Zustandsbeschreibungen

Transkript

1 Siedediagramme Beispiel: System Stickstoff Sauerstoff - Das Siedeverhalten des Systems Stickstoff Sauerstoff Der Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand. - Stickstoff und Sauerstoff bilden sowohl im gasförmigen als auch im flüssigen Aggregatzustand in jedem beliebigen Mischungsverhältnis homogene Lösungen miteinander. Man spricht dann von vollständiger Mischbarkeit. - Anmerkung: Die vollständige Mischbarkeit von Gasen ist trivial und bei allen Gasen gegeben. Viele Flüssigkeiten zeigen nur eine begrenzte Löslichkeit ineinander, z.b. Wasser und Öl. Lehramt 1a Sommersemester

2 Der Siedepunkte: Stickstoff 196 C Sauerstoff bei 183 C. Das Siedeverhalten liefert die grundlegenden Daten für das technische Verfahren der fraktionierten Destillation bzw. der fraktionierten Kondensation. Diese technische Umsetzung wird Linde-Verfahren genannt. Mit diem Linde-Verfahren werden die Komponenten der Luft (Stickstoff, Sauerstoff und Argon) aufgetrennt und in reiner (flüssiger) Form gewonnen. Lehramt 1a Sommersemester

3 Das System Stickstoff - Sauerstoff C Luft (80% N 2, 20% O 2 ) wird ausgehend von Punkt A ( -184 C) abgekühlt A gas Beim Erreichen von Punkt B (-191,2 C) auf der Taukurve bildet sich ein erstes Flüssigkeitströpfchen mit der Zusammensetzung, gegeben durch Punkt C (38% N 2, 62% O 2 ) Taukurve Beim weiteren Abkühlen kondensiert immer mehr Gas. Die Zusammensetzung des Gases ändert sich gemäß den Punkten auf der Taukurve, wird also relativ immer N 2 -reicher: Bei Punkt D (-193 C) enthält das Gas 88% N 2, und 12% O B D F G H E C Siedekurve flüssig Parallel dazu ändert sich die Zusammensetzung der Flüssigkeit gemäß den Punkten auf der Siedekurve. Bei 193 C (Punkt E) besteht die flüssige Phase zu 45% aus O 2 und zu 55% aus N 2. Bei 194,7 C schließlich verschwindet das letzte Gasbläschen mit 95% N 2 und 5% O 2 (Punkt F), das gesamte System ist flüssig mit der bei G gegebenen Zusammensetzung (80% N 2, 20% O 2 ). Weiteres Abkühlen z.b. bis Punkt H (-196 C) ändert daran nichts % O % N 2 Lehramt 1a Sommersemester

4 C C Das System Stickstoff - Sauerstoff gas D F H B A Taukurve Siedekurve flüssig E G In einem weiteren Experiment wollen wir eine (flüssige) Lösung mit der Zusammensetzung (55% N 2, 45% O 2 ) von 196 C kommend (Punkt A) erwärmen. Bei 193 C beginnt diese Lösung zu Sieden (Punkt B). Das erste Gasbläschen, das entsteht, hat die Startzusammensetzung, die durch Punkt C auf der Siedekurve gegeben ist (88% N 2, 12% O 2. Das Gas ist somit reicher an der Komponente mit dem niedrigeren Siedepunkt. Weiteres Erwärmen bis auf 189 C führt zu einer Zusammensetzung der Gasphase von 65% N 2 und 35% O 2 (Punkt D).Die Flüssigkeit besteht bei dieser Temperatur zu 23% aus N 2 und 77% aus O 2 (Punkt E). Im Verlauf des Siedens reichert sich also die Komponente mit dem niedrigeren Siedepunkt in der Gasphase, diejenige mit dem höheren Siedepunkt in der flüssigen Phase an. Erreicht die Temperatur schließlich etwa 187,8 C so verschwindet das letzte Flüssigkeitströpfchen, das zu 18% N 2 und 82% O 2 besteht (Punkt G). Die Gasphase hat jetzt wieder die Startzusammensetzung 65% N 2 und 35% O 2 (Punkt F). Weiteres Erwärmen, z.b. bis Punkt H (-184 C), ändert daran nichts; die Zusammensetzung bleibt bei 55% N 2 und 45% O 2, die Lösung bleibt gasförmig % O % N 2 Lehramt 1a Sommersemester

5 Das System Stickstoff - Sauerstoff Trennung des Gasgemisches: Im Verlauf der Verdampfung reichert sich die Komponente mit dem niedrigeren Siedepunkt (N 2 ) in der Gasphase an. Im Verlauf der der Verflüssigung reichert sich die Komponente mit dem höheren Siedepunkt (O 2 ) in der flüssigen Phase an. Wenn man Gas und Flüssigkeit voneinander trennt bevor die gesamte eingesetzte Menge kondensiert bzw. verdampft ist, erhält man ein Gas bzw. eine Flüssigkeit, die mehr von der einen oder anderen Komponente enthält als die Ausgangsmischung. Wiederholt man den Vorgang mit diesen Fraktionen (d.h. Teilmengen) mehrmals, so kann man die Anreicherung immer weiter steigern, bis die reinen Stoffe vorliegen. Lehramt 1a Sommersemester

6 C -184 Das System Stickstoff - Sauerstoff gas C Taukurve F Wir kühlen Luft (80% N 2, 20% O 2 ) bis auf 193 C ab. Das Gas besteht jetzt aus 88% N 2 und 12% O 2, die Flüssigkeit enthält, (55% N 2, und 45% O 2 (Punkte A und B). Die Flüssigkeit (Punkt B) wird abgetrennt und vollständig verdampft (Punkt C, 55% N 2, 45% O 2 ) G H Durch Abkühlen auf 189 C erhält man ein Gas mit 65% N 2, und 35% O 2 sowie eine Flüssigkeit mit 23% N 2, und 77% O 2 (Punkte D und E) A D B E Siedekurve Die Flüssigkeit (Punkt E) wird wiederum abgetrennt und vollständig verdampft (Punkt F, 23% N 2, 77% O 2 ). Abkühlen auf 186 C liefert jetzt ein Gas mit 38% N 2, und 62% O 2 die Flüssigkeit besteht zu 10% N 2, und 90% O 2 (Punkte G und H). Diesen Vorgang des teilweise (fraktionierten) Kondensierens, Auftrennens und vollständigen Verdampfens kann man nun noch mehrfach wiederholen, die Flüssigkeit wird immer O 2 reicher bis man endlich reinen, flüssigen Sauerstoff vorliegen hat flüssig Die abgetrennte Gasphase betrachten wir auf der nächsten Seite in gleicher Weise: % O % N 2 Lehramt 1a Sommersemester

7 C Das System Stickstoff - Sauerstoff gas Taukurve Wie im vorigen Beispiel haben wir Luft (80% N 2, 20% O 2 ) auf 193 C abgekühlt. Das Gas besteht jetzt aus 88% N 2 und 12% O 2, die Flüssigkeit enthält, (55% N 2, und 45% O 2 (Punkte A und B). Das Gas (Punkt A) wird abgetrennt und vollständig verflüssigt (Punkt C, 88% N 2, 12% O 2 ). Durch Erwärmen auf 194,5 C erhält man ein Gas mit 95% N 2, und 5% O 2 sowie eine Flüssigkeit mit 75% N 2, und 25% O 2 (Punkte D und E). Das Gas (Punkt D) wird wiederum abgetrennt und vollständig verflüssigt (Punkt F, 95% N 2, 5% O 2 ) Siedekurve Das mehrfache Wiederholen dieses Vorganges (teilweises Verdampfen, Abtrennen, vollständiges Kondensieren) liefert, analog zum vorherigen Beispiel, schließlich reinen Stickstoff D F A C E B flüssig % O % N 2 Da Luft in praktisch unbegrenzter Menge zur Verfügung steht und so immer wieder dem Prozess zugeführt werden kann, spielt es keine Rolle, dass die Fraktionen mit fortschreitender Reinheit der eine bzw. anderen Komponente immer kleiner werden. Technisch wird der beschriebene Vorgang in Destillationskolonnen durchgeführt. Lehramt 1a Sommersemester

8 Das System Stickstoff - Sauerstoff Schematische Darstellung einer Destillationskolonne: Kolonnenkopf Kühler T 2 Vorlage T 2 < T 1 Kolonne T 1 Gas Sumpf Lehramt 1a Sommersemester

9 Das System Stickstoff - Sauerstoff T 2 < T 1 T 2 T 1 Gas Grob vereinfacht kann man sich eine Destillationskolonne so vorstellen, dass in ein senkrecht stehendes Rohr durchlässige Böden eingezogen sind. In dem Rohr herrscht ein Temperaturgefälle, unten ist die Temperatur (T 1 ) höher als oben (T 2 ). Das heiße Gas tritt von unten in die Kolonne ein. Der Temperaturbereich wird so gewählt, dass er mindestens einen Siedepunkt der zu trennenden Komponenten des Gemisches umfasst. Auf den Böden stehen Flüssigkeit und Gas im Gleichgewicht miteinander, entsprechend der Temperaturerniedrigung nimmt von Boden zu Boden die Konzentration der niedriger siedenden Komponente immer weiter zu. Bei ausreichend großer Zahl der Böden und richtig gewählter Temperaturdifferenz, erhält man die niedriger siedende Komponente rein am Kolonnenkopf. Gegebenenfalls wird sie dann wieder durch Kühlen verflüssigt. Die technische Ausführung der Kolonnen kann ganz anders aussehen als die hier beschriebene. Die Bodenanzahl sowie die Differenz in den Siedepunkten der zu trennenden Stoffe bestimmt die tatsächliche Trennwirkung. Die fraktionierte Destillation ist eines der wichtigsten Trennverfahren sowohl im Labor als auch in der technischen Chemie. Lehramt 1a Sommersemester

10 Siedediagramme Beispiel: System Wasser Ethanol - Auch Ethanol (CH 3 CH 2 OH) und Wasser bilden sowohl im gasförmigen als auch im flüssigen Aggregatzustand in jedem beliebigen Mischungsverhältnis homogene Lösungen miteinander. - Allerdings findet man in diesem 2-Stoff-System ein Siedepunktsminimum, d.h. der niedrigsten Siedpunkt tritt nicht bei einem der beiden reinen Stoffe auf sondern bei einem bestimmten Mischungsverhältnis. - Solche Systeme lassen sich nicht durch fraktionierte Destillation in die reinen Komponenten auftrennen. - Die folgende Darstellung zeigt schematisch das Phasendiagramm H 2 O - C 2 H 5 OH: Lehramt 1a Sommersemester

11 System Wasser Ethanol C 100 Taukurve gas flüssig Siedekurve A 78, % C 2 H 5 OH % H 2 O Das Diagramm lässt sich analog demjenigen von Stickstoff-Sauerstoff interpretieren. Man findet jedoch in Punkt A (78 C, 96% Ethanol) den niedrigsten Siedepunkt im System. Der Punkt heißt azeotroper Punkt. Lehramt 1a Sommersemester

12 System Wasser Ethanol Der Siedepunkte: Wasser 100 C, Ethanol 78,5 C. Mischung 96 % Ethanol und 4 % Wasser: 78,0 C Diese Lösung siedet also niedriger als die beiden reinen Stoffe: sie heißt azeotrope Mischung oder Azeotrop, der zugehörige Punkt im Siedediagramm azeotroper Punkt. Der Name Azeotrop bedeutet konstant siedend, d.h. diese Mischung verhält sich bezüglich des Siedens wie ein reiner Stoff. Bei jeder anderen Zusammensetzung ändern sich während des Siedens sowohl die Siedetemperatur wie auch die Zusammensetzung der flüssigen wie auch der gasförmigen Phase, weil die abdampfende Gasphase immer reicher an der niedriger siedenden Komponente ist als die flüssige Phase. Das Trennverfahren der fraktionierten Destillation funktioniert hier im System Ethanol- Wasser nur bis zur azeotropen Zusammensetzung von 96 % Ethanol und 4 % Wasser. Man kann somit durch fraktionierte Destillation Ethanol nur bis zu 96 % anreichern. (Im technisch nicht so interessanten umgekehrten Fall kann man Wasser auf diese Art nur bis zu 4 % anreichern.) Weierhin gibt es auch Systeme mit Siedepunktsmaximum. Auch sie haben einen azeotropen Punkt an dem die Lösung das gleiche Siedeverhalten wie ein reiner Stoff zeigt. Als Beispiel sei hier das System Salzsäure(H 2 O-HCl) genannt. Diese Systeme werden ebenso als Azeotrop bezeichnet und können ganz analog dem vorher für Systeme mit Siedepunktsminimum Gesagten beschrieben und interpretiert werden. Inder folgenden Skizze ist schematisch ein System mit Siedepunktsmaximum gezeigt: Lehramt 1a Sommersemester

13 System mit Siedepunktsmaximum C 100 Taukurve Azeotroper Punkt gas 80 Taukurve 60 Siedekurve Siedekurve 40 flüssig % Stoff A % Stoff B Lehramt 1a Sommersemester

14 Siedediagramme Allgemeines Azeotrope Lösungen - Azeotrope können als zwei getrennte Systeme interpretiert werden: Stoff A / Azeotrop Stoff B / Azeotrop - Destillation Azeotrop mit Siedepunktsmaximum: Reinstoff (-Anreicherung) im Kopf, Azeotrop im Sumpf. - Destillation Azeotrop mit Siedepunktsminimum: Reinstoff (-Anreicherung) im Sumpf, Azeotrop im Kopf. Lehramt 1a Sommersemester

15 Zustandsdiagramme Lösungen mit begrenzter Mischbarkeit - Die Lösungen zeigen, in Abhängigkeit von der Temperatur, nur eine teilweise Mischbarkeit. Die Systeme zeigen sog. Mischungslücken. Die Mischungslücken können offen oder geschlossen sein. T / C Oberer Entmischungspunkt T / C T / C T K O Oberer Entmischungspunkt T K T K Unterer Entmischungspunkt T K U Unterer Entmischungspunkt A B A B A B Offene Mischungslücke Offene Mischungslücke Geschlossene Mischungslücke Lehramt 1a Sommersemester

16 Schmelzdiagramme Vollständige Mischbarkeit flüssig und fest Beispiel: System Kupfer - Nickel - Im System Kupfer-Nickel wollen wir den Übergang vom festen in den flüssigen Aggregatzustand betrachten, also das Schmelzen der Mischungen dieser Elemente. - Kupfer und Nickel stellen eines der selteneren binären Systeme dar, die sowohl im flüssigen als auch im festen Zustand vollständig homogen mischbar sind. - Schon im flüssigen Zustand ist die vollständige Mischbarkeit nur dann gegeben, wenn die beteiligten Stoffe sehr ähnliche chemische und physikalische Eigenschaften haben. - Für den festen Zustand gilt das um so mehr. Im Fall Kupfer-Nickel können sich die Atome auf ihren Plätzen im Kristallgitter beliebig austauschen, weil z.b. sowohl die Radien als auch das Bindungsverhalten der Atome der beiden Elemente ähnlich genug sind. Lehramt 1a Sommersemester

17 C 1452 flüssig Das System Kupfer-Nickel A In diesem Diagramm trennen die Schmelz- und die die Bereiche der Schmelze (flüssig) und des Festkörpers (fest) voneinander. Wir kühlen eine Schmelze bestehend aus 45 % Nickel und 55 % Kupfer ausgehen von Punkt A ab D B % Ni % Cu E fest C Beim Erreichen der in Punkt B scheiden sich die ersten Kriställchen aus der Schmelze aus. Ihre Zusammensetzung ist durch den Punkt C auf der gegeben (82 % Ni, 18 % Cu). Beim weiteren Abkühlen bis Punkt D ändert sich die Zusammensetzung der Schmelze gemäß den Punkten auf der, die Zusammensetzung ausgefallenen Kristalle gemäß den Punkten auf der bis zum Punkt E (65 % Ni, 35 % Cu). Die Schmelze hat jetzt die Zusammensetzung 20 % Ni, 80 % Cu (Punkt D). Beim Abkühlen müssen die zunächst ausgeschiedenen Kristalle ständig ihre Zusammensetzung ändern, was nur durch Diffusion im Festkörper geschehen kann. Da diese Diffusionsprozesse oft sehr langsam sind, kann es dann zu einem schalenartigen Aufbau der Kristalle kommen. Die weitere Interpretation dieses Diagramms erfolgt ganz analog zu dem Siedediagramm Stickstoff- Sauerstoff. Lehramt 1a Sommersemester

18 Schmelzdiagramme Vollständige Mischbarkeit flüssig und begrenzte Mischbarkeit fest Beispiel: System Aluminium - Kupfer - Im Gegensatz zu den bisher betrachteten binären Systemen ist im System Aluminium-Kupfer im festen Zustand nur noch eine begrenzte Mischbarkeit gegeben. Diese begrenzte Mischbarkeit im Festkörper tritt ist eher Regel bei vielen (festen) binären Lösungen. - Wir wollen hier das Diagramm im Zusammensetzungsbereich von Aluminium bis zur Verbindung CuAl 2 betrachten. - Begrenzte Mischbarkeit in dem System heißt, dass Aluminium nur eine begrenzte Menge Kupfer in seine Kristallstruktur einbauen kann. Wird mehr Kupfer angeboten, so entsteht eine weitere Phase, die Mischung wird heterogen. - Auch die feste Verbindung CuAl 2 kann mehr Aluminium in die Struktur einbauen als es der Formelzusammensetzung entspricht. Lehramt 1a Sommersemester

19 Schmelzdiagramme Vollständige Mischbarkeit flüssig und begrenzte Mischbarkeit fest Beispiel: System Aluminium - Kupfer - Diese variablen Zusammensetzungen werden Phasenbreiten genannt. - In den im folgenden skizzierten Diagrammen sind die Phasenbreiten übertrieben breit dargestellt, um die Sachverhalte klar verdeutlichen zu können. - Phasenbreiten sind tatsächlich oft sehr schmal, so dass es auf den ersten Blick so aussieht, als seinen gar keine Phasenbreite vorhanden; damit wären die Stoffen im festen Zustand vollkommen unlöslich ineinander. Bei sehr genauem Hinsehen beobacht jedoch, dass auch im Festkörper immer eine, wenn auch sehr geringe, Löslichkeit für die zweite Komponente besteht. Lehramt 1a Sommersemester

20 T / C α Das System Aluminium-Kupfer 4 1 Schmelze (flüssig) E 5 3 Θ % Cu Al CuAl Symbole und Phasenfelder: 2 α: feste, homogene Phase; Aluminium mit etwas Kupfer 2: festes α, homogen α: Θ: feste, homogene Phase; CuAl 2 mit etwas mehr Aluminium 3: festes Θ, homogen E: eutektischer Punkt 4: Schmelze + festes α, heterogen 1 : Schmelze, homogen; 5: Schmelze + festes Θ, heterogen (α(flüssig)+ Θ(flüssig), bzw.: Al(flüssig) + Cu(flüssig)) 6: festes α + festes Θ, heterogen Lehramt 1a Sommersemester

21 T / C Zustandsbeschreibungen A D B α Das System Aluminium-Kupfer C Wir betrachten Punkt A im Phasenfeld α. Hier liegt bei 550 C die (homogene) Phase α vor, d.h. Aluminium.das etwa Schmelze 2 % Kupfer gelöst enthält. Wird (flüssig) diese Phase erwärmt, so beginnt sie beim Erreichen der (ca. 670 C) zu schmelzen (Punkt B). Die Zusammensetzung der Schmelze bei dieser Temperatur erhält man, wenn man eine horizontale Linie bis zum Schnittpunkt E mit der Θ zieht.(punkt C). Hier also ca. 17% Cu und 83 % Al. Bei der Temperatur von 670 C steht also ein Feststoff, 400 die Phase α ( 2% Cu, 98% Al,) mit einer Schmelze aus 17% Cu und 83 % Al im Gleichgewicht. Das System ist heterogen. 300 Wird die Temperatur weiter erhöht, so ändert sich die Zusammensetzung der Schmelze gemäß den Punkten auf der, die der Phase α entlang der, bis bei ca. 698 C (Punkt D) alles flüssig wird und 30nur noch die homogene 40 Schmelze existieren 50 % Cu Al kann. Eine weitere Temperaturerhöhung ändert dann CuAl 2 nichts mehr. Lehramt 1a Sommersemester

22 Das System Aluminium-Kupfer T / C 700 Schmelze (flüssig) A α E Θ 400 B C 300 D F % Cu Al CuAl 2 Erniedrigt man die Temperatur ausgehend von Punkt A im Phasenfeld α, so scheidet sich in einer chemischen Reaktion im festen Zustand bei ca. 400 C die Phase Θ aus. Bei dieser Temperatur steht also festes α (98 % Al, 2 % Cu, Punkt B) mit der Phase Θ (49 % Al, 51 % Cu, Punkt C) im Gleichgewicht. Wird die Temperatur auf 300 C weiter erniedrigt, so ändert sich die Zusammensetzung von α gemäß den Punkten auf der Kurve von B nach D, die von Θ von C nach F. Die maximale Löslichkeit von Cu in Al ist temperaturabhängig und durch die Kurven gegeben, die das Phasenfeld von α begrenzen. Lehramt 1a Sommersemester

23 T / C Das System Aluminium-Kupfer Schmelze (flüssig) A B C 500 α F E D Θ % Cu Al CuAl 2 Wird ausgehend von Punkt A die Schmelze abgekühlt, so scheidet sich beim Erreichen der (Punkt B, 630 C) die Phase Θ aus (Punkt C, 49% Cu, 51% Al). Wird die Temperatur weiter abgesenkt, so ändert sich die Zusammensetzung der Phase Θ entsprechend der, die der Schmelze entlang der. Bei 530 C ist die sog. eutektische Temperatur erreicht. Die endet in Punkt E, dem eutektischen Punkt. Es scheidet sich festes α aus (5% Cu, 95% Al, Punkt F), Θ hat jetzt die Zusammensetzung 48% Cu, 52% Al, Punkt D. Die gesamte Schmelze erstarrt jetzt. Lehramt 1a Sommersemester

24 T / C 700 Das System Aluminium-Kupfer Schmelze (flüssig) 600 B 500 α E Θ A % Cu Al CuAl 2 Am eutektischen Punkt E stehen drei Phasen miteinander im thermodynamischen Gleichgewicht: Schmelze, festes α und festes Θ. Da wir einen isobaren Schnitt betrachten, der Druck somit festgelegt ist, gibt es nach der Gibbs schen Phasenregel genau einen Punkt (eine Temperatur) in diesem isobaren Schnitt, bei dem das möglich ist. Phasendiagramme dieser Art werden als eutektische Diagramme bezeichnet. Eine heterogene Mischung der beiden festen Phasen α und Θ mit eutektischer Zusammensetzung schmilzt bei 530 C vollständig wie ein reiner Stoff. (Wir gehen von Punkt A über E nach B.) Lehramt 1a Sommersemester

25 T / C 700 H Das System Aluminium-Kupfer I G Schmelze (flüssig) α F D E K Θ 400 B C 300 A Al CuAl 2 Wir gehen im Diagramm von Punkt A nach Punkt I. Beim Überschreiten der eutektischen Temperatur (530 C) schmilzt Θ und α liegt neben der Schmelze vor (zwei Phasen). An Punkt A liegt α mit der Zusammensetzung bei B und Θ mit derjenigen bei Punkt C vor. 10 Bei 530 C (Punkt D) hat sich die Zusammensetzung von α entlang der Kurve von B nach F, die von Θ von C nach K geändert. (Diffusion in den Feststoffen.) α, Θ und die Schmelze liegen nebeneinander vor % Cu Bis Punkt G erreicht ist ändern sich die Zusammensetzungen der Schmelze entlang E-G, die von α entlang F-H. Beim Überschreiten der in G schmilzt der letzte Kristall mit der Zusammensetzung bei H. Lehramt 1a Sommersemester

26 T / C 700 Das System Aluminium-Kupfer Schmelze (flüssig) α E Θ B A C % Cu Al CuAl 2 Mengenverhältnisse der Phasen in den Zwei-Phasen-Feldern: An Punkt A liegt α mit der Zusammensetzung bei B und Θ mit derjenigen bei Punkt C vor. Die Menge von α ist umgekehrt proportional zur Streckenlänge A-B, die Menge von Θ ist umgekehrt proportional zur Streckenlänge A-C. Je näher die Bruttozusammensetzung im Zwei-Phasen- Feld an einer Begrenzungslinie zum Ein-Phasen-Feld liegt, desto mehr von dieser Phase ist im heterogenen Gemisch vorhanden. Lehramt 1a Sommersemester

27 Das System Aluminium-Kupfer T / C Schmelze (flüssig) α 4 E 5 3 Θ % Cu Al CuAl 2 In dem obigen Diagramm sind die Felder 4, 5 und 6 Bereiche in denen zwei Phasen heterogen nebeneinander vorliegen. Nur in den Feldern 1, 2 und 3 liegen homogene Phasen vor. (Farbige Markierung.) Lehramt 1a Sommersemester

28 Ein kompliziertes Phasendiagramm A AB 2 B Phasendiagramme haben oftmals ein kompliziertes Aussehen. Meist lassen sie sich trotzdem leicht verstehen, wenn man zunächst nur Ausschnitte betrachtet. Das obige Diagramm lässt sich leicht in zwei eutektische Teildiagramme zerlegen. Die Einphasengebiete sind wieder farbig markiert. Lehramt 1a Sommersemester

29 Peritektisches Diagramm T / C In diesem System tritt neben dem Eutektikum (Punkt E) ein Peritektikum (Punkt P) auf. Schmelze P β Bei der peritektischen Temperatur T P zersetzt sich die feste Phase δ (ideale Zusammensetzung der Verbindung: A 3 B 7 ) in die feste Phase β und die Schmelze, d.h. sie schmilzt inkongruent. Sowohl bei der peritektischen Temperatur T P als auch bei der eutektischen Temperatur T E stehen drei Phasen miteinader im Gleichgewicht: T P Bei T E : feste Phase α, feste Phase δ und Schmelze. Bei T P : feste Phase β, feste Phase δ und Schmelze. T E α E δ A 3 B 7 Die Felder diese Diagramms lassen sich wie im Fall des oben besprochenen reinen eutektischen Diagramms interpretieren. Es treten ein- und zweiphasige Gebiete auf, die Gibbs sche Phasenregel ist zu beachten At % B At % A Lehramt 1a Sommersemester