диаграмма состав-свойство

ДИАГРАММА СОСТАВ-СВОЙСТВО

графич. изображение зависимости между составом физ.-хим. системы и величиной к.-л. ее физ. свойства — электрич. проводимости, плотности, вязкости, показателя преломления и т. п. Температуру и давление при построении Д. с.-с. обычно принимают постоянными. Для двойных (бинарных) систем Д. с.-с. изображают на плоскости, откладывая по оси абсцисс состав, по оси ординат — численное значение рассматриваемого свойства. Д. с.-с. тройных систем трехмерны. Состав обычно изображают в виде равностороннего треугольника, наз. концентрационным; его вершины соответствуют компонентам, точки на сторонах — составам двойных систем, точки внутри треугольника — составам тройной системы. Величину свойства откладывают на перпендикулярах к плоскости треугольника, получая диаграмму в виде поверхности свойства. Обычно рассматривают ортогональные проекции сечений таких диаграмм на плоскость концентрац. треугольника (см. многокомпонентные системы). Состав системы выражают массовой, объемной или молярной долей компонентов; при этом предпочтение отдают такому способу выражения концентрации, при котором данное свойство является линейной (аддитивной) функцией состава. Так, для идеальных газовых смесей и жидких растворов плотность является линейной функцией состава при выражении последнего в объемных долях компонентов. При неаддитивности свойства на кривой, изображающей его зависимость от состава, могут появиться экстремумы и точки перегиба. Признаком хим. взаимод. между компонентами системы с образованием устойчивого (не диссоциирующего) хим. соед. является появление на кривой свойство — состав сингулярной точки, в которой первая производная свойства по составу терпит разрыв непрерывности. Системы с образованием частично диссоциирующих соед. не имеют сингулярных точек на кривых состав — свойство. Экстремумы на кривых состав — свойство могут появиться и в отсутствие хим. взаимод. между компонентами, в особенности если свойства компонентов близки друг к другу. Пример азеотропные точки на кривых температура кипения — состав при постоянном давлении (см. азеотропные смеси). С помощью Д. с. с. изучают процессы, происходящие в равновесных системах, преим. однофазных жидких или твердых. Так, в жидких растворах осн. процессы — распад ассоциатов, образованных однотипными молекулами (напр., молекулами спирта, между которыми имеется водородная связь); образование сольватов (гидратов); хим. реакции обмена, напр., этерификация в смесях спиртов с орг. кислотами; образование ионных пар, напр. [R₃NH⁺] [R'COO⁻] при взаимодействии третичных аминов с карбоновыми кислотами, распад ионных пар. В металлич. сплавах с помощью Д. с. с. изучают образование интерметаллич. соед., определяют границы существования твердых растворов. Выбор измеряемого свойства определяется характером изучаемого процесса. Так, о распаде ионных пар в растворах неэлектролитов правильнее всего судить по значениям электрич. проводимости, об образовании или разрыве хим связей по данным мол. спектроскопии или ЯМР, об образовании интерметаллич. фаз — по значениям электрич. проводимости или твердости. При исследовании взаимод. двух веществ А и В часто изучают не непосредственно свойство двойной системы АВ, а свойство серии растворов А и В в инертном растворителе, которые отличаются друг от друга отношением концентраций с_А/с_В, но имеют постоянную суммарную молярную концентрацию с_А + с_В = const (метод изомолярных растворов, или метод Остромысленского — Жоба). По данным абсорбц. спектроскопии определяют, напр., стехиометрич. состав комплексных соед., образующихся в растворах; при этом по оси ординат откладывают оптич. плотность раствора при длине волны, на которой происходит макс. изменение плотности в зависимости от молярного отношения, по оси абсцисс — молярное отношение с_А/с_В. Д. с.-с. широко применяют в металлургии, галургии, при изучении смесей орг. веществ и процессов их разделения. Они позволяют выяснить характер взаимод. между компонентами системы, условия образования, состав и свойства образующихся соед., не выделяя их из системы. Д. с.-с. являются основой физ.-хим. методов в аналит. химии.

^{Лит.: Аносов В. Я., Озерова М. И., Фиалков Ю. Я., Основы физико-химического анализа, М., 1976. См. также лит. при статьях диаграмма состояния, физико-химический анализ.}

_{В. А. Михайлов}