LABORATÓRIUMI MUNKÁK

A munka célja– a szervetlen vegyületek legfontosabb osztályainak: oxidok, hidroxidok, sók, előállításuk módszereinek és tulajdonságainak megismerése.

ELMÉLETI RÉSZ

A mai napig körülbelül 300 ezer szervetlen vegyület ismeretes. Három nagy csoportba sorolhatók: oxidok, hidroxidok és sók.

OXIDOK - az elemek oxigénnel való kombinációjának termékei.

Az oxidok előállíthatók egy elem oxigénnel való kombinálásával:

2Mg + O 2 \u003d MgO,

4P + 5O 2 \u003d 2 P 2 O 5

vagy egy összetett anyag bomlási reakciója:

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2,

2 Zn(NO 3) 2 \u003d 2 ZnO + 4 NO 2 + O 2.

Vannak sóképző és nem sóképző oxidok, valamint peroxidok.

Sóképző oxidok bázikusra, savasra és amfoterre osztva.

Bázikus oxidok alkálifémeket (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), alkáliföldfémeket (Mg, Ca, Sr, Ba) és változó oxidációs állapotú fémeket alkotnak, amelyek legalacsonyabb oxidációs állapotukban a PTM oldali alcsoportokban helyezkednek el +1 , +2 (például: Zn, Cd, Hg, Cr, Mn stb.). Hidroxidjaik bázisok.

Vízben jól oldódó bázisok alkálifémek lúgoknak nevezik. A megfelelő oxidok vízben való feloldásával állíthatók elő, például:

Na 2 O + H 2 O \u003d 2NaOH

Az alkáliföldfémek (Mg, Ca, Sr, Ba) hidroxidjai (bázisai) is keletkeznek a megfelelő oxidok vízben történő feloldásakor, azonban ezek a bárium-hidroxid Ba (OH) 2 kivételével mindegyik gyengén vagy gyengén oldódik. .

A bázikus oxidok savas oxidokkal és savakkal reagálva sókat képeznek:

CaO + CO 2 \u003d CaCO 3;

CuO + 2 HCl \u003d CuCl 2 + H 2 O.

Savas oxidok nemfémeket (B, C, N, P, S, Cl stb.), valamint a PTM oldalsó alcsoportjaiban elhelyezkedő, változó oxidációs fokú fémeket alkotnak. magasabb fokozatok oxidáció +5, +6, +7 (például: V, Cr, Mn stb.).

A savas oxid-hidrátok olyan savak, amelyek savas oxidok vízzel való reagáltatásával állíthatók elő:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

A savas oxidok reakcióba lépnek bázikus oxidokkal és bázisokkal:

SO 2 + Na 2 O \u003d Na 2 SO 3;

N 2 O 5 + 2 NaOH \u003d 2 NaNO 3 + H 2 O.

Amfoter oxidok a PTM fő alcsoportjainak fémeit (például: Al 3+, Sn 2+, Pb 2+ stb.) és a PTM oldalsó alcsoportjaiban elhelyezkedő változó oxidációs fokú fémeket alkotják, közepes oxidációs állapotban +3 , +4 (Cr, Mn stb.). Hidroxidjaik (hidrátjaik) bázikus és savas tulajdonságokkal is rendelkeznek. Az amfoter oxidok savakkal és bázisokkal egyaránt reagálnak:

Cr 2 O 3 + 6 HCl = 2 CrCl 3 + 3 H 2 O;

Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaCrO 2 + H 2 O

. Nem sóképző oxidok egy kicsit (például CO, NO, N 2 O), nem képeznek sókat sem savakkal, sem bázisokkal.

Peroxidok - hidrogén-peroxid származékai (H 2 O 2). Az alkálifém-peroxidok (Li, Na, K, Rb, Cs) ill alkáliföldfémek(Ca, Sr, Ba) a hidrogén-peroxid sóira utal. Bennük az oxigénatomok kovalens kötéssel kapcsolódnak egymáshoz (például K 2 O 2: K - O - O - K), és könnyen lebomlanak az atomi oxigén eltávolításával, ezért a peroxidok erős oxidálószerek.

HIDROXIDOK - a vegyület termékei tiszta hidroxidok (bázisok), savas oxidok vízzel. Léteznek bázikus hidroxidok (savak) és amfoter hidroxidok (amfolitok).

Bázikus hidroxidok (bázisok) oldatban fémionokká és hidroxidionokká disszociálnak:

NaOH ↔ Na + + OH ‾ .

A bázis savasságát az OH‾ hidroxidionok száma határozza meg, amelyeket ún funkcionális csoportok okokból. A funkciós csoportok száma szerint megkülönböztetünk egysavas (például: NaOH), kétsavas (például: Ca (OH) 2), háromsavas (például: Al (OH) 3) bázisokat.

A polisavbázisok lépésenként disszociálnak:

Ca(OH) 2 ↔ (CaOH) + + OH ‾ , (CaOH) + ↔ Ca 2+ + OH ‾ .

A jól oldódó bázisok (lúgok) vizes oldatai megváltoztatják az indikátorok színét . Lúgos oldatokban az ibolya lakmusz kékre, a színtelen fenolftalein bíborvörösre, a metilnarancs sárgára színeződik.

A bázisok savakkal reagálva sókat és vizet képeznek:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O.

Ha a bázist és a savat ekvimoláris arányban vesszük, akkor a közeg semleges lesz, és az ilyen reakciót közömbösítési reakciónak nevezzük.

Sok vízben oldhatatlan bázis bomlik hevítés hatására:

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O.

A lúgokat oxidok vízben való feloldásával állítják elő:

K 2 O + H 2 O \u003d 2 KOH.

Vízben oldhatatlan bázisok lúgok oldható fémsókon történő hatására állíthatók elő:

CuSO 4 + 2 NaOH \u003d Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4.

A savas hidroxidok (savak) H + hidrogénionokra (pontosabban H 3 O + hidrogénionokra) és savmaradékra disszociálnak:

HCl ↔ H + + Cl ‾ .

Egy sav bázikusságát a hidrogénionok száma határozza meg, amelyeket a savnál funkciós csoportoknak nevezünk, például: a HCl egybázisú, a H 2 SO 4 kétbázisú, a H 3 PO 4 a hárombázisú.

A többbázisú savak lépésenként disszociálnak:

H 2 SO 3 ↔ H + + HSO 3 ‾; HSO 3 ‾ ↔ H + + SO 3 ‾ .

Vannak oxigénmentes savak(HCl, HI, H 2 S, HCN stb.) ill oxigén tartalmú (HNO 3, H 2 SO 4, H 2 SO 3, H 3 PO 4 stb.).

Savas oldatokban a lakmusz pirosra, a metilnarancs rózsaszínre, a fenolftalein színtelen marad.

A savakat a savas oxidok vízben való feloldásával nyerik:

P 2 O 5 + 3 H 2 O \u003d 2 H 3 PO 4

vagy egy só savval történő cseréjével:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3 H 2 SO 4 \u003d 3 CaSO 4 + 2 H 3 PO 4.

Amfoter hidroxidok(A mfolity) olyan hidroxidok, amelyek bázikus és savas tulajdonságokat is mutatnak a reakciókban. Ide tartozik a Be (OH) 2, Al (OH) 3, Zn (OH) 2, Cr (OH) 3 stb. Az amfoter hidroxidok bázisokkal reagálnak savként, savakkal bázisként:

Cr(OH) 3 + 3 HCl = CrCl 3 + 3 H 2 O;

Cr (OH) 3 + 3 NaOH \u003d Na 3.

A SÓK a disszociáció során fémionokat (kationokat) (vagy ammóniumionokat NH 4 +) és savmaradékok ionjait (anionjait) képeznek:

Na 2 SO 4 ↔ 2 Na + + SO 4 2 ‾ ,

NH 4 NO 3 ↔ NH 4 + + NO 3 ‾ .

Megkülönböztetni a közepes, savas és bázikus sókat.

Közepes sók a savban lévő hidrogénatomok fématomokkal vagy a bázis hidroxocsoportjainak savas maradékaival való teljes helyettesítésének termékeinek tekinthetők: NaCl, K 2 SO 4, AlPO 4 .

H 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + 2H 2 O

KOH + HNO 3 \u003d KNO 3 + H 2 O

A közepes sók fémkationokra és savmaradékok anionjaira disszociálnak:

AlPO 4 ↔ Al 3+ + PO 4 3 ‾.

Savas sók(hidrosók) többbázisú savak hidrogénatomjainak fématomokkal való nem teljes helyettesítésének termékei: NaHSO 4, Al (H 2 PO 4) 3, KHCO 3 ^

H 2 SO 4 + NaOH = NaHSO 4 + H 2 O

A savas só disszociációját a következő egyenlet fejezi ki:

Al(H 2 PO 4) 3 ↔ Al 3+ + 3 (H 2 PO 4) ‾ .

Az anion (H 2 PO 4) ‾ kismértékben további disszociáción megy keresztül.

sókBázikus(hidroxisók) egy polisav bázis hidroxocsoportjainak savas maradékokkal való tökéletlen helyettesítésének termékei: AlOHSO 4, MgOHCl, (CuOH) 2 SO 4 .

Mg(OH) 2 + HCI \u003d MgOHCI + H 2 O

A bázikus só disszociációját a következő egyenlet fejezi ki:

AlOHSO 4 ↔ (AlOH) 2 + + SO 4 2‾.

A kation (AlOH) 2+ kismértékben további disszociáción megy keresztül.

Közepes sók sokféleképpen beszerezhető:

fém és nemfém kombinációja: 2 Na + Cl 2 = 2 NaCl;

bázikus és savas oxidok kombinációja: CaO + CO 2 \u003d CaCO 3;

a hidrogén vagy egy kevésbé aktív fém aktív fémmel való helyettesítésével:

Zn + 2 HCl \u003d H 2 + ZnCl 2,

Zn + CuSO 4 \u003d ZnSO 4 + Cu;

semlegesítési reakció: NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;

cserereakció: Ba (NO 3) 2 + Na 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2 NaNO 3 stb.

Savas sók savas környezetben nyerhető:

NaOH + H 2 SO 4 (felesleg) = NaHS04 + H 2 O;

Na 3 PO 4 + 2 H 3 PO 4 (felesleg) = 3 NaH 2 PO 4.

Bázikus sók -ben lehet beszerezni lúgos környezet:

H 2 SO 4 + 2 Cu (OH) 2 (felesleg) \u003d (CuOH) 2 SO 4 + Na 2 SO 4,

2 CuSO 4 + 2 NaOH (hiány) = (CuOH) 2 SO 4 + Na 2 SO 4

A savas sók lúgfelesleggel és a bázikus sók savfelesleggel közepes sókká alakulnak: NaHSO 4 + NaOH (felesleg) \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O,

(CuOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4 (felesleg) = 2 CuSO 4 + 2 H 2 O.

Sok fémet komplex vegyületek jellemeznek, amelyek oldatban erős elektrolitként disszociálnak, és stabil komplex ionokat képeznek:

CuSO 4 + 8NH 4 OH (felesleg) = (OH) 2 + SO 4 + 8 H 2 O.

A komplex vegyületek disszociációs foka jelentéktelen:

(OH) 2 ↔ 2+ + 2OH ‾

SO 4 ↔ 2+ + SO 4 2‾

Komplex vegyületek sok d - fém színezett, ami lehetővé teszi analitikai gyakorlatban történő felhasználásukat fémionok kimutatására.

Vannak olyan kettős sók is, amelyeket különböző fémek és egy savmaradék (KAl (SO 4) 2) képeznek, és keverednek, egy fém és különböző savmaradékok (CaClOCl) alkotják.

bázikus vagy savas.

GYAKORLATI RÉSZ

AZ OXIDOK ELŐKÉSZÍTÉSE ÉS TULAJDONSÁGAI

Az előző bekezdések anyagának tanulmányozásakor már megismerkedtél néhány anyaggal. Tehát például egy hidrogéngáz molekula a hidrogén kémiai elem két atomjából áll -

Az egyszerű anyagok olyan anyagok, amelyek azonos típusú atomokat tartalmaznak.

Az Ön által ismert anyagok közül az egyszerű anyagok közé tartozik: oxigén, grafit, kén, nitrogén, minden fém: vas, réz, alumínium, arany stb. A kén csak a kén kémiai elem atomjaiból, míg a grafit a szén kémiai elem atomjaiból áll. Világos különbséget kell tenni a fogalmak között "kémiai elem"És "egyszerű anyag".

Például a gyémánt és a szén nem ugyanaz.

A szén kémiai elem, a gyémánt pedig egy egyszerű anyag, amelyet a szén kémiai elem alkot. Ebben az esetben egy kémiai elemet (szén) és egy egyszerű anyagot (gyémántot) másképp neveznek.

Gyakran egy kémiai elemet és egy ennek megfelelő egyszerű anyagot azonosnak neveznek. Például az oxigén elem egy egyszerű anyagnak - oxigénnek - felel meg. Meg kell tanulni megkülönböztetni, hogy hol egy elemről, hol pedig egy anyagról beszélünk! Például amikor azt mondják, hogy az oxigén a víz része, akkor az oxigén elemről beszélünk. Amikor azt mondják, hogy az oxigén a légzéshez szükséges gáz, akkor egy egyszerű anyagról, az oxigénről beszélünk. Egyszerű anyagok kémiai elemek két csoportra osztva - fémek és nem fémek.

Fémek és nemfémek alapvetően különböznek fizikai tulajdonságaikban. Minden fém at normál körülmények között szilárd anyagok, a higany kivételével - az egyetlen folyékony fém.

A fémek átlátszatlanok, jellegzetes fémes fényűek. A fémek képlékenyek és jól vezetik a hőt elektromosság.A nemfémek fizikai tulajdonságaikban nem hasonlítanak egymásra. Tehát a hidrogén, az oxigén, a nitrogén gázok, a szilícium, a kén, a foszfor szilárd anyagok. Az egyetlen folyékony nemfém - bróm - egy barna-vörös folyadék.Ha a bór kémiai elemtől az asztatin kémiai elemig húzunk egy feltételes vonalat, akkor a hosszú változatban

a Periodikus Rendszerben a vonal felett nemfémes elemek, alatta pedig - fém. A periódusos rendszer rövid változatában e vonal alatt helyezkednek el a nemfémes elemek, felette pedig a fémes és a nemfémes elemek egyaránt. Ez azt jelenti, hogy a Periodikus Rendszer hosszú változatával kényelmesebb meghatározni, hogy egy elem fémes vagy nem fémes.

Ez a felosztás feltételes, mivel így vagy úgy minden elem fémes és nemfémes tulajdonságokkal is rendelkezik, de a legtöbb esetben ez az eloszlás igaz.

Összetett anyagok és osztályozásuk

Ha az egyszerű anyagok összetétele csak egy típusú atomot tartalmaz, könnyen kitalálható, hogy az összetett anyagok összetétele többféle, legalább kettő különböző atomot tartalmaz. Példa egy összetett anyagra a víz, ismeri a kémiai képletét - H2O.

A vízmolekulák kétféle atomból állnak: hidrogén és oxigén.

Összetett anyagok Különböző típusú atomokból álló anyagok

Végezzük el a következő kísérletet. Keverje össze a kén és a cink porát. A keveréket egy fémlapra tesszük, és egy fáklyával meggyújtjuk. A keverék meggyullad és gyorsan megég, erős lánggal. Befejezés után kémiai reakcióúj anyag keletkezett, amely kén- és cinkatomokat tartalmaz. Ennek az anyagnak a tulajdonságai teljesen eltérnek az eredeti anyagok - kén és cink - tulajdonságaitól.

A komplex anyagokat általában két csoportra osztják: Nem szerves anyagés ezek származékai és szerves anyagok és származékaik. Például a kősó szervetlen anyag, míg a burgonyában található keményítő szerves anyag.

Az anyagok szerkezeti típusai

Az anyagokat alkotó részecskék típusa szerint az anyagokat anyagokra osztják molekuláris és nem molekuláris szerkezet. Egy anyag összetétele különféle szerkezeti részecskéket tartalmazhat, például atomok, molekulák, ionok. Ezért háromféle anyag létezik: atomi, ionos és molekuláris szerkezetű anyagok. A különböző típusú szerkezetű anyagok eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek.

Atomszerkezetű anyagok

Példa az anyagokra atomszerkezet a szén elem által alkotott anyagok lehetnek: grafit és gyémánt. Ezeknek az anyagoknak az összetétele csak szénatomokat tartalmaz, de ezeknek az anyagoknak a tulajdonságai nagyon eltérőek. Grafit- törékeny, könnyen hámló szürkésfekete színű anyag. gyémánt- átlátszó, az egyik legkeményebb ásvány a bolygón. Miért eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek az azonos típusú atomokból álló anyagok? Mindez ezen anyagok szerkezetén múlik. A grafitban és a gyémántban lévő szénatomok különböző módon kötődnek. Az atomi szerkezetű anyagok magas forrás- és olvadásponttal rendelkeznek, általában vízben oldhatatlanok, nem illékonyak. Kristályrács - egy segédgeometriai kép, amelyet a kristály szerkezetének elemzéséhez vezettek be

Molekulaszerkezetű anyagok- Ezek szinte mindegyik folyadék és a legtöbb gáz halmazállapotú anyag. Vannak kristályos anyagok is, amelyek kristályrácsának összetétele molekulákat tartalmaz. A víz molekuláris szerkezetű anyag. A jégnek is van molekulaszerkezete, de a folyékony víztől eltérően kristályrácsa van, ahol minden molekula szigorúan rendezett. A molekulaszerkezetű anyagok alacsony forráspontú és olvadáspontúak, általában törékenyek és nem vezetnek elektromos áramot.

Ionos szerkezetű anyagok

Az ionos szerkezetű anyagok szilárd kristályos anyagok. Az ionos vegyület például a konyhasó. Kémiai képlete NaCl. Mint látható, a NaCl ionokból áll Na+ és Cl⎺, a kristályrács bizonyos helyein (csomópontjain) váltakozva. Az ionos szerkezetű anyagok magas olvadáspontú és forráspontúak, általában törékenyek, vízben jól oldódnak és nem vezetnek elektromos áramot. Nem szabad összetéveszteni az „atom”, „kémiai elem” és „egyszerű anyag” fogalmát.

• "Atom"- konkrét fogalom, hiszen az atomok valóban léteznek.
• "kémiai elem" gyűjtőfogalom, absztrakt fogalom; a természetben egy kémiai elem szabad vagy kémiailag kötött atomok, azaz egyszerű és összetett anyagok formájában létezik.

A kémiai elemek és a megfelelő egyszerű anyagok nevei a legtöbb esetben egybeesnek. Ha a keverék anyagáról vagy összetevőjéről beszélünk - például a lombik klórgázzal van megtöltve, vizes oldat bróm, vegyünk egy darab foszfort – egy egyszerű anyagról beszélünk. Ha azt mondjuk, hogy egy klóratom 17 elektront tartalmaz, egy anyag foszfort, egy molekula két brómatomból áll, akkor kémiai elemet értünk alatta.

Különbséget kell tenni egy egyszerű anyag (részecskehalmaz) tulajdonságai (jellemzői) és egy kémiai elem (egy bizonyos típusú izolált atom) tulajdonságai (jellemzői) között, lásd az alábbi táblázatot:

A vegyületeket meg kell különböztetni keverékek, amelyek szintén különböző elemekből állnak. A keverék összetevőinek mennyiségi aránya változó lehet, ill kémiai vegyületekállandó összetételűek. Például egy pohár teába tehet egy kanál cukrot vagy több szacharózmolekulát. С12Н22О11 pontosan tartalmazza 12 szénatom, 22 hidrogénatom és 11 oxigénatom.

Így a vegyületek összetétele egy kémiai képlettel és az összetétellel írható le keverék nem. A keverék komponensei megőrzik fizikai és Kémiai tulajdonságok. Például, ha összekeverjük a vasport kénnel, akkor két anyag keveréke képződik.

Ebben a keverékben a kén és a vas is megőrzi tulajdonságait: a vasat mágnes vonzza, a ként pedig nem nedvesíti a víz, és a felületén lebeg. Ha a kén és a vas reakcióba lép egymással, új vegyület keletkezik a képlettel FeS, amely nem rendelkezik sem a vas, sem a kén tulajdonságaival, de rendelkezik saját tulajdonságokkal. Együtt FeS a vas és a kén egymáshoz kötődnek, és nem választhatók szét olyan módszerekkel, amelyek elválasztják a keverékeket.

Következtetések a témával foglalkozó cikkből Egyszerű és összetett anyagok

• Egyszerű anyagok- olyan anyagok, amelyek azonos típusú atomokat tartalmaznak
• Az elemek fémekre és nemfémekre oszthatók
• A vegyületek olyan anyagok, amelyek különböző típusú atomokat tartalmaznak.
• A vegyületek fel vannak osztva szerves és szervetlen
• Vannak atomi, molekuláris és ionos szerkezetű anyagok, tulajdonságaik eltérőek
• Kristály cella a kristályszerkezet elemzéséhez bevezetett segédgeometriai kép

A fémötvözetek kémiai vegyületek és rokon fázisai változatosak. Jellemzők kémiai vegyületek:

1. A kristályrács különbözik a vegyületet alkotó komponensek rácsától. Az atomok sorrendben vannak. A kémiai vegyületeknek folyamatos kristályrácsuk van (7. ábra).

2. Az összetevők egyszerű többszörös aránya mindig megmarad a vegyületben, ami lehetővé teszi, hogy a következő képlettel fejezzük ki: A n B m, A és B komponensek; n és m prímszámok.

3. Egy vegyület tulajdonságai ritkán térnek el az alkotó komponenseinek tulajdonságaitól. Cu-HB35; Al-HB20; CuAl 2 - HB400.

4. Az olvadási (disszociációs) hőmérséklet állandó.

5. A kémiai vegyület képződése jelentős hőhatással jár.

Kémiai vegyületek képződnek olyan komponensek között, amelyekben nagy a különbség elektronikus szerkezet atomok és kristályrácsok.

7. ábra Kristályrácsok: a, b - NaCl vegyület, c - Cu2MnSn vegyület (a sejt 8 rézatomból, 4 mangánatomból és 4 ónatomból áll)

Tipikus normál vegyértékű kémiai vegyületek például a periódusos rendszer IV-VI. csoportjába tartozó elemeket tartalmazó Mg-vegyületek: Mg 2 Sn, Mg 2 Pb, Mg 2 P 2, Mg 2 Sb 2, Mg 3 Bі 2, MgS stb. Egyes fémek másokkal alkotott vegyületeit intermetallikus vegyületeknek nevezzük. kémiai kötés az intermetallikokban gyakrabban fémes.

Nagy szám A fémötvözetekben képződő kémiai vegyületek bizonyos jellemzőkben eltérnek a tipikus kémiai vegyületektől, mivel nem engedelmeskedik a vegyérték törvényeinek, és nem állandó összetételű. Tekintsük az ötvözetekben keletkező legfontosabb kémiai vegyületeket.

Megvalósítási fázisok

Az átmeneti fémek (Fe, Mn, Cr, Mo, Ti, V, W stb.) nemfémekkel alakulnak ki C, N, H vegyületek: karbidok (val VAL VEL), nitridek (val N), boridok (val BAN BEN), hidridek (val H). Ezeket gyakran végrehajtási szakaszoknak nevezik.

A megvalósítási szakaszok képlete:

M 4 x(Fe 4 N, Mn 4 N stb.),

M 2 x(W 2 C, Mo 2 C, Fe 2 N, Cr 2 N stb.),

MX(WC, TiC, VC, NbC, TiN, VN stb.).

Az intersticiális fázisok kristályszerkezetét a nemfém (Rx) és a fém (Rm) atomi sugarának aránya határozza meg.

Ha Rx/Rm< 0,59, то атомы металла в этих фазах расположены по типу одной из простых кристаллических решеток: кубической (К8, К12) и гексагональной (Г12), в которую внедряются атомы неметалла, занимая в ней определенные поры.

Az intersticiális fázisok változó összetételű fázisok, a megfelelő (kémiai) képletek általában a bennük lévő maximális fémtartalmat jellemzik.

Az intersticiális fázisok magasak: elektromos vezetőképesség, olvadáspont és nagy keménység.

Az intersticiális fázisok kristályrácsa eltér az oldószer fémétől.

A megvalósítási fázisok alapján könnyen formálható szilárd oldatok kivonása(VC, TiC, ZrC, NbC), egyes atomok hiányoznak a rácshelyeken.

Elektronikus csatlakozások.

Ezek a vegyületek egy vegyértékű (Cu, Ag, Au, Li, Na) fémek vagy átmeneti csoportok fémei (Mn, Fe, Co stb.) között, másrészt egyszerű, 2-5 vegyértékű fémekkel ( Be, Mg , Zn, Cd, Al stb.) viszont.

Az ilyen típusú vegyületeket (amelyet Hume-Rothery angol fémfizikus határoz meg) a vegyértékelektronok és az atomok számának bizonyos aránya jellemzi: 3/2; 21/13; 7/4; mindegyik arány egy bizonyos kristályrácsnak felel meg.

3/2 arányban egy bcc rács keletkezik (jelöljük? - fázis) (CuBe, CuZn, Cu 3 Al, Cu 5 Sn, CoAl, FeAl).

21/13-nál összetett köbös rácsuk van (52 atom sejtenként) - ? - fázis (Cu 5 Zn 8, Cu 31 Sn 8, Cu 9 Al 4, Cu 31 Si 8).

A 7/4-nél van egy szorosan egymásra épülő hatszögletű rács, jelöljük? - fázis (CuZn 3, CuCd 3, Cu 3 Si, Cu 3 Sn, Au 3 Sn, Cu 5 Al 3).

Elektronikus vegyületek számos műszaki ötvözetben megtalálhatók - Cu és Zn, Cu és Sn (ón), Fe és Al, Cu és Si stb. Általában mindhárom fázis (?, ?, ?) megfigyelhető a rendszerben.

Az elektronikus vegyületeknek van egy bizonyos atomaránya, a kristályrács különbözik az összetevők rácsától - ezek egy vegyi anyag jelei. kapcsolatokat. A vegyületekben azonban nincs rendezett atomelrendezés. A hőmérséklet csökkenésével (melegítés után) részleges rendelés történik, de nem teljes. Elektronikus vegyületek képződnek azokkal az összetevőkkel, amelyek szilárd oldatokat képeznek széles koncentráció-tartományban.

Így az ilyen típusú vegyületeket a kémiai vegyületek és a szilárd oldatok közötti intermediernek kell tekinteni.

1. táblázat - Elektronikus kapcsolatok

Laves fázisok

Legyen képlete AB 2 , akkor keletkeznek, amikor az összetevők atomátmérőjének aránya D A /D BAN BEN = 1,2 (általában 1,1-1,6). A Laves fázisoknak hcp hatszögletű rácsuk (MgZn 2 és MgNi 2, BaMg 2, MoBe 2, TiMn 2) vagy fcc (MgCu 2, AgBe 2, Ca Al 2, TiBe 2, TiCr 2) van. Ezek a fázisok a szuperötvözetek keményedő intermetallikus fázisaiként fordulnak elő.

• minden fém;
• sok nemfém (inert gázok, C , Si , B , Se , Mint , Te ).

A molekulák a következőkből állnak:

• szinte minden szerves anyag;
• kevés szervetlen: egyszerű és összetett gázok ( H2, O2 , O 3, N 2, F2, Cl2, NH3, CO, CO2 , SO 3, SO2, N2O, NEM, NEM 2, H 2 S), és H2O, Br2, én 2és néhány más anyag.

Az ionok a következőkből állnak:

• minden só;
• sok hidroxid (bázis és sav).

Atomokból vagy molekulákból áll - molekulákból vagy ionokból. Egyszerű anyagok molekulái ugyanazokból az atomokból állnak összetett anyagok molekulái különböző atomokból.

Az összetétel állandóságának törvénye

Felfedezték az összetétel állandóságának törvényét J. Proust 1801-ben:

Bármely anyag, függetlenül az előállítás módjától, állandó minőségi és mennyiségi összetételű.

Például szén-monoxid CO 2 többféle módon is beszerezhető:

• C + O 2 \u003d t \u003d CO 2
• MgCO 3 + 2HCl \u003d MgCl 2 + H 2 O + CO 2
• 2CO + O 2 \u003d 2CO 2
• CaCO 3 \u003d t \u003d CaO + CO 2

Az előállítás módjától függetlenül azonban a molekula CO 2 mindig ugyanaz van összetett: 1 szénatomÉs 2 oxigénatom.

Fontos megjegyezni:

• Az ellenkező állítás az egy bizonyos vegyület egy bizonyos összetételnek felel meg, rossz. Például, dimetil-éterÉs etanol ugyanolyan minőségi és mennyiségi összetételűek, ami tükröződik a legegyszerűbb képlet C 2 H 6 O azonban ezek különböző anyagok, mivel más a szerkezetük. A racionális képleteik félig kiterjesztett formában eltérőek lesznek:

1. CH3-O-CH3(dimetil-éter);
2. CH3-CH2-OH(etanol).

• Az összetétel állandóságának törvénye szigorúan csak molekulaszerkezetű vegyületekre alkalmazható ( daltonidák). Nem molekuláris szerkezetű vegyületek ( berthollidok) gyakran változó összetételűek.

Összetett anyagok és mechanikai keverékek kémiai összetétele

Vegyület (kémiai vegyület) különböző kémiai anyagok atomjaiból álló anyag.

A kémiai vegyületek fő jellemzői:

• egységesség;
• Az összetétel állandósága;
• A fizikai és kémiai tulajdonságok állandósága;
• Kibocsátás vagy abszorpció a képződés során;
• Az alkatrészekre való szétválasztás lehetetlensége fizikai módszerek.

A természetben nincsenek teljesen tiszta anyagok. Bármely anyagban legalább jelentéktelen százalékban vannak szennyeződések. Ezért a gyakorlatban mindig az anyagok mechanikus keverékeivel kell foglalkozni. Ha azonban a keverékben egy anyag tartalma jelentősen meghaladja az összes többi anyag tartalmát, akkor feltételesen úgy gondolják, hogy egy ilyen anyag az egyedi kémiai vegyület.

Az ipar által előállított anyagok megengedett szennyezőanyag-tartalmát szabványok határozzák meg, és az anyag márkájától függ.

Az anyagok alábbi címkézése általánosan elfogadott:

• tech - műszaki (összetételében akár 20% is lehet; szennyeződések);
• h - tiszta;
• chda – tiszta elemzéshez;
• hch - vegytiszta;
• osch - nagy tisztaság (a szennyeződések megengedett aránya a készítményben - legfeljebb 10 -6 % ).

A mechanikai keveréket alkotó anyagokat ún alkatrészek. Ilyenkor azokat az anyagokat nevezzük, amelyek tömege a keverék tömegének nagy részét teszi ki fő összetevőkés minden egyéb, a keveréket alkotó anyag - szennyeződéseket.

A mechanikai keverék és a kémiai vegyület közötti különbségek:

• Bármely mechanikai keverék a különbség alapján fizikai módszerekkel felosztható részekre sűrűségek, forráspontokÉs olvasztó, oldhatóság, mágnesezhetőségés mások fizikai tulajdonságok keveréket alkotó komponensek (például fa- és vasreszelék keveréke elválasztható H 2 O vagy mágnes)
• a kompozíció állandósága;
• A fizikai és kémiai tulajdonságok állandósága;
• Heterogenitás (bár a gázok és folyadékok keverékei homogének lehetnek, például levegő).
• A mechanikai keverék képződése során nincs energia felszabadulás és elnyelés.

A mechanikai keverékek és a kémiai vegyületek között egy köztes helyzetet foglalnak el megoldások:

Ami a kémiai vegyületeket illeti, az oldatokat a következők jellemzik:

• homogenitás;
• a hő felszabadulása vagy elnyelése az oldat képződése során.

Ami a mechanikai keverékeket illeti, az oldatokat a következők jellemzik:

• a kiindulási anyagokra való egyszerű szétválasztás fizikai módszerekkel (például az oldat bepárlásával). asztali só, külön kapható H 2 OÉs NaCl);
• az összetétel változékonysága – összetételük széles határok között változhat.

Kémiai összetétel tömeg és térfogat szerint

A kémiai vegyületek összetételét, valamint a különféle anyagok és oldatok keverékeinek összetételét tömeghányadokban (tömeg%), a folyadékok és gázok keverékeinek összetételét pedig térfogati hányadban (térfogat%) fejezzük ki.

Egy összetett anyag összetételét, a kémiai elemek tömegarányaiban kifejezve, ún az anyag tömeg szerinti összetétele.

Például a kompozíció H 2 O súly alapján:

Vagyis ezt lehet mondani a víz kémiai összetétele (tömeg szerint): 11,11% hidrogén és 88,89% oxigén.

A komponens tömeghányada a mechanikai keverékben (W)- ez egy szám, amely azt mutatja meg, hogy a keverék mekkora része a komponens tömege a keverék teljes tömegéből, egységben vagy 100%-ban.

W 1 \u003d m 1 / m (lásd), m (lásd) \u003d m 1 + m 2 + .... mn,

Ahol m 1 az 1. (tetszőleges) komponens tömege, n a keverék összetevőinek száma, m 1 … m n a keveréket alkotó komponensek tömegei, m (cm.) a keverék tömege.

Például, a fő komponens tömeghányada :

W (főösszetevő) =m (fő számítógép) /m (lásd)

A szennyeződés tömeghányada:

W (kb.) \u003d m (kb.) / m (lásd)

A keveréket alkotó összes komponens tömeghányadának összege egyenlő 1 vagy 100% .

Térfogattört gáz (vagy folyadék) gázok (vagy folyadékok) keverékében a szám , megmutatja, hogy egy adott gáz (vagy folyadék) térfogata mekkora térfogatrész a keverék teljes térfogatából, úgy véve 1 vagy azért 100% .

A gázok vagy folyadékok keverékének térfogati hányadban kifejezett összetételét ún a keverék térfogat szerinti összetétele.

Például, a száraz levegő keverék összetétele:

• Hangerő szerint:W kb ( N2) = 78,1%, W térfogat (O2) = 20,9%
• Súly alapján: W(N2) = 75,5%,W(O2) = 23,1%

Ez a példa egyértelműen mutatja, hogy a félreértések elkerülése érdekében mindig helyes jelezni súly alapján vagy kötet szerint a keverék komponens tartalma feltüntetésre kerül, mert ezek a számok mindig különböznek: az oxigén levegőkeverékének tömege szerint kiderül 23,1 % , mennyiségét tekintve pedig - összesen 20,9%.

A megoldások megtekinthetők keverékek oldott anyagból és oldószerből. Ezért kémiai összetételük, mint bármely keverék összetétele, kifejezhető az összetevők tömegarányaiban:

W (oldat in-va) \u003d m (oldás in-va) / m (oldat),

Ahol

m (oldat) \u003d m (oldószer in-va) + m (oldószer)

vagy

m (p-ra) = p(r-ra) V (r-ra)

Az oldat összetétele, az oldott anyag tömeghányadában kifejezve (in % ), nak, nek hívják százalékos koncentráció ezt a megoldást.

A folyadékok folyadékban lévő oldatainak összetételét (például alkohol vízben, aceton vízben) kényelmesebben térfogatfrakciókban fejezzük ki:

W kb % (w. oldat) \u003d V (old. w) V (oldat) 100%;

Ahol

V (r-ra) \u003d m (r-ra) / p (r-ra)

vagy hozzávetőlegesen

V (oldat) ≈ V (H2O) + V (w. oldat)

Például a bor és a vodka termékek alkoholtartalma nem tömegben, hanem tömegben van feltüntetve térfogati törtek(% ), és hívja ezt a számot erőd ital.

Összetett megoldásokat szilárd anyagok folyadékokban vagy gázok folyadékokban nincsenek térfogattörtekben kifejezve.

Kémiai képlet, mint a kémiai összetétel megjelenítése

Egy anyag minőségi és mennyiségi összetétele a segítségével jelenik meg kémiai formula. Például a kalcium-karbonát rendelkezik kémiai formula « CaCO3 » . Ebből a bejegyzésből a következő információk szedhetők le:

• Molekulák száma – 1 .
• Anyagmennyiség – 1 mol.
• Minőségi összetétel(milyen kémiai elemek alkotnak anyagot) - kalcium, szén, oxigén.
• Az anyag mennyiségi összetétele:

1. Az egyes elemek atomjainak száma egy anyag molekulájában: A kalcium-karbonát molekula abból áll 1 kalcium atom, 1 szénatomÉs 3 oxigénatom .
2. Az egyes elemek móljainak száma 1 mol anyagban: 1 mol-ban CaCO 3(6,02 10 23 molekula) tartalmaz 1 mol (6,02 10 23 atom) kalcium , 1 mol (6,02 10 23 atom) szén És 3 mol (3 6,02 10 23 atom) oxigén kémiai elem )

• Az anyag tömegösszetétele:

1. Az egyes elemek tömege 1 mól anyagban: 1 mól kalcium-karbonát (100 g) kémiai elemeket tartalmaz: 40 g kalcium , 12 g szén, 48 g oxigén.
2. Kémiai elemek tömegrészei az anyagban (az anyag összetétele tömegszázalékban):

W (Ca) \u003d (n (Ca) Ar (Ca)) / Mr (CaCO3) \u003d (1 40) / 100 \u003d 0,4 (40%)

W (C) \u003d (n (Ca) Ar (Ca)) / Mr (CaCO3) \u003d (1 12) / 100 \u003d 0,12 (12%)

W (O) \u003d (n (Ca) Ar (Ca)) / Mr (CaCO3) \u003d (3 16) / 100 \u003d 0,48 (48%)

• Ionos szerkezetű anyagoknál (sók, savak, bázisok) - az anyag képlete ad információt ionok száma minden faj a molekulában, azok MennyiségÉs ionok tömege 1 mol anyagban:

1. Molekula CaCO 3 ionból áll Ca 2+és ion CO 3 2-
2. 1 mol ( 6,02 10 23 molekulák) CaCO 3 tartalmaz 1 mol Ca 2+ ionÉs 1 mol ionok CO 3 2- ;
3. 1 mól (100 g) kalcium-karbonátot tartalmaz 40 g ion Ca 2+És 60 g ion CO 3 2- ;

Bibliográfia:

Egy kémiai vegyületre a következő megkülönböztető jellemzők jellemzőek:

1) A kristályrács különbözik a vegyületet alkotó komponensek rácsától.

2) Összetevőinek egyszerű többszörös aránya mindig megmarad egy vegyületben. Ez lehetővé teszi, hogy összetételüket egy egyszerű A m B n képlettel fejezzük ki, ahol A és B a megfelelő elemek, n ​​és m prímszámok.

3) A vegyület tulajdonságai élesen eltérnek az alkotó komponensek tulajdonságaitól.

4) Az olvadási (disszociációs) hőmérséklet állandó.

5) A kémiai vegyület képződése jelentős hőhatással jár.

Az atomok és a kristályrácsok elektronszerkezetében nagy különbséggel rendelkező komponensek között kémiai vegyületek képződnek.

A tipikus kémiai vegyületek példájaként megnevezhetjük a IV-VI. csoportba tartozó elemeket tartalmazó magnéziumvegyületeket periodikus rendszer: Mg 2 Sn, Mg 2 Pb, Mg 2 P, Mg 3 Sb, MgS és mások.

Egyes fémek vegyületei másokkal gyakori név intermetallikus vegyületek vagy intermetallikus vegyületek.

Egy fém nemfémmel alkotott vegyületei (nitridek, oxidok, karbidok stb.) lehetnek fémes és ionos kötés. Olyan vegyületek, amelyek fémes kötés fémvegyületeknek nevezzük.

A fémötvözetekben képződő kémiai vegyületek nagy része eltér a tipikus kémiai vegyületektől, mivel nem engedelmeskednek a vegyérték törvényeinek, és nem állandó összetételűek. Tekintsük az ötvözetekben keletkező legfontosabb kémiai vegyületeket.

7.2.1 Megvalósítási szakaszok. Átmeneti fémek (Fe, Mn, Cr, Mo stb.) szénnel, nitrogénnel, bórral és hidrogénnel képződnek, azaz. kis atomi sugarú elemekkel, vegyületek: karbidok, nitridek, boridok és hidridek. Közös szerkezettel és tulajdonságokkal rendelkeznek, és gyakran penetrációs fázisoknak nevezik.

Az interkalációs fázisok képlete M 4 X (Fe 4 N, Mn 4 N stb.), M 2 X (W 2 C, Fe 2 N stb.), MX (WC, TiC, TiN stb.).

Az intersticiális fázisok kristályszerkezetét a nemfém (R x) és a fém (RM) atomi sugarának aránya határozza meg. Ha R x / R M<59, то атомы в этих фазах расположены по типу одной из кристаллических решеток: кубической или гексагональной, в которую внедряются атомы неметалла, занимая в ней определенные поры.

Az interkalációs fázisok változó összetételű fázisok. A karbidok és nitridek nagy keménységűek. Az intersticiális fázisok kristályrácsa eltér a fémétől.

7.2.2. Elektronikus vegyületek (Hume-Rothery fázisok). Ezek a vegyületek gyakrabban képződnek egyértékű (Cu, Ag, Au, Li, Na) fémek vagy átmeneti csoportok fémei (Fe, Mn, Co stb.) között, másrészt egyszerű, 2 vegyértékű fémekkel. 5-re (Légy,

Mg, Zn, Cd, Al stb.), másrészt. Az ilyen típusú vegyületeknek van egy bizonyos aránya a vegyértékelektronok számának az atomok számához viszonyítva, pl. bizonyos elektronkoncentráció. Ezek az arányok, amint azt Hume-Rothery angol fémfizikus kimutatta, 3/2, 21/13 és 7/4 lehet, és mindegyik arány egy bizonyos kristályrácsnak felel meg: testközpontú köbös vagy hatszögletű rács, összetett köbös rács. és egy arcközpontú köbös rács, ill.

7.2.3 Laves fázisok. Ezeknek a fázisoknak a képlete AB 2, és olyan elemek között jönnek létre, amelyek atomátmérője körülbelül 1:1,2. Például MgZn 2 , TiCr 2 és mások A Laves fázisok keményedő intermetallikus anyagokként fordulnak elő hőálló ötvözetekben.

Szilárd megoldások

A szilárd oldatok olyan fázisok, amelyekben az ötvözet egyik komponense megtartja kristályrácsát, és más (vagy más) komponensek atomjai az első komponens (oldószer) rácsában helyezkednek el, megváltoztatva annak méretét. Így a több komponensből álló szilárd oldatnak egyféle rácsja van, és egy fázist képvisel. Ezenkívül a szilárd oldat nem a komponensek bizonyos arányában létezik (mint egy kémiai vegyületben), hanem koncentráció-tartományban.

Tegyen különbséget a szilárd oldatok között .

Szilárd szubsztitúciós oldatok képződésekor az oldott komponens atomjai kicserélik az oldószer néhány atomját a kristályrácsában (26. ábra, b).

Amikor intersticiális szilárd oldat képződik (26. ábra, V) az oldott komponens atomjai az oldószer kristályrácsának intersticiálisaiban (üregeiben) helyezkednek el.

26. ábra. BCC kristályrács: A- tiszta fém b- szilárd helyettesítő oldat, V- intersticiális szilárd oldat; A - nem nemesfém atomok, B - helyettesítő atomok, C - intersticiális atomok.

A fémek különböző mértékben szilárd állapotban kölcsönösen oldódhatnak egymásban, és korlátozott vagy korlátlan oldhatóságú helyettesítő szilárd oldatokat képezhetnek. Korlátlan oldhatóságú szilárd oldatok keletkeznek a következő körülmények között:

1) Az összetevőknek azonos típusú (izomorf) kristályrácsokkal kell rendelkezniük.

2) A komponensek atomméretének különbsége jelentéktelen, és nem haladhatja meg a 10-15%-ot.

3) Az összetevőknek az elemek periódusos rendszerének azonos (vagy kapcsolódó) csoportjába kell tartozniuk.

Egyes ötvözetekben (például Cu-Au, Fe-Al), amelyek magas hőmérsékleten (az alkotóelemek véletlenszerű váltakozásával) helyettesítő oldatokat képeznek, az atomok újraeloszlási folyamata lassú hűtés vagy bizonyos hőmérsékleteken történő hosszabb melegítés során megy végbe. A viszonylag alacsony hőmérsékleten stabil szilárd oldatokat ún szabályos szilárd oldatok, ill felépítmények. A rendezett szilárd oldatok köztes fázisnak tekinthetők a szilárd oldatok és a kémiai vegyületek között. A kémiai vegyületektől eltérően a rendezett szilárd oldatok kristályrácsa oldószerrács. A rendezett szilárd oldatok kialakulása a fizikai és mechanikai tulajdonságok megváltozásával jár együtt. A szilárdság általában növekszik, a rugalmasság pedig csökken.

A szilárd oldatok képzésének képessége nemcsak a tiszta elemekben rejlik, hanem a kémiai vegyületekben is. Ezekben az esetekben a kémiai vegyület kristályrácsa megmarad, de az egyik komponens több atomja helyettesítheti egy másik komponens bizonyos számú atomját. Ezenkívül ezzel egyidejűleg az egyes csomópontokban üres helyek - üregek - jelenhetnek meg. A kémiai vegyületeken alapuló szilárd oldatokat, amelyek képződése a rácshelyeken üres terek megjelenésével jár együtt, kivonási oldatoknak nevezzük.

ÖSSZEFOGLALÁS

Alatt ötvözet két vagy több elem összeolvasztásával nyert anyag.

Az egyensúlyban lévő fázisok halmazát ún rendszer. fázis a rendszer homogén komponenseinek nevezzük, amelyek azonos összetétellel, kristályszerkezettel és tulajdonságokkal, azonos aggregációs állapotúak, és elkülönülnek az interfész alkotórészeitől. Alatt szerkezet megérteni a fémek és ötvözetek fázisainak kölcsönös elrendezésének alakját, méretét és természetét. Az ötvözet komponensei mechanikai keverékeket, kémiai vegyületeket vagy szilárd oldatokat képezhetnek.

mechanikus keverék két komponens képződik, ha szilárd állapotban nem képesek kölcsönösen oldódni, és nem lépnek kémiai reakcióba vegyületté.

Kémiai vegyületek Az atomok és a kristályrácsok elektronszerkezetében nagy különbséggel rendelkező komponensek között jönnek létre. Egy kémiai vegyület szerkezete és tulajdonságai eltérnek az azt létrehozó komponensek szerkezetétől és tulajdonságaitól.

Az ötvözetekben keletkező legfontosabb kémiai vegyületek:

Megvalósítási fázisok

Elektronikus csatlakozások (Hume-Rothery fázisok)

Laves fázisok

szilárd oldatok fázisoknak nevezzük, amelyekben az ötvözet egyik komponense megtartja kristályrácsát, a többi (vagy más) komponens atomjai pedig az első komponens (oldószer) rácsában helyezkednek el, megváltoztatva annak méretét.

Tegyen különbséget a szilárd oldatok között helyettesítések, beszúrások és kivonások.

Ismétlő kérdések

1. Mi az az ötvözet?

2. Határozza meg a "fázis", "rendszer", "struktúra" kifejezéseket.

3. Mikor keletkezik az ötvözetben mechanikai komponenskeverék, és mikor keletkezik kémiai vegyület?

4. Mik azok a szilárd oldatok? Milyen típusú szilárd megoldásokat ismer?

8. ÁLLAPOT DIAGRAM

állapotdiagram az ötvözet állapotának grafikus ábrázolása. Az állapotdiagramok egyensúlyi vagy azokhoz elég közeli állapotokra épülnek. Ezért az állapotdiagramot egyensúlyi diagramnak is nevezhetjük.

Az egyensúlyi állapot a szabadenergia minimális értékének felel meg. Ez az állapot az ötvözet túlmelegedésének vagy túlhűtésének hiányában érhető el. Az állapotdiagram elméleti eset, mert egyensúlyi átalakulások (túlhűtés vagy túlmelegedés nélkül) a gyakorlatban nem lehetségesek

sya. A gyakorlatban általában alacsony fűtési vagy hűtési sebességgel végbemenő átalakulásokat alkalmaznak.

A stabil fázisok együttélését szabályozó általános törvényszerűségek matematikailag úgy fejezhetők ki fázisszabályok vagy Gibbs törvény.

A fázisszabály kvantitatív összefüggést ad a rendszer szabadságfoka és az összetevők fázisszáma között.

Alatt szabadsági fokok száma (variancia) rendszerek megértik a külső és belső tényezők számát (hőmérséklet, nyomás, koncentráció), amelyek a rendszer fázisszámának megváltoztatása nélkül változtathatók.

Fázisszabály.

C \u003d k - f + 2

VAL VEL- szabadsági fokok száma, k- alkatrészek száma, f- fázisok száma, 2 a külső tényezők száma.

A fázisszabály csak az egyensúlyi állapotra érvényes.

A fázisszabály-egyenlet független változói a koncentráció, a hőmérséklet és a nyomás. Ha feltételezzük, hogy egy fémben minden átalakulás állandó nyomáson megy végbe, akkor a változók száma eggyel csökken.

C \u003d k - f + 1

Példa. Nézzük meg, hogyan változik egy egykomponensű rendszer szabadságfoka ( k=1) tiszta fémkristályosítás esetén. Amikor a fém folyékony állapotban van, pl. f=1(az egyik fázis folyadék), a szabadsági fokok száma 1. A hőmérséklet ebben az esetben az aggregáció állapotának megváltoztatása nélkül változhat. A kristályosodás idején f=2(két fázis - szilárd és folyékony), C=0. Ez azt jelenti, hogy a két fázis egy szigorúan meghatározott hőmérsékleten (olvadásponton) egyensúlyban van, és addig nem változtatható, amíg az egyik fázis el nem tűnik, azaz. a rendszer nem lesz monovariáns ( C=1).