Пересыщенный раствор образуется только при повышенной температуре
Раствор состоит из растворителя и растворенного вещества. Растворителем принято считать тот компонент системы, который при образовании раствора не изменяет своего агрегатного состояния или берется в большем количестве.
Раствор, содержащий при данной температуре максимальное количество растворенного вещества и находящийся в равновесии с избытком растворенного вещества, называют насыщенным.
Перенасыщенный раствор – раствор, концентрация которого выше, чем в насыщенном.
Раствор с меньшей концентрацией, чем насыщенный, называют ненасыщенным.
Способностью вещества растворяться в том или ином растворе называют растворимостью. Численно растворимость равна концентрации его насыщенного раствора.
Растворимость может быть выражена в тех же единицах, что и концентрация. Например, через количество растворенного вещества , содержащегося в 1 литре насыщенного раствора (моль/л) или через массу растворенного вещества в 100 граммах насыщенного раствора.
Растворимость показывает массу растворенного вещества (в граммах) в 100 г растворителя при определенной температуре (обычно 20-250С). Растворимость веществ зависит от природы растворенного вещества, изменяется от температуры и давления (газов). Для повышения растворимости необходимо учитывать тепловой эффект процесса растворения. Если процесс эндотермический, то вещества лучше растворяются с повышением температуры, если экзотермический, то – с понижением температуры.
Растворимость зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры, давления, присутствия в растворе других веществ. Например:
1) Жидкости с малополярными связями в молекулах неограниченно растворяются друг в друге (бензол в эфире);
2) Жиры хорошо растворимы в неполярных жидкостях – эфире, гексане, бензоле;
3) Вещества с ионным типом связи и вещества, состоящие из полярных молекул, лучше растворяются в полярных растворителях (воде, спирте).
№ 56. Законы Дальтона, Генри и И.Сеченова. Применение этих законов при лечении кессонной болезни, лечения в барокамере и исследования электролитного состава крови.
Для увеличения растворимости газов используют изменение давления. Эта зависимость была установлена Генри.
Закон Генри: количество газа, растворенного при определенной температуре, прямо пропорционально давлению газа:
С(х) = Кг · Р(х), где Кг – постоянная Генри (моль/(Па·л))
Закон Генри лежит в основе лечения кессонной болезни в барокамере. Кессонная болезнь возникает у водолазов, летчиков, альпинистов – людей подвергающихся резким перепадам давления. При нырянии происходит резкое увеличение давления и кислород в большом количестве попадает в капилляры. При быстром поднятии на поверхность давление падает, кислород собирается в пузырьки и закупоривает капилляры. С течением времени у человека появляются характерные симптомы: тремор, шаткая походка в результате снижения поступления крови в мозг, смерть. Для лечения этого заболевания используют барокамеру, в которой люди дышат воздухом с повышенным содержанием кислорода под давлением. В результате улучшается кровообращение в капиллярах.
Закон Генри является частным случаем закона Дальтона.
Если речь идет о растворении не одного газообразного вещества, а смеси газов, то растворимость каждого компонента подчиняется закону Дальтона: растворимость каждого из компонентов газовой смеси при постоянной температуре пропорциональна порциальному давлению компонента над жидкостью и не зависит от общего давления смеси и индивидуальности других компонентов.
Закон Сеченова И.М.: растворимость газов в жидкости в присутствии электролита понижается, происходит как бы высаливание газа. (Высаливание – соль бросают в смесь воды и спирта, происходит разделение смеси, спирт всплывает.)
С(х) = С0 · е- КсСэл
где, С(х) – растворимость газа в присутствии электролита;
С0 – растворимость газа в чистом растворителе;
е – основание натурального логарифма;
Кс – постоянная Сеченова;
Сэл – концентрация электролита.
Существуют состояния, возникающие в результате большого потребления электролитов, витаминов, минеральной воды. В результате в организме накапливается много электролитов, которые способствуют снижению растворимости кислорода. У человека появляются вялость, слабость, повышенная утомляемость. Содержание белков, липидов и других молекул также влияет на растворимость газов в крови.
№ 57. Коллигативные свойства растворов. Диффузия. Закон Фика. Роль диффузии в процессах переноса веществ в биологических системах.
Некоторые свойства растворов зависят от теплового движения частиц, т.е. определяются не природой компонентов, а количеством частиц в системе. Свойства растворов, которые зависят от числа растворенных частиц, называются коллигативными: диффузия, Броуновское движение, понижение упругости пара над раствором по сравнению с чистым растворителем, повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания растворов по сравнению с растворителем, осмотическое давление.
Диффузия – самопроизвольный процесс выравнивания концентрации вещества в растворе. Термодинамической причиной диффузии является перемещение вещества от боле высокого химического потенциала к более низкому. При выравнивании химического потенциала диффузия прекращается.
Диффузия описывается уравнением Фика: скорость диффузии прямо пропорциональна площади поверхности, через которую проходит вещество, и градиенту концентрации:
dm/dt = – DS (dc/dx), где dm – масса вещества,
dt – время,
D – коэффициент диффузии,
dc/dx – градиент концентрации.
Роль диффузии в биологических системах: перемещение веществ и продуктов обмена , транспорт веществ через мембрану.
Применение диффузии в медицине: диализ, понижение упругости пара над раствором.
№ 58. Давление пара растворителя, причины его уменьшения. Закон Рауля. Относительное понижение давления пара над раствором.
Любая жидкость испаряется, в результате чего создается давление пара над раствором. Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, называют насыщенным. Давление такого пара называется давлением (упругостью) насыщенного пара растворителя. При повышении температуры давление насыщенного пара растворителя будет возрастать. Если в летучий растворитель (спирт, воду, бензол) внести нелетучее растворяемое вещество (глюкозу, сахарозу, крахмал, мочевину, белки), то это вещество будет взаимодействовать с молекулами растворителя. Следовательно, число частиц растворителя, переходящего в пар, уменьшится, и давление пара растворителя над раствором понизится.
Закон Рауля (1-я формулировка): давление пара раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, прямо пропорционально мольной доле растворителя:
Р = Кр · Nр-ля
Nр-ля – мольная доля растворителя;
Кр – постоянная Рауля.
Закон Рауля (2-я формулировка):относительное понижение давление пара над раствором прямо пропорционально мольной доле растворенного вещества:
Nр.в-ва = (Р0 – Р) / Р0 = ∆Р / Р0
Nр.в-ва – мольная доля растворенного вещества;
Р0 – давление пара над растворителем (справочная величина);
Р – давление пара над раствором;
∆Р = Р0 – Р – понижение давления пара над раствором по сравнению с чистым растворителем.
№ 59.Повышение температуры кипения растворов. Формулы расчета. Эбулиометрическая константа, эбулиометрический способ расчета молярной массы растворенного вещества. Понижение температуры замерзания растворов. Формулы расчета. Криометрическая константа, криометрический способ расчета молярной массы растворенного вещества.
Любая чистая жидкость кипит при температуре, при которой давление ее насыщенного пара равно внешнему давлению. Если в растворитель (воду) поместить какой-либо неэлектролит (сахар), то для того чтобы раствор закипел, его нужно нагреть до более высокой температуры, чем та, при которой закипел растворитель.
Разница между температурами закипания раствора и растворителя есть повышение температуры кипения – ∆Ткип. Рауль установил, что повышение температуры кипения прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества:
∆Ткип = Т1 – Т0
Т0 – температура кипения чистого растворителя;
Т1 – температура кипения раствора с С1.
∆Ткип = Кэ · Сm(х)
Сm(х) – моляльная концентрация;
Кэ –эбуллиоскопическая постоянная, для воды равна 0,52 моль/(кг·К), она показывает, на сколько увеличилась температура кипения для одномоляльного раствора по сравнению с растворителем.
∆Ткип = Кэ · (n(х)/mр-ля) = Кэ · (m(х)·1000) / (М(х)·mр-ля),
где m(х) – масса растворенного вещества;
n(х) – количество растворенного вещества;
mр-ля – масса растворителя;
М(х) – молярная масса растворенного вещества.
Существует эбуллиоскопический метод определения молярной массы:
М(х) = Кэ · (m(х)·1000) / (∆Ткип·mр-ля)
Всякая жидкость замерзает при той температуре, когда давление пара над жидкостью будет равно давлению пара над ее льдом. Растворенное вещество будет мешать образованию кристаллов льда, и чем больше будет концентрация раствора, тем при более низкой температуре будет образовываться лед.
Разница между температурами замерзания раствора и растворителя есть понижение температуры замерзания – ∆Тзамерз. Рауль установил, что понижение температуры замерзания прямопропорционально моляльной концентрации растворенного вещества
∆Тзамерз = Т1 – Т0
Т0 – температура замерзания чистого растворителя;
Т1 – температура замерзания раствора с С1.
∆Тзамерз = Ккр · Сm(х)
Сm(х) – моляльная концентрация;
Ккр –криоскопическая постоянная, для воды равна 1,86 моль/(кг·К), она показывает, на сколько уменьшилась температура замерзания для одномоляльного раствора по сравнению с растворителем.
∆Тзамерз = Ккр · (n(х)/mр-ля) = Ккр · (m(х)·1000) / (М(х)·mр-ля)
где m(х) – масса растворенного вещества;
n(х) – количество растворенного вещества;
mр-ля – масса растворителя;
М(х) – молярная масса растворенного вещества.
Существует криоскопический метод определения молярной массы:
М(х) = Ккр · (m(х)·1000) / (∆Тзамерз·mр-ля)
№ 60. Осмос. Условия, необходимые для осмоса. Механизм осмоса. Осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа для расчета осмотического давления.
Осмос – это одностороннее проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из растворителя в раствор или из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией. Мембрана должна иметь поры.яч Роль полупроницаемой мембраны выполняют ткани животных и растений (например: стенки кишечника, кровеносных сосудов и других внутренних органов, оболочки растительных клеток), искусственные пленки.
Механизм осмоса: Возьмем раствор глюкозы и раствор воды и разделим их мембраной. Молекулы глюкозы, двигаясь, будут ударяться о стенки мембраны, и отскакивать назад, как упругие шарики. При этом мгновенно возникнет разряженное пространство, в которое будут устремляться молекулы воды. Вода будет подниматься до определенного уровня, где оно прекратится из-за наступления динамического равновесия между осмотическим и гидростатическим давлением.
Осмотическое давление – π – сила, обуславливающая осмос, отнесенная к единице поверхности мембраны. На практике осмотическое давление определяют как:
π = h∙ρ∙g
h – высота поднятия жидкости;
ρ – плотность раствора;
g – ускорение свободного падения.
Величину осмотического давления определяют теоретически по закону Вант-Гоффа:
π = С(х)∙R∙T (кПа)
C(х) – молярная концентрация растворенного вещества (моль/л);
R – универсальная газовая постоянная = 8,314Дж/мольК;
T – абсолютная температура раствора (К).
π = (n(х)/Vр-ра) ∙R∙T,
π = (m(х)/(M(х) ∙Vр-ра ))∙R∙T,
где m(х) – масса растворенного вещества;
n(х) – количество растворенного вещества;
М(х) – молярная масса растворенного вещества;
Vр-ра – объем раствора.
№ 61. Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах. Изотонические, гипертонические и гипотонические растворы, их применение в медицине. Гемолиз и плазмолиз.
Осмотическое давление есть во всех жидкостях живого организма. Осмотическое давление крови = 780 кПа = 7,7 атм. Концентрация всех частиц в крови создающих осмотическое давление называется осмомолярностью = 0,28-0,32 моль/л.
Раствор, имеющий одинаковое с плазмой крови осмотическое давление называют изотоническим раствором. Раствор, имеющий более высокое, чем плазма осмотическое давление называют гипертоническим раствором. Раствор, имеющий более низкое, чем плазма осмотическое давление называют гипотоническим раствором. Если в организм вводить гипертонический раствор, то будет происходить плазмолиз – выход жидкости из клетки (сморщивание клетки). Если в организм вводить гипотонический раствор, то будет происходить гемолиз – втягивание жидкости в клетку (разрыв клетки).
№ 62. Коллигативные свойства растворов электролитов. Изотонический коэффициент. Причина отклонения свойств растворов электролитов от законов Рауля и Вант-Гоффа. Уравнение, связывающее степень диссоциации и изотонический коэффициент.
Как известно, молекулы в растворе распадаются на ионы. На практике было обнаружено, что растворы электролитов вызывают более высокое осмотическое давление, чем это следует по закону Вант-Гоффа. Температура замерзания оказывается более низкой, а температура кипения более высокой, чем следует из закона Рауля. Вант-Гоффом был введен изотонический коэффициент – i, который учитывает эти отличия.
π = i · С(х)·R·T
∆Тзамерз = i · Ккр · С(х)
∆Ткип = i · Кэ · С(х)
∆Р = i · P0 · N(x)
i = πпракт. / πтеор. = ∆Тзамерз практ. / ∆Тзамерз теор. = ∆Ткип практ. / ∆Ткип теор = ∆Рпракт / ∆Ртеор.
Изотонический коэффициент отражает процесс диссоциации молекул на ионы. Изотонический коэффициент связан со степенью диссоциации – α:
α = (i – 1) / (n – 1)
i – показывает реальное число ионов, на которое распадается электролит;
n – число ионов.
Например: Na2SO4 = 2Na+ + SO42-, n = 3.
Отклонение свойств растворов электролитов от законов Рауля и Вант-Гоффа объясняется тем, что электролиты диссоциируют на ионы, в результате число частиц в растворе возрастает, что и ведет к более высокому осмотическому давлению; высокой температуре кипения; низкой температуре замерзания по сравнению с растворами неэлектролитов.
63. Фармпрепарат при 500С в воде подвергается термическому разложению по уравнению первого порядка с константой скорости 0,071 мин-1. Сколько времени нужно нагревать раствор при 500С для того чтобы исходная концентрация вещества, равная 0,01 моль/л уменьшилась до 0,001 моль/л.(Занятие 3.)
64. Константа скорости реакции гидролиза трипептида аланилглицилглицина, которая протекает как реакция первого порядка, равна 0,0116 мин-1. Какое количество исходного вещества (в процентах) прореагирует за 1 час.
65. Реакция разложения пероксида водорода в водном растворе протекает как реакция первого порядка. Период полураспада при данных условиях 15,86 мин. Определите, какое время требуется для разложения 99% взятого количества пероксида водорода.
66. Из 1кг сахарозы при превращении ее в глюкозу и фруктозу в присутствии воды и фермента, сахарозы за 5 часов осталось 0,6 кг. Какое количество сахарозы останется через 2 ч.20 мин. Определите время полураспада.
67. Рассчитайте константу равновесия, если ∆G0298 для данной реакции равно – 4,478 кДж/моль.
68. Для реакции H2 + I2 → 2HI при 4440С константа равновесия равна 50. Определите направление процесса, если исходная смесь имеет следующий состав: C(H2) = 2 моль/л, C(HI) = 10 моль/л.
№69. Температура кипения раствора, содержащего 6,4 г адреналина в 360 г CCl4 на 0,490К выше температуры кипения чистого CCl4. Кэ = 5,02 кг∙К/моль. Какова молярная масса адреналина?
№70. Этиловый спирт внутривенно иногда вводят при гангрене и абсцессе легкого в виде раствора с массовой долей 20%. Определите, будет ли при 370С этот раствор изотоничен плазме крови? Плотность раствора принять за 1 г/мл.
№ 71. Почему при аллергических реакциях, сопровождающихся отеками тканей, в организм вводят высококонцентрированные растворы хлорида кальция (10%) и глюкозы (20%).
№72. Сколько граммов глюкозы нужно растворить в 270 г воды для повышения температуры на 1 градус?
№73. Осмотическое давление раствора гемоглобина в воде, содержащего 124 г в литре при 170С равно 4400 н/м2. Рассчитайте молярную массу гемоглобина.
№74. Осмотическое давление плазмы крови равно 780000 н/м2. Рассчитайте, сколько граммов хлорида натрия необходимо для приготовления 200 мл раствора изотоничного плазме крови. Степень диссоциации хлорида натрия равна 95%.
№ 75. Опишите состояние эритроцитов при 3100К в растворах сахарозы с массовой долей 8% (плотность 1,03 г/мл) и глюкозы 2% (1,006 г/мл).
№76.Основные положения протолитической теории кислот и оснований. Кислоты и основания по Бренстеду-Лоури, сопряженные кислоты и основания. Константы кислотности и основности. Показатели кислотности (рКа) и основности (рКв).
Согласно теории электролитической диссоциации Аррениуса кислотой является любое вещество в состав, которого входит ион водорода, основанием – гидроксид ион. Но в органической и биологической химии для оценки кислотности и основности используют протолитическую теорию кислот и оснований Бренстеда – Лоури (1923г.). По теории понятия кислотность и основность связаны с переносом протона.
Кислотой является любая частица, способная отдать ион водорода.
NH4+ → H+ + NH30
HCl → H+ + Cl-
Основанием является любая частица, способная принять ион водорода.
H2O + H+ → H3O+
NO3- + H+→ HNO3
По теории кислота и основание должны находиться в сопряженной системе, т.е. кислота не может существовать без основания.
HA + B = A- + BH+
кислота + основание = сопряженное основание + сопряженная кислота
Из этого уравнения следует: кислота и основание образуют кислотно-основные пары. Чем сильнее кислота, тем слабее будет сопряженное с ней основание и наоборот.
Источник
Затвердевание металлического расплава при внешних воздействиях
Пути создания пересыщения можно разделить на изотермические и политермические. К изотермическим относятся способы, связанные с удалением растворителя, высаливанием или химическим взаимодействием.
Простейшим методом перевода раствора в пересыщенное состояние является метод удаления растворителя испарением. При этом температура, естественно, может поддерживаться постоянной. Таким способом целесообразно получать пересыщенные растворы веществ типа хлористого натрия с низким температурным коэффициентом растворимости. Испарение растворителя может проводиться с использованием вакуумной системы.
Политермические способы получения пересыщенных растворов основаны на зависимости растворимости веществ от температуры. Охлаждение раствора постепенно приводит к тому, что содержание вещества в нем становится выше равновесного (растворимости). Таким образом создается пересыщение.
Скорость создания пересыщения как при политермических, так и при изотермических способах является важным параметром, оказывающим значительное влияние на кристаллизацию. От нее зависит исходная концентрация жидкой фазы, при которой начинается зародышеобразование. Исходная же концентрация или, что то же, исходное пересыщение, влияет на скорость зародышеобразования и кинетику фазообразования в целом.
Пересыщенные растворы и переохлажденные расплавы то или иное время могут находиться в неравновесных условиях без видимых изменений. В них не наблюдается появление новой фазы. Система, по крайней мере, внешне, остается гомогенной. Она находится в метастабильном состоянии. Время, в течение которого система находится в таком состоянии, зависит от устойчивости раствора или расплава.
Способность веществ образовывать устойчивые пересыщенные растворы (или переохлажденные расплавы) зависит, прежде всего, от их химического состава. Вообще говоря, склонны к образованию устойчивых пересыщенных растворов соединения сложного состава с большой молекулярной массой. Легко образуются стабильные пересыщенные растворы веществ, содержащих в твердом состоянии кристаллизационную воду: нитраты меди, стронция, железа, тиосульфат натрия, уксуснокислый натрий и т. п. Однако строение вещества не определяет устойчивость пересыщенных растворов.
В большей степени склонны к образованию устойчивых пересыщенных растворов вещества, обладающие сравнительно небольшой растворимостью.
Степень устойчивости системы в метастабильном состоянии характеризуется двумя величинами: шириной метастабильной зоны и временем пребывания в неравновесном состоянии без видимых изменений. Ширина метастабильной зоны представляет собой разность между предельной концентрацией, выше которой сразу же начинается спонтанная кристаллизация, и равновесной концентрацией, т. е. растворимостью. Что же касается времени устойчивости, оно зависит, кроме всего прочего, от степени пересыщения раствора в рамках метастабильной зоны. Чем ближе пересыщение к предельному, тем короче время и, наоборот, чем ближе оно к тому, которое разграничивает первую и вторую области метастабильной зоны, тем оно больше. При пересыщениях, отвечающих первой области метастабильной зоны (см. рис. 1.1.), спонтанная кристаллизация практически исключается и раствор может находиться в метастабильном состоянии неограниченное время, разумеется, если на него не действуют другие, способствующие кристаллизации факторы: различного рода поля, затравка, перемешивание и т.д.
Сложный характер зависимости предопределяется одновременным изменением ряда влияющих на поведение раствора величин. Действительно, от температуры зависит вязкость, энергия движения ионов и молекул, скорость образования зародышей и другие, влияющие на устойчивость пересыщенных растворов характеристики. Повышение вязкости способствует увеличению стабильности. С ростом температуры вязкость падает, что приводит к уменьшению устойчивости. К тому же приводит увеличение с температурой kN, ceq и nN. Однако, с другой стороны, рост растворимости предполагает увеличение тех предельных граничных концентраций, выше которых наступает лабильное состояние раствора. Поэтому абсолютное значение с, отвечающее ширине метастабильной зоны, оказывается сравнительно мало зависимым от температуры.
Время нахождения раствора в метастабильном состоянии зависит от температуры более четко. При одном и том же коэффициенте пересыщения продолжительность индукционного периода с ростом Т уменьшается.
Перемешивание пересыщенного раствора, как правило, снижает его устойчивость. Уменьшаются и ширина метастабильной зоны, и время метастабильного состояния.
Влияние перемешивания в различных условиях проявляется неодинаково. Оно снижается с ростом температуры и уменьшением степени пересыщения раствора. Характер влияния позволяет предположить, что его механизм связан с ускорением диффузии, которая играет существенную роль в кинетике кристаллизации. Причины влияния перемешивания могут заключаться также в увеличении концентрации твердых частиц в объеме жидкой фазы. Дело в том, что в реальных растворах всегда имеется то или иное количество твердой фазы в виде частиц нерастворимых веществ. Когда раствор находится в состоянии покоя, частицы опускаются на дно кристаллизатора и, естественно, в меньшей степени влияют на зародышеобразование. При вращении мешалки, например, они переходят в объем раствора. В какой-то мере источником таких частиц, становятся сама мешалка и стенки кристаллизатора.
В целом нерастворимые примеси оказывают заметное влияние на устойчивость пересыщенных растворов или расплавов. В первую очередь на ширину метастабильной зоны и время метастабильного состояния влияют твердые частицы самого кристаллизующегося вещества. Они могут оказаться в системе в силу разных обстоятельств. Например, в связи с тем, что при приготовлении пересыщенного раствора часть вещества не успела раствориться или оно сохранилось в неровностях внутренней поверхности кристаллизационной аппаратуры при многократном ее использовании, или по другим причинам. В порядке уменьшения эффективности воздействия на метастабильные системы далее располагаются примеси, изоморфные с кристаллизующимся веществом и, наконец, неизоморфные.
Механизм влияния твердой фазы многообразен. Если речь идет о кристалликах самого получаемого соединения, то их действие сводится к инициированию появления новых зародышей и к ускорению фазового превращения за счет собственного роста. Влияние изоморфных примесей, почти аналогично влиянию кристалликов осаждаемого вещества. Здесь играет роль близость кристаллической структуры. И, наконец, действие нерастворимых примесей неизоморфных веществ объясняется возможностью кристаллизации на их поверхности. Предполагается, что энергия образования центра кристаллизации на поверхности ниже, чем в объеме.
Говоря о нерастворимых примесях, нужно отметить одно существенное обстоятельство. Их влияние на устойчивость пересыщенных растворов зависит от концентрации твердой фазы в системе, размеров частиц примеси и состояния поверхности кристаллов. Разумеется, важную роль играет природа примеси. Другими словами, степень влияния определяется количественными характеристиками, которые подлежат определению в каждом отдельном случае. В этой связи необходимо отметить, что стремление к тщательной очистке раствора от любых нерастворимых примесей при изучении его свойств не всегда оправданно. Достаточно сказать, что в ряде случаев даже значительное повышение содержания примеси твердых частиц не влияет на устойчивость пересыщенного раствора. Следовательно, мнение о том, что присутствие примеси твердой фазы изменяет константу кристаллизации, не может быть распространено на все системы, без учета их специфики; другими словами, это влияние может практически вообще не проявляться.
Влияние растворимых примесей может быть различным. Они могут способствовать стабилизации системы или уменьшать ее устойчивость. Механизм их действия сводится к изменению растворимости основного вещества и, следовательно, к изменению истинного пересыщения раствора. Это наиболее простой случай. Возможно, также каталитическое влияние примеси на процесс зародышеобразования, что тоже приводит к изменению устойчивости растворов.
Подводя итог обзору различных причин изменения устойчивости переохлажденных расплавов или пересыщенных растворов, отметим также, что ими могут быть различного рода поля (ультразвуковые, электрические и т. п.) и механические воздействия. К последним относится встряхивание раствора, удар одной твердой поверхности о другую внутри его и другие подобные действия. Необходимо также отметить особую роль вязкости в процессе стабилизации неравновесных систем. Как правило, повышение вязкости приводит к значительному увеличению устойчивости метастабильного раствора или расплава в связи с резким торможением процессов образования новой фазы.
Примеси твердой фазы в общем случае способствуют снижению предельного пересыщения. Причем достаточно большое число затравочных кристаллов самого кристаллизующегося вещества может привести практически к очень большому сужению первой метастабильной зоны и полной ликвидации второй. Что же касается нерастворимых примесей других веществ, они тоже способствуют уменьшению предельных пересыщений. В большей степени, их влияние сказывается на положении границы раздела между лабильной и метастабильной областями состояний раствора, и в меньшей степени, на предельных пересыщениях, отвечающих границе раздела между первой и второй метастабильными зонами. На сегодня мы не располагаем четкими закономерностями, описывающими связь предельных пересыщений с концентрацией и природой нерастворимых примесей. Однако качественные представления о механизме их влияния могут быть использованы в практических целях.
Влияние температуры на предельные переохлаждения и пересыщения различно. С ростом температуры как абсолютное, так и относительное предельные пересыщения могут возрастать, уменьшаться или оставаться в данном интервале Т почти постоянными.
Имеется еще ряд факторов, действующих на предельные пересыщения и переохлаждения. Отметим лишь некоторые факторы, представляющие наибольший интерес с практической точки зрения. Это, прежде всего вязкость. Чем она выше, тем более высокие предельные переохлаждения и пересыщения достигаются. Используя различные добавки, изменяющие вязкость, можно решать задачи по стабилизации пересыщенных растворов. Существенное влияние на Т1im и с1im оказывают электрические и магнитные поля и радиомагнитное излучение, а также виброимпульсные воздействия.
РЕКЛАМА НА САЙТЕ
КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ
 |
|
|---|
Источник