BÀI GIẢNG - Giản đồ pha (Nguyễn Đình Soa) Full



1.  KHÁI NIỆM VỀ LÝ THUYẾT GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI CÂN BẰNG PHA (GIẢN ĐỒ PHA)

Nhƣ đã biết, khi cho 2 hay nhiều chất tác dụng với nhau, chúng có thể tạo thành 1 (hoặc đồng thời nhiều) trong các sản phẩm sau đây: hợp chất hóa học, dung dịch, hỗn hợp cơ học.

Để nghiên cứu các tƣơng tác hóa học nói trên ngƣời ta  thƣờng dùng phƣơng pháp phổ biến  xƣa nay  là  phương pháp chế luyện.  Theo phƣơng  pháp này  cần phải tách riêng các pha tạo thành trong hệ dƣới dạng tinh khiết rồi phân tích thành phần hóa học,  cấu trúc và xác định tính chất. Phƣơng pháp này có nhƣợc điểm là tốn công, mất nhiều thời gian và nhiều khi không thể làm đƣợc. Ví dụ khó tách những pha tạo thành dễ bị phân hủy bằng cách cô kết tinh hay chƣng cất. Càng khó khăn hơn khi phải tách 1 pha riêng biệt trong những đối tƣợng nhƣ hợp kim, thủy tinh …

Trong thế kỷ vừa qua đã xuất hiện một phƣơng pháp nghiên cứu mới cho phép 

xác định các pha tạo thành về số lƣợng, thành phần, bản chất, biên giới tồn tại trong hệ 

khảo sát mà không cần tách riêng chúng ra. Đó là  phương pháp giản đồ pha.  Phƣơng 

pháp này cơ sở trên việc nghiên cứu sự phụ thuộc hàm số giữa  các tính chất    (vật lý, 

hóa học, cơ học…)  và  những thông số xác định trạng thái cân bằng (các yếu tố cân 

bằng)  của hệ nhƣ  thành phần x, nhiệt độ t, áp  suất p, năng lượng E…,  nghĩa là khảo 

sát hàm số: f(, x, p, t, E…) = 0. Những kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc nói trên đƣợc 

trình bày dƣới  dạng  đồ thị,  rồi để phân tích kết quả thu đƣợc ngƣời ta dùng  phương 

pháp phân tích hình học  các đồ thị, nghĩa là phân tích đặc trƣng hình dạng các yếu tố 

hình học của đồ thị (điểm, đƣờng, bề mặt, thể tích), từ đó xác định sự tạo thành các 

pha, thành phần, tính chất và biên giới tồn tại của chúng.

Trong trƣờng hợp tổng quát những đồ thị nhƣ vậy đƣợc gọi là  giản đồ trạng 

thái cân bằng pha  hay đơn giản là  giản đồ pha.  Song song với giản đồ trạng thái cân 

bằng pha ngƣời ta cũng thƣờng hay xây dựng giản đồ thành phần –  tính chất, là đồ thị 

chỉ  biểu diễn sự phụ thuộc của tính chất vào thành phần của hệ mà thôi: f(, x) = 0.

Tóm  lại  theo  phƣơng  pháp  giản  đồ  pha  trƣớc  hết  cần  phải  xây  dựng  giản  đồ 

trạng thái cân bằng pha, giản đồ thành phần  –  tính chất, rồi dựa trên hình dạng, đặc 

trƣng của giản đồ thu đƣợc kết luận về đặc trƣng tƣơng tác xảy ra trong hệ nghiên cứu 

3

mà không cần  phải tách riêng các pha, phân tích thành phần, xác định tính chất nhƣ 

phƣơng pháp chế luyện.

Rõ  ràng  phƣơng  pháp  giản  đồ  pha  có  nhiều  ƣu  việt  so  với  phƣơng  pháp  chế 

luyện. Tuy nhiên phƣơng pháp giản đồ pha cũng chỉ mới trả lời đƣợc câu hỏi về đặc 

trƣng  tƣơng  tác  hóa  học  chứ  chƣa  cho  biết  tại  sao  tƣơng  tác  hóa  học  đó  lại  xảy  ra. 

Muốn giải đáp vấn đề này, nhƣ đã biết, cần phải sử dụng các phƣơng pháp khác nhƣ 

phân tích cấu trúc, nhiệt động học…

Có  thể  nói  phƣơng  pháp  giản  đồ  pha  đƣợc  khởi  xƣớng  và  đặt  nền  móng  lý 

thuyết  bởi  Lơmanôxốp,  Lavoaziê,  Ghip,  Rôzêbom,  Van-Hôp…  từ  thế  kỷ  XVIII.  Tuy 

nhiên nó thực sự trở thành một phƣơng pháp tổng quát, một khoa học độc lập có cơ sở 

lý thuyết vững chắc là nhờ sự phát triễn và xây dựng của Cuanacốp, Tamman, Ienhike, 

Xcơrâynơmake trong thế kỷ XIX và đặc biệt là trong thế kỷ XX.

Ngày nay lý thuyết giản đồ pha trở thành môn khoa học độc lập của hóa học vô 

cơ và đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau, mà quan trọng 

nhất là: hóa học, kim loại học, khoáng  vật học, silicat, muối học… Nó cho phép giải 

quyết nhiều vấn đề về lý thuyết và thực hành của hóa học, kỹ thuật hóa học, sản xuất 

hóa chất, vật liệu kim loại, thủy tinh, gốm sứ…

2. CÁC KHÁI NIỆM VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA GIẢN ĐỒ PHA

...










LINK DOWNLOAD (TÀI LIỆU VIP MEMBER)



1.  KHÁI NIỆM VỀ LÝ THUYẾT GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI CÂN BẰNG PHA (GIẢN ĐỒ PHA)

Nhƣ đã biết, khi cho 2 hay nhiều chất tác dụng với nhau, chúng có thể tạo thành 1 (hoặc đồng thời nhiều) trong các sản phẩm sau đây: hợp chất hóa học, dung dịch, hỗn hợp cơ học.

Để nghiên cứu các tƣơng tác hóa học nói trên ngƣời ta  thƣờng dùng phƣơng pháp phổ biến  xƣa nay  là  phương pháp chế luyện.  Theo phƣơng  pháp này  cần phải tách riêng các pha tạo thành trong hệ dƣới dạng tinh khiết rồi phân tích thành phần hóa học,  cấu trúc và xác định tính chất. Phƣơng pháp này có nhƣợc điểm là tốn công, mất nhiều thời gian và nhiều khi không thể làm đƣợc. Ví dụ khó tách những pha tạo thành dễ bị phân hủy bằng cách cô kết tinh hay chƣng cất. Càng khó khăn hơn khi phải tách 1 pha riêng biệt trong những đối tƣợng nhƣ hợp kim, thủy tinh …

Trong thế kỷ vừa qua đã xuất hiện một phƣơng pháp nghiên cứu mới cho phép 

xác định các pha tạo thành về số lƣợng, thành phần, bản chất, biên giới tồn tại trong hệ 

khảo sát mà không cần tách riêng chúng ra. Đó là  phương pháp giản đồ pha.  Phƣơng 

pháp này cơ sở trên việc nghiên cứu sự phụ thuộc hàm số giữa  các tính chất    (vật lý, 

hóa học, cơ học…)  và  những thông số xác định trạng thái cân bằng (các yếu tố cân 

bằng)  của hệ nhƣ  thành phần x, nhiệt độ t, áp  suất p, năng lượng E…,  nghĩa là khảo 

sát hàm số: f(, x, p, t, E…) = 0. Những kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc nói trên đƣợc 

trình bày dƣới  dạng  đồ thị,  rồi để phân tích kết quả thu đƣợc ngƣời ta dùng  phương 

pháp phân tích hình học  các đồ thị, nghĩa là phân tích đặc trƣng hình dạng các yếu tố 

hình học của đồ thị (điểm, đƣờng, bề mặt, thể tích), từ đó xác định sự tạo thành các 

pha, thành phần, tính chất và biên giới tồn tại của chúng.

Trong trƣờng hợp tổng quát những đồ thị nhƣ vậy đƣợc gọi là  giản đồ trạng 

thái cân bằng pha  hay đơn giản là  giản đồ pha.  Song song với giản đồ trạng thái cân 

bằng pha ngƣời ta cũng thƣờng hay xây dựng giản đồ thành phần –  tính chất, là đồ thị 

chỉ  biểu diễn sự phụ thuộc của tính chất vào thành phần của hệ mà thôi: f(, x) = 0.

Tóm  lại  theo  phƣơng  pháp  giản  đồ  pha  trƣớc  hết  cần  phải  xây  dựng  giản  đồ 

trạng thái cân bằng pha, giản đồ thành phần  –  tính chất, rồi dựa trên hình dạng, đặc 

trƣng của giản đồ thu đƣợc kết luận về đặc trƣng tƣơng tác xảy ra trong hệ nghiên cứu 

3

mà không cần  phải tách riêng các pha, phân tích thành phần, xác định tính chất nhƣ 

phƣơng pháp chế luyện.

Rõ  ràng  phƣơng  pháp  giản  đồ  pha  có  nhiều  ƣu  việt  so  với  phƣơng  pháp  chế 

luyện. Tuy nhiên phƣơng pháp giản đồ pha cũng chỉ mới trả lời đƣợc câu hỏi về đặc 

trƣng  tƣơng  tác  hóa  học  chứ  chƣa  cho  biết  tại  sao  tƣơng  tác  hóa  học  đó  lại  xảy  ra. 

Muốn giải đáp vấn đề này, nhƣ đã biết, cần phải sử dụng các phƣơng pháp khác nhƣ 

phân tích cấu trúc, nhiệt động học…

Có  thể  nói  phƣơng  pháp  giản  đồ  pha  đƣợc  khởi  xƣớng  và  đặt  nền  móng  lý 

thuyết  bởi  Lơmanôxốp,  Lavoaziê,  Ghip,  Rôzêbom,  Van-Hôp…  từ  thế  kỷ  XVIII.  Tuy 

nhiên nó thực sự trở thành một phƣơng pháp tổng quát, một khoa học độc lập có cơ sở 

lý thuyết vững chắc là nhờ sự phát triễn và xây dựng của Cuanacốp, Tamman, Ienhike, 

Xcơrâynơmake trong thế kỷ XIX và đặc biệt là trong thế kỷ XX.

Ngày nay lý thuyết giản đồ pha trở thành môn khoa học độc lập của hóa học vô 

cơ và đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau, mà quan trọng 

nhất là: hóa học, kim loại học, khoáng  vật học, silicat, muối học… Nó cho phép giải 

quyết nhiều vấn đề về lý thuyết và thực hành của hóa học, kỹ thuật hóa học, sản xuất 

hóa chất, vật liệu kim loại, thủy tinh, gốm sứ…

2. CÁC KHÁI NIỆM VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA GIẢN ĐỒ PHA

...










LINK DOWNLOAD (TÀI LIỆU VIP MEMBER)

M_tả
M_tả

Không có nhận xét nào: