Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




01.11.2019


01.11.2019


25.09.2019


14.09.2019


14.09.2019


08.09.2019


03.09.2019


26.08.2019


13.08.2019


13.08.2019





Яндекс.Метрика
         » » Ограниченная смесимость в жидкой фазе (ликвация)

Ограниченная смесимость в жидкой фазе (ликвация)

09.12.2017

Te примеры бинарных систем, которые приведены были выше, характеризуются тем, что во всех случаях при достаточном повышении температуры получаются расплавы или жидкости совершенно однородные, за исключением инконгруентного плавления.

В ряде других случаев могут получаться при расплавлении смеси двух компонентов также две жидкости, которые при понижении температуры не смешиваются друг с другом (ликвация). Это явление представляет большой технологический интерес, так как ряд металлических сплавов дает при высокой температуре однородные жидкости, которые при охлаждении распадаются на две не смешивающиеся друг с другом жидкости. То же явление наблюдается в природе. Сюда, в первую очередь, относится силикатная однородная жидкость с содержащимися в ней сульфидами или окислами металлов, которая при охлаждения распадается на две но смешивающиеся жидкости. Эго имеет петрогенетическое значение; однако, некоторые геологи и петрографы придавали этому процессу преувеличенное значение.

Для жидкостей, дающих ликвацию, характерно именно то, что жидкость, однородная при высокой температуре, при охлаждении распадается на две не смешивающиеся жидкости. Имеется несколько типов взаимного отношения жидкостей при сравнительно низких температурах.

1. Две жидкости не смешиваются. После энергичного взбалтывания они дают эмульсию, которая не представляет собой взаимного раствора. Таковы масло и вода.

2. Две жидкости не смешиваются друг с другом полностью; каждая из них содержит в споем растворе некоторое количество другой жидкости. Характерным примером такого рода частично смешивающихся жидкостей является смесь фенола пли эфира с водой. Находясь в покос, они образуют два отдельных слоя: в воде остается небольшая примесь растворенного в ней эфира или фенола, в феноле пли эфире — небольшое количество воды,

3. Жидкости полностью смешиваются, как например, алкоголь и вода.

Взаимная смесимость во втором случае постепенно возрастает с повышением температуры я при достаточно высокой температуре получается однородная жидкость.
Частичная смесимость может быть выражена диаграммой, которая дана на рис. 45, где А и В — компоненты (жидкости), на ординате откладывается t.

В точке х дается смесь двух жидкостей в соответствующих относительных количествах. Эти жидкости распределяются на два слоя, состав которых дан на кривой в точках у и г. Это так называемые парные жидкости; состав их определяется путем проведения из этих точек перпендикуляра на абсциссу.

По мере повышения температуры обе жидкости содержат все больше и больше другой парной жидкости; состав каждой из них меняется по кривой уК и zК вплоть до наиболее высокой тонки К, где получается при температуре tK одна однородная фаза. Точка К называется критической температурой раствора.

При понижении температуры происходит обратный процесс; очень редко получается совершенно чистая жидкость к моменту се застывания.

На диаграмме рис. 46 изображен более общий случай, когда имеется ограниченная смесимость двух жидких фаз с одновременным образованием твердых растворов. Предположим, что состав смешанной жидкости дан в точке х. Пo мере понижения температуры точка постепенно опускается, пока не встретят кривую DKF в точке у, жидкость распадается на две парные жидкости у и 2. Точка равновесия у движется по кривой yD, z — по кривой zF. Когда точка у достигает точки D, начинается выделение твердого вещества в соответствующей точке G, и состав жидкости при постоянной температуре начинает изменяться по линии DF. Когда наша точка достигает точки F, последняя капля жидкости D исчезает и остается только жидкость F. Из точки F начинается выделение твердого вещества по линии FE, как это характерно вообще для эвтектических смесей, и когда наша точка достигает точки E, начинают выделяться одновременно твердые вещества G и С. Линии GHM и CN такие же, как и линии DG и FH.
Если плотность твердого вещества больше, чем плотность жидкости, оно по мере выделения будет опускаться на дно сосуда (бассейна), если меньше — будет подыматься. Так как вязкость жидкости обычно более или менее значительная, образующиеся в одной жидкости капли другой не передвигаются далее и остаются в ней во взвешенном состоянии; теоретически обе жидкости должны разделиться и образовать два отдельных слоя. При дальнейшем охлаждении каждая жидкость кристаллизуется в отдельности, независимо одна от другой.

Если предположить, что твердые растворы не образуются, чего в природе не бывает, то процесс несколько упрощается. На диаграмме рис. 47 мы имеем две чистые жидкости — А и В. Процесс кристаллизации идет так, как показано на предыдущей диаграмме. Нa обеих диаграммах ни в одной точке внутри кривой DKF не может существовать однородная жидкость. В любой точке выше кривой TnDKFETb устойчивой является только одна жидкая фаза, в любой точке ниже линии DFEC — одно твердое тело.
Работы Грейга в области ликвации показали, что расплавы SiO2 с расплавами CaO, MgO, FeO, Fe2O3 обладают лишь ограниченной смесью. При высоком содержании SiO2 появляется перерыв в смесимости. Наоборот, расплавы Ha2O, K2O, Al2O3 с SiO2 обладают неограниченной смесимостью.

Весьма интересно влияние различных окислов на явления не смесимости богатых кремнекиcлотом силикатных расплавов.
На диаграмме рис. 48 видно, что между MgO и SiO2 в жидком состоянии образуется большой перерыв в смесимости и что этот перерыв постепенно уменьшается по мере того, как окиси металлов постепенно сменяются все более щелочными. В системе BaO — SiO2 перерыв исчезает, однако кривая плавления носит в значительной степени аномальный характер. С увеличением щелочности окиси металла аномалия уменьшается и в сиcтеме Rb2O—SiO2 восстанавливается нормальная форма кривой плавления.

Такие элементы, как Mg, Ca, Sr, Ba, по мере увеличения основности расплавов, обнаруживают все более слабую смесимость; за ними следуют щелочные металлы в закономерной последовательности.

Интересна также форма кривых плавления, например для Ba; нормальная форма восстанавливается сперва у Rb и Cs. Установлено, что горные породы с высоким содержанием SiO2 никогда не содержат много CaO, MgO и FeO. Наоборот, эти породы богаты Na2O, K2O и Al2O3. Дальнейшие исследования показали, что даже небольшие количества K2O, Al2O3, Na2O способны компенсировать явления ликвации.

Смесимость расплавов, содержащих летучие компоненты, изучена пока недостаточно. В этом отношении их только начали изучать. Есть основания думать, что в присутствии летучих компонентов в силикатных расплавах можно будет обнаружить и явления ликвации, судя по тому, что ликвация силикатных и сульфидных магм установлена, Явления ликвации пока в магматических породах не были обнаружены. Правда, некоторые петрографы предполагают, что признаки процессов ликвации можно установить в шаровых гранитах, норитах и т. д. Иногда находят небольшие шары гранита в норитах; их генезис объясняют тем, что они образовались путем ликвации диоритовой магмы с разделением ее на норитовую и гранитную. Барт говорит, что если бы гранитная и габброидная магмы не смешивались, то никакая габброидная магма не могла бы ассимилировать граниты. Однако многочисленные наблюдения показали, что такого рода ассимиляция действительно происходит.

Предполагают, что гранитные и габброидные магмы при высоких температурах обладают ограниченной, при низких — неограниченной смесимостью. Однако об этом Боуэн говорит так:

"Taкое поведение двух жидкостей нам известно, но если какой-либо петрограф захочет распространить это предположение на отношения между базальтами и риолитами, очень трудно доказать, что он неправ; но в качестве доказательства в пользу этого предположения имеются только его слова".