RÓWNOWAGA KRYSTALIZACJI

I. Podstawy teoretyczne

Istnieje szereg metod badania równowagi krystalizacyjnej w wodnych roztworach soli:

• izotermiczna,

• politermiczna,

• termograficzna,

« metody oparte o pomiar własności fizykochemicznych układów.

Metoda izotermiczna polega na uzyskaniu stanu równowagi między roztworem a fazą stałą, umieszczonymi w naczyniu termostatowanym. W przypadku bardzo wolnego ustalania się równowagi, konieczna jest hermetyczna aparatura, aby zapobiec odparowywaniu rozpuszczalnika. Kontrolę ustalania się równowagi prowadzi się drogą pomiaru wybranej własności fizykochemicznej roztworu. Próbki roztworu i fazy stałej po rozdzieleniu poddaje się analizie. Zaletą metody izotermicznej jest niezależność wyników od szybkości ustalania się równowagi, co jest szczególnie ważne w przypadku procesów bardzo wolnych. Wynikiem każdego doświadczenia jest jeden punkt izotermy równowagi.

Metoda politermiczna polega na obserwacji momentu pojawienia się pierwszych kryształów przy ochładzaniu roztworów i znikania ostatnich - przy ogrzewaniu. Dokładność oznaczeń wzrasta przy zmniejszaniu się różnicy temperatur odpowiadającej tym punktom. Metoda politermiczna pozwala na znaczne skrócenie czasu doświadczeń w porównaniu z izotermiczna, lecz jest kłopotliwa w przypadku roztworów o dużej skłonności do przechładzania oraz przy niskich szybkościach procesu rozpuszczania.

Metoda termograficzna polega na pomiarze krzywych oziębiania roztworu, tj. zależności temperatury od chłodzenia prowadzonego ze stałą szybkością. Charakterystyczne załamania otrzymanych krzywych (odpowiadające krzepnięciu składników czystych lub mieszanin) pozwalają wnioskować o równowadze. Zestawienie krzywych oziębiania, odpowiadających różnym składom wyjściowym układu, umożliwia wykreślenie pełnego wykresu równowagi. Metodę tę stosuje się najczęściej do krystalizacji stopów.

Metody oparte o badania własności fizykochemicznych polegają na otrzymaniu krzywych zmian różnych własności w funkcji składu i temperatury podczas badania przemian fazowych dowolnych układów. Zwykle wykonuje się pomiary zmian własności zależnej od składu, w stałej temperaturze uzyskując izotermy typu „skład - własność". Interpretacja fizykochemiczna tych izoterm oparta jest na prawie ciągłości stwierdzającym, że własności układu są różniczkowalnymi funkcjami składu, dopóki liczba faz układu jest stała, zaś przy zmianie liczby faz krzywa zmienia gwałtownie współczynnik kątowy i na wykresie typu „skład - własność" obserwuje się załamanie, którego współrzędne określają punkt krzywej rozdzielającej dwa różne pola fazowe. Najczęściej badanymi własnościami są - przewodnictwo i pojemność elektryczna, współczynnik rozszerzalności cieplnej, objętość właściwa, współczynnika załamania światła itp.

II. Opis aparatury

Schemat aparatury przedstawiono na rysunku l. Badany roztwór umieszcza się w naczyniu pomiarowym l zanurzonym w ultratermostacie 4. Roztwór miesza się za pomocą mieszadła 2 o regulowanej szybkości obrotów, a za pomocą biurety pomiarowej dozuje się odpowiednie ilości wody. Do pomiaru współczynnika załamania światła służy refraktometr Abbe'go.

punkt euteniczny -dotyczy równowagi krystalizacyjnej o liczbie składników większej od dwóch. Np. trójskładnikowych, punkt ten reprezentuje roztwór nasycony względem obu soli.

Punkt eutektyczny - przedstawia mieszaninę kryształów zestalonego rozpuszczalnika i stałej soli

Krystalizacja -przemiana fazowa składników roztworu ciekłego z utworzeniem fazy stałej (kryształy) wykorzystuje się ograniczoną rozpuszczalność.

Praca pochodzi z serwisu www.e-sciagi.pl

---