде, без учёта специфики исследуемых веществ. Открытие Н. С. Курнаковым бертоллидных фаз и бертоллидов привело к пересмотру основного понятия о химическом индивиде.

Авторы почти не касаются трактовки описываемых явлений (например, образования бертоллидов или «двойных» солей) с точки зрения химического строения, кристаллохимии, физики твёрдого тела и т. д., поскольку это вызвало бы значительное увеличение объёма издания. Эта трактовка в большинстве случаев не вытекает непосредственно из данных физико-химического анализа; здесь следует обращаться к руководствам по соответствующим дисциплинам.

Три главы книги посвящены физико-химическому анализу жидких систем. К жидким логично относить как смеси жидких веществ при обычных температурах, так и расплавы металлов, солей, шлаков и др., а также растворы электролитов. Однако специфика жидкостей — характер связей и особенности строения, накладывает свой отпечаток на кривые состав-свойство жидких систем и требует применения специфических для различных типов жидкостей методов исследования, что оправдывает выделение из раздела «Жидкие системы» расплавов и водных растворов электролитов.

Гомогенные жидкие системы представлены на основе современных теоретических или экспериментально найденных закономерностей. Рассмотрены системы только из жидких веществ при обычной или лишь немного повышенной температуре. Эти системы имеют много общего, почему их рассмотрение в курсе физико-химического анализа уместно. Ещё более общими являются положения, связанные с гетерогенными равновесиями — диаграммами расслаивающихся жидких систем, а также с диаграммами давления пара и температуры кипения.

Монография заканчивается обобщением, содержащим систематическое изложение общих принципов физико-химического анализа, частично представленных в предыдущих главах, где они постепенно выявлялись применительно к частным вопросам.

Имеющиеся в литературе подробные описания применяемых экспериментальных методов измерения отдельных свойств освободили авторов от необходимости приводить их в книге и позволили ограничиться ссылками на соответствующие издания.

Главы I—XXV, XXIX—XXX и Приложения написаны В. Я. Аносовым и М. И. Озеровой, главы XXVI—XXVIII — Ю. Я. Фиалковым.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Н. К. Воскресенская

Предисловие	3

I

Глава I.Введение. Предмет и задачи физико-химического анализа	7

Глава II. Основы учения о термодинамическом равновесии	9

II.1. Системы, состояния, процессы	9
II.2. Термодинамические и химические потенциалы и их применение
в учении о равновесии	13
II.З. Понятие о компонентах и фазах. Гетерогенные равновесия	18
II.4. Правило фаз, его вывод и применение к классификации систем	20
II.5. Закон распределения	25
II.6. Понятие о принципе непрерывности	27

II

Глава III. Однокомпонентные системы	28

III.1. Применение правила фаз	28
III.2. Диаграммы состояния	29
III.3. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона	30
III.4. Кривые испарения и возгонки	30
III.5. Кривая плавления. Принцип Ле-Шателье и его применение	33
III.6. Тройная точка	34
III.7. Поля диаграммы состояния	37
III.8. Полиморфизм, энантиотропия, монотропия	37
III.9. Стабильное и нестабильное состояния	40

III

Глава IV. Двухкомпонентные системы. Общие свойства диаграмм	43

IV.1. Способы выражения концентрации	43
IV.2. Методы изображения состава. Правило рычага	47
IV.3. Диаграммы состав-свойство и их геометрическая характеристика	49
IV.4. Изменение вида кривой состав-свойство при переходе
к обратному свойству	57
IV.5. Изменение вида кривой состав-свойство при переходе от одного
способа выражения концентрации к другому	61
IV.6. Форма кривых состав-свойство в случае образования
недиссоциированного соединения	66
IV.7. Типы диаграмм кривых свойств в случае образования
недиссоциированного соединения (при аддитивности данного
свойства для вторичных систем)	72
IV.8. Применение правила фаз	73
IV.9. Общие свойства изобарного потенциала	74

Глава V. Принципы построения и некоторые экспериментальные
методы исследования конденсированных систем, содержащих
твёрдую фазу	80

V.1. Построение диаграмм состояния	80
V.2. Термический анализ	81
V.3. Метод растворимости	83
V.4. Метод микроструктуры	84
V.5. Некоторые физические свойства, используемые в
физико-химическом анализе	84

Глава VI. Диаграммы состояния двойных конденсированных систем
без превращений в твёрдых фазах	86

VI.1. Термодинамический вывод диаграммы состояния системы
с простой эвтектикой	86
VI.2. Построение диаграммы состояния по экспериментальным
данным	88
VI.3. Треугольник Таммана	91
VI.4. Микроструктура	92
VI.5. Уравнение кривой ликвидус при постоянном давлении	93
VI.6. Влияние давления при постоянной температуре на состав
системы, содержащей твёрдую и жидкую фазы	97
VI.7. Примеры диаграмм состояния	98

Глава VII. Диаграммы состояния двойных конденсированных
систем с полиморфными превращениями	99

VII.1. Термодинамический вывод диаграммы состояния	99
VII.2. Построение диаграммы состояния по экспериментальным
данным	100
VII.3. Примеры диаграмм состояния	103

Глава VIII. Диаграммы состояния двойных неконденсированных
систем с кристаллизацией образующихся соединений	103

VIII.1. Конгруэнтно плавящееся экзотермическое соединение	103
VIII.2. Диссоциация химического соединения	105
VIII.3. Инконгруэнтно плавящееся экзотермическое соединение
(термодинамический вывод диаграммы)	106
VIII.4. Эндотермическое соединение	109
VIII.5. Примеры диаграмм состояния	111

Глава IX. Диаграммы сЬстояния двойных систем с твёрдыми
растворами	112

IX.1. Термодинамический вывод диаграмм состояния	112
IX.2. Физико-химическая трактовка диаграмм состояния
двойных систем с непрерывным рядом твердых растворов	116
IX.3. Построение диаграмм состояния по кривым охлаждения	122
IX.4. Уравнения кривых диаграмм состояния	123
IX.5. Неравновесная кристаллизация	123
IX.6. Системы с ограниченной взаимной растворимостью
компонентов в твёрдом состоянии	124
IX.7. Примеры диаграмм состояния	127

Глава X. Двойные системы с превращениями в твёрдом состоянии	128

Х.1. Превращения при отсутствии твёрдых растворов
(термодинамический вывод диаграммы)	128
Х.2. Превращения в области твёрдых растворов	131

Глава XI. Двойные системы с образованием соединений в области
твёрдых растворов	135

XI.1. Дальтониды	135
XI.2. Бертоллиды	137

Глава XII. Диаграммы состояния двойных систем с ограниченной
растворимостью компонентов в жидком состоянии	140

XII.1. Типы диаграмм состояния систем с расслаиванием в
жидком состоянии	140
XII.2. Кристаллизация чистых компонентов	141
XII.3. Кристаллизация твёрдых растворов	144
XII.4. Кристаллизация химических соединений, распадающихся
при плавлении на две жидкие фазы	146
XII.5. Примеры диаграмм состояния	146

Глава XIII. Диаграммы состояния конденсированных
псевдобинарных систем	146

Глава XIV. Диаграммы растворимости двойных систем	149

XIV.1. Диаграммы растворимости как частный случай диаграмм
плавкости	149
XIV.2. Давление пара и испарение растворителя из растворов
нелетучего вещества в летучем	155
XIV.3. Понятие о p-T-диаграммах	159
XIV.4. Диаграммы состояния двойных систем, содержащих
летучие компоненты	163

Глава XV. Двойные системы, образованные твёрдой и газообразной
фазами	165

XV.1. Системы с образованием химических соединений без
твёрдых растворов	165
XV.2. Системы с образованием твёрдых растворов или с
адсорбцией	168
XV.3. Системы с образованием твёрдого соединения из двух
газов	169

IV

Глава XVI. Трёхкомпонентные системы. Общие свойства диаграмм
состояния	170

XVI.1. Методы изображения состава	170
XVI.2. Общий метод построения диаграмм состав-свойство	178
XVI.3. Применение правила фаз	181

Глава XVII. Диаграммы состояния тройных конденсированных систем
с кристализацией чистых компонентов	182

XVII.1. Общие взаимоотношения компонентов	182
XVII.2. Пространственные и плоскостные диаграммы состояния,
поверхность ликвидуса	182
XVII.3. Процессы при охлаждении расплава; поверхность солидуса	186
XVII.4. Строение пространственной диаграммы	189
XVII.5. Политермические и изотермические сечения (разрезы)	193
XVII.6. Микроструктура шлифов	201
XVII.7. Полиморфное превращение одного из компонентов	202

Глава XVIII. Диаграммы состояния тройных конденсированных систем
с образованием соединений при отсутствии твёрдых растворов	204

Конгруэнтно плавящееся соединение	204
XVIII.1. Строение диаграммы состояния	204
XVIII.2. Политермические и изотермические сечения	206
XVIII.3. Метод триангуляции	209

Инконгруэнтно плавящееся соединение	211
XVIII.4. Инконгруэнтные процессы, связанные с кристаллизацией
соединения	211
XVIII.5. Пути кристаллизации расплавов	214
XVIII.6. Политермические и изотермические сечения	219
XVIII.7. Переход конгруэнтного процесса в инконгруэнтный и
обратно	223

Глава XIX. Диаграммы состояния тройных конденсированных систем
с кристаллизацией твёрдых растворов	230

XIX.1. Неограниченная растворимость компонентов в твёрдом
состоянии в двойных системах, входящих в тройную	230
XIX.2. Неограниченная растворимость компонентов в твёрдом
состоянии в двух двойных системах, ограниченная — в третьей	237
XIX.3. Ограниченная растворимость компонентов в двух двойных
системах, неограниченная — в третьей	242
XIX.4. Ограниченная растворимость компонентов в твёрдом
состоянии во всех трёх двойных системах	250

Глава XX. Диаграммы состояния тройных взаимных систем	257

XX.1. Понятие о взаимных системах. Способы графического
изображения составов	257
XX.2. Пространственные и плоские диаграммы систем с
кристаллизацией только входящих в них солей	260
XX.3. Диаграммы состояния реальных взаимных систем	263
XX.4. Стабильная пара тройных взаимных систем	264

Глава XXI. Диаграммы состояния конденсированных тройных систем
с ограниченной растворимостью в жидком состоянии	269

Глава XXII. Диаграммы растворимости тройных систем	277

XXII.1. Изображение системы, содержащей воду и две соли с
общим ионом и водой	278
XXII.2. Образование кристаллогидратов	283
XXII.3. Образование двойных солей	285
XXII.4. Процессы высаливания и всаливания	291
XXII.5. Способы определения состава твердой фазы	294
XXII.6. Образование твёрдых растворов	295
XXII.7. Политермические диаграммы состояния систем,
образованных водой и двумя солями с общим ионом	299
XXII.8. Диаграмма растворимости веществ в смеси двух
растворителей	333

V

Глава XXIII.Четырёхкомпонентные конденсированные системы
(простые и взаимные). Диаграммы состояния	305

XXIII.1. Применение правила фаз	305
XXIII.2. Общие методы изображения составов простых четверных
систем в пространстве	305
XXIII.3. Методы изображения составов простых четверных систем
на плоскости	311
XXIII.4. Диаграммы конденсированного состояния простых
четверных систем с кристаллизацией чистых компонентов	315
ХХШ.5. Диаграммы состояния простых четверных систем с
образованием соединения или твёрдых растворов	322
XXIII.6. Четверные взаимные системы (без растворителя)	327

Глава XXIV. Диаграммы растворимости четверных систем (простых
и взаимных)	331

Простые четверные системы	331
XXIV.1. Растворимость одного или двух твёрдых веществ в смесях
трёх (двух) жидкостей	331
XXIV,2. Диаграммы растворимости трёх твёрдых веществ в одном
растворителе с кристаллизацией чистых компонентов	334
XXIV.3. Диаграмма растворимости трёх твёрдых веществ в одном
растворителе (воде) с образованием кристаллогидратов или
двойных солей	338

Четверные взаимные системы, в которых один
компонент — растворитель	342
XXIV.4. Понятия, связанные с диаграммами растворимости	342
XXIV.5. Диаграммы растворимости водных взаимных систем,
построенные по способам Левенгерца и Иенеке	344
XXIV.6. Пути кристаллизации четверных водных взаимных систем;
сравнение диаграмм Левенгерца и Иенеке	348
XXIV.7. Некоторые экспериментально полученные диаграммы систем
А, В \|\| X, Y + Н₂О	354

VI

Глава XXV. Многокомпонентные системы. Диаграммы состояния

XXV.1. Методы изображения составов	359
XXV.2. Пятерные взаимные водные системы	366
XXV.3. Качественная диаграмма растворимости пятерной водной
взаимной системы	368
XXV.4. Понятие о методе исследования многокомпонентных
взаимных систем	370

VII

Глава XXVI. Физико-химический анализ однофазных двойных жидких
систем	374

XXVI.1. Основные типы реакций, протекающих в жидких системах	374
XXVI.2. Некоторые общие свойства химических диаграмм	378
XXVI.3. Основные методы физико-химического анализа	382
XXVI.4. Сравнительная характеристика методов
физико-химического анализа	411
XXVI.5. Количественный физико-химический анализ	412

Глава XXVII. Физико-химический анализ двойных систем в
растворителе	418

XXVII.1. Методы физико-химического анализа квазидвойных систем,
основанные на изменении свойств растворителя	420
XXVII.2. Методы физико-химического анализа, основанные на
измерении свойств образующегося в системе соединения либо на
измерении свойств раствора	425
XXVII.3. Метрика двухкомпонентных химических систем в
растворителе	428

Глава XXVIII. Гетерогенные равновесия жидкость-жидкость	433

XXVIII.1. Некоторые вопросы теории жидкофазных гетерогенных
равновесий	433
XXVIII.2. Двойные жидкофазные гетерогенные системы	435
XXVIII.3. Тройные жидкофазные гетерогенные системы	436
XXVIII.4. Методы исследования гетерогенных жидкофазных
равновесий	442

VIII

Глава XXIX. Общие свойства химических диаграмм	444

XXIX.1. Принципы непрерывности и соответствия	444
XXIX.2. Замечательные точки и сингулярные элементы химических
диаграмм, учение о сингулярной точке	447
XXIX.3. Общий строй химическоий диаграммы	454
XXIX.4. Разбиение диаграмм	462

Глава XXX. Основные положения теории физико-химического анализа
гомогенных систем	466

XXX.1. Изотермы выхода соединения в двойной системе	466
XXX.2. Вывод изотерм свойств гомогенных двойных систем	471
ХХХ.З. Сопоставление различных свойств в предельных случаях
взаимодействия	476

Приложения

1. О некоторых свойствах кривых	479
2. О кривых второго порядка	479
3. О некоторых свойствах определителей	480
4. Вывод уравнений реакции в многокомпонентных системах при
помощи определителей	482
5. Понятие о методе ортогональных проекций	484

Именной указатель	487

Предметный указатель	490

Книги на ту же тему

Сборник примеров и задач по физической химии. Учебное пособие для химико-технологических вузов. — 4-е изд., доп. и перераб., Киселева Е. В., Каретников Г. С., Кудряшов И. В., 1976
Физико-химические методы исследования металлургических процессов: Учебник для вузов, Арсентьев П. П., Яковлев В. В., Крашенинников М. Г., Пронин Л. А., Филиппов Е. С., 1988
Химический анализ микроколичеств ядохимикатов, Клисенко М. А., Лебедева Т. А., Юркова З. Ф., 1972
Качественный химический анализ руд и минералов методом растирания порошков. — 2-е изд., доп. и испр., Исаков П. М., 1955
Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов, Скурихин И. М., Тутельян В. А., ред., 1998
Физическая химия, Жуховицкий А. А., Шварцман Л. А., 1963
Механизм реакций и строение органических соединений, Ингольд К. К., 1959
Начала современной химии, Рэмсден Э. Н., 1989
Физическая биохимия: Применение физико-химических методов в биохимии и молекулярной биологии, Фрайфелдер Д., 1980
Математические методы в химической технике. — 6-е изд., испр., Батунер Л. М., Позин М. Е., 1971

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника/Химия

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему