Диаграммы состояния однокомпонентных систем.

К элементам строения диаграмм состояния однокомпо­нентных систем относятся: координатные оси, линии упругости пара (пограничные линии), области стабильного существования отдель­ных фаз и тройные точки.

На рис. приведена общая диаграмма состояния однокомпонентной системы, состоящей из компонента К, существующего в двух полиморфных модификациях — низкотемпературной К₁ и высоко­температурной К₂.

Данные диаграммы строятся в координа­тах температура (ось абсцисс) — давление газообразной фазы или упругость паров над кристаллической или жидкой фазой (ось ординат).

Основным элементом строения однокомпонентных диаграмм со­стояния являются линии упругости пара (линии АВ, ВС, СD, ВЕ, СF), которые разделяют все поле диаграммы на области стабиль­ного существования отдельных фаз. Ниже кривой АВСD находится область газообразной фазы, область АВЕ- это область равновесного существования К₁, область ЕВСF — К₂ и область FСО — жидкой фазы (расплава). Все эти области однофазны и согласно правилу фаз - дивариантны. Вдоль линий упругости пара АВ, ВС, СD, ВЕ и СF, в равновесии находятся по две фазы: твердая фаза K₁ — пар (АВ), твердая фаза К₂ — пар (ВС), жидкость — пар (СО) и т.д. Точкам этих линий соот­ветствует моновариантное состояние системы. Фигуративная точка, выражающая состояние системы, будет перемещаться при этом вдоль линий упругости пара.

Как видно из диаграммы, каждая полиморфная мо­дификация имеет свою область температур и давлений, в которой она существует в стабильном (равновесном) состоянии, и никакая дру­гая модификация этого же вещества в той же области стабильной быть не может. Тройные точки В и С на однокомпонентных диаграммах состоя­ния образованы тремя сходящимися линиями упругости пара. В этих точках в равновесии находятся три фазы, поэтому в со­ответствии с правилом фаз в этих точках, система инвариантна. Тройная точка С характеризует температуру T₃ плавления в трех­фазной системе кристалли­ческой модификации К₂.

Система SiO₂

Единственным устойчивым оксидом кремния является кремнезем — SiO₂. Однокомпонентная диаграмма состояния SiO₂ построенная К. Феннером, приведена на рис. 22. Эта диаграмма имеет существенное значение для технологии производства динасовых огнеупоров, изделий тонкой керамики (фарфор, фаянс), кварцевого стекла и т.д.

Кремнезем образует много полиморфных модификаций, из ко­торых на диаграмме Феннера представлены только три главные: кварц, тридимит и кристобалит, каждая из которых, в свою очередь, имеет несколько разновидностей — модификаций вто­рого порядка: a- и b-кварц, a-, b- и g-тридимит, a- и b-кристобалит, где буква a присваивается наиболее вы­сокотемпературной форме.

Превращения в пределах каждой главной формы, относятся к полиморфным переходам со смещением во вторичной координационной сфере и происходят очень быстро. Это объясняется незначительными структурными изменениями при этих переходах ввиду сходства структур модификаций второго порядка. Превращения же между главными модификациями, т.е. a-кварц =» a-тридимит =» a-кристобалит, относятся к реконструктивным превращениям во вторичной координационной сфере.