Химическая термодинамика и фазовые равновесия. (Двухкомпонентные металлические и полупроводниковые системы). Глазов В. М., Павлова Л. М. М., Металлургия, 1981. 336 с.
Книга посвящена термодинамическому анализу диаграмм фазовых равновесий. Даны трактовка, прогноз и расчеты диаграмм состояния двухкомпонентных металлических и полупроводниковых систем. Раскрыты термодинамические закономерности сплавообразования и поведения металлических и полупроводниковых фаз в различных условиях. На основе различных модельных представлений доведены до простых расчетных формул количественные описания фазовых равновесий. Разработана проблема термической стабильности конгруэнтно плавящихся промежуточных фаз в точке плавления, что дает возможность управления степенью дефектности структуры при выращивании монокристаллов и тонких слоев полупроводниковых соединений.
Предназначена для широкого круга научных работников в области физической химии, металловедения и полупроводникового материаловедения, а также может быть полезна аспирантам и студентам соответствующих специальностей. Ил. 67. Табл. 4. Библиогр. список: 436 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга посвящена проблеме, связанной с разработкой основ теоретического анализа диаграмм фазовых равновесий. Хорошо известно, какую важную роль играют диаграммы состояния в металлургии и материаловедении, химической технологии, галургии, нефтепереработке и т. д. Изучение диаграмм состояния помогает выбрать оптимальные составы смесей и сплавов, разработать режимы их термической обработки, определить эффективность процессов разделения и глубокой очистки веществ при перегонке, ректификации, зонной и направленной кристаллизации. Однако обширная термодинамическая информация, которую можно извлечь из диаграмм состояния, до последнего времени практически не использовалась вследствие сравнительно слабого развития обоснованного анализа фазовых равновесий.
Авторы предприняли первую попытку представить общую картину термодинамического анализа диаграмм состояния и показать широкие возможности этого подхода при выяснении характера взаимодействия компонентов и строения фаз.
В книге обобщены исследования авторов, проводившиеся на кафедре физической химии Московского института электронной техники за последнее десятилетие, а также многочисленные литературные данные.
При разработке проблемы авторы широко использовали современную вычислительную технику, благодаря применению которой стало возможным решение многих задач.
Авторы выражают надежду, что их труд сыграет определенную роль в развитии затронутых вопросов и послужит началом широкого применения термодинамического метода к анализу равновесий в металлических, полупроводниковых, солевых, органических и других системах.
Авторы искренне благодарят чл.-корр. АН СССР Я. И. Герасимова и проф. В. Б. Лазарева, с которыми неоднократно обсуждалась проблематика монографии, а также проф. В. Б. Уфимцева, взявшего на себя труд по ее рецензированию. Кроме того, авторы признательны своим коллегам по работе проф, Е. Б. Соколову и проф.^А. С. Пашинкину за полезную дискуссию, а также Л. И. Эта-жовой и Л. А. Сергеевой за помощь в оформлении рукописи.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ......................... 3
ГЛАВА I. НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ СООТНОШЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ .......... 4
1. Системы, их свойства и классификация. Термодинамические параметры и уравнение состояния. Термодинамические процессы ............. 4
2. Парциальные мольные величины и их свойства 6
3. Нулевой принцип. Первое и второе начала термо-
динамики ...................
4. Связь энтропии с различными параметрами и некоторые соотношения между производными функциями 13
5. Характеристические термодинамические функции и уравнение Гиббса—Гельмгольца ......... 16
ГЛАВА П. УЧЕНИЕ О ХИМИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛАХ И ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ................... 22
1. Фундаментальные теоремы и уравнения. Уравнение Гиббса—Дюгема................. 22
2. Принцип равновесия Гиббса .......... 30
3. Условия фазового равновесия. Действительные и возможные компоненты ............. 32
4. Условие химического равновесия. Закон действующих масс.................... 36
5. Критерии устойчивости фаз и гетерогенных систем 40
6. Принцип смещения равновесия (принцип Гиббса— Ле-Шателье) .................. 49
7. Смещение вдоль линии равновесия. Обобщенное дифференциальное уравнение Ван-дер-Ваальса 53
8. Об адекватности различных подходов к выводу
--- «..^mimma плоль линии равновесия^. .
58 65
8. Об адекватности раздичпшл „„„..„„__.
принципа смещения вдоль линии равновесия . . . ГЛАВА III. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В ДВУХКОМПОНЕНТ-
НЫХ СИСТЕМАХ................. оо
1. Общие представления о диаграммах состояния 65
2. Зависимость изобарно-изотермического потенциала от температуры, давления и концентрации ....
3. Термодинамический вывод основных типов диаграмм состояния двухкомпонентных систем ......
ГЛАВА IV. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАСТВОРОВ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ .................. 105
1. Обобщенное понятие раствора. Термодинамическая классификация растворов ......... 105
2. Термодинамические функции смешения. Основные свойства и законы идеальных растворов..... 108
3. Законы неидеальных растворов. Избыточные термодинамические функции. Классификация отклонения
от идеальности ................ 115
4. Концепция регулярного раствора. Решеточная модель раствора. Строго регулярный раствор и его модификации .................. 124
5. Формально-математическое описание термодинамических свойств реальных систем......... 134
6. Концепция ассоциированных растворов..... 145
335
69 76
ГЛАВА V. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФАЗОВЫХ ДИАГРАММ В ПРИБЛИЖЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕОРИЙ РАСТВОРОВ .............. 150
1. Анализ кривых фазовых равновесий в двухком-понентных системах на основе теории идеальных растворов .................. 150
2. Взаимосвязь различных типов диаграмм фазовых равновесий с характером межмолекулярного взаимодействия .................... 160
3. Анализ кривых ликвидуса и солидуса в системах
с неограниченной и ограниченной растворимостью 179
4. Термодинамическое обоснование ретроградного солидуса. .Расчет ретроградного солидуса в различных приближениях ............. 188
5. Анализ кривой ликвидуса конгруэнтно плавящегося соединения АтВ„ в различных приближениях неидеальных растворов ......... 200
6. Уравнение кривой ликвидуса и термодинамический анализ систем с инконгруэнтно плавящимся соединением .................. 215
7. Различные методы оценки энергии взаимообмена
на основе экспериментальных данных..... 221
8. Расчет термодинамических свойств сплавов по данным о фазовых равновесиях ........ 228
9. Оценка структурного фактора в расплавах бинарных систем на основе анализа данных по фазовым равновесиям ............... 244
10. Выбор модели раствора на основе согласования с экспериментальными данными по фазовым равновесиям ..................... 248
ГЛАВА VI. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИССОЦИАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ... 272
1. Форма и положение максимума на кривых ликвидуса и солидуса................. 272
2. Термодинамическое обоснование различных путей оценки параметров диссоциации конгруэнтно плавящихся соединений .............. 276
3. Оценка степени диссоциации химических соединений в различных приближениях термодинамики растворов ................... 289
4. Диссоциация бинарного соединения в квазибинарных растворах трехкомпонентных систем..... 303
5. Оценка структурного фактора в жидких растворах по кривизне ликвидуса в двойных системах с конгруэнтно плавящимися соединениями ...... 318
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................ 330
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ................. 331
Цена: 150руб.
