Φυσικοχημεία Ι (414)

Σήμερα εξετάσαμε διάφορες περιπτώσεις διαγραμμάτων σημείων πήξεως υγρών μιγμάτων. Αυτά κυμαίνονται από συστήματα με ένα ευτηκτικό σημείο με καθίζηση στερεού ενός μόνο συστατικού, μέχρι συστήματα με διμεταλλικές ενώσεις και περισσότερα ευτηκτικά σημεία, συστήματα με μερική ή πλήρη ανάμιξη συστατικών στην στερεή φάση, συστήματα με ποικιλία στην δομή στην στερεή φάση, δηλ. ισορροπίες με πολλές στερεές φάσεις.

 Άσκηση: Στο άρθρο J. Phys. Chem. B 114, 5821 (2010) δημοσιεύθηκε το παρακάτω διάγραμμα φάσεων μιγμάτων B και N σε πίεση 5 GPa. Σε αυτό σημειώνονται οι περιοχές όπου υπάρχουν μία ή περισσότερες από τις ακόλουθες φάσεις: υγρή (L), εξαγωνική στερεή του BN (hBN), κυβική στερεή του BN (cBN), στερεή του B₁₃N₂ και στερεή του βορίου (B).

α) Με τι σύμβολα πρέπει να αντικατασταθεί το «Υ» για να περιγράφει τις σωστές φάσεις που συνυπάρχουν σε εκείνη την περιοχή του διαγράμματος; β) Τήγμα με σύσταση x_N = 15% ψύχεται ισοβαρώς από 3500 K σε 2700 K. Να σχεδιασθεί η διεργασία στο διάγραμμα και να δηλωθεί η τελική κατάσταση του συστήματος, δηλ. σε ποια ή ποιες φάσεις βρίσκεται το σύστημα και τι σύσταση έχει η καθεμιά. γ) Από ποιες φάσεις αποτελείται το ίδιο σύστημα όταν ψυχθεί περισσότερο μέχρι 2400 K; δ) Αναμιγνύουμε 2 mol αζώτου και 23 mol βορίου σε θερμοκρασία 3200 K και κατόπιν ψύχουμε. Σε ποια θερμοκρασία θα εμφανιστεί το πρώτο στερεό και τι σύσταση θα έχει αυτό το στερεό; Να σημειωθεί και αυτή η διεργασία στο διάγραμμα

.