Растворимость гидроокиси

Растворимость элементов внедрения при 1200°С в тугоплавких металлах (приблизительно), % (по массе)

В некоторых случаях взаимная растворимость элементов оказывается малой (системы Cd—Bi, Pb—Sb, Sn—Zn, Na—Pb и др.), поэтому интервал концентрации эвтектического превращения оказывается приближенным к концентрации чистых компонентов (рис. 74), что (условно) позволяет рассматривать структуру таких сплавов, как состоящую не из твердых растворов (весьма малой протяженности зоны твердых растворов заштрихованы), а из компонентов А-\- В.

тем больше размер междоузлий и, сле-довательно, выше растворимость элементов внедрения) и т. д.

Тугоплавкие металлы VA группы — ванадий, ниобий и тантал в отличие от металлов VIA группы имеют относительно низкую энергию дефекта упаковки (табл. 9) и почти на два порядка выше равновесную растворимость элементов внедрения [95], что во многом обусловливает специфику их механического поведения в области низких и средних температур [340]. Указанные факторы определяют как уро-' вень напряжений сопротивления движению дислокаций в кристалли-

Д томные диаметры, ft Рис. 1. Растворимость элементов в железе.

В металлах VIA группы растворимость элементов внедрения при низких температурах (600° С) очень мала и может быть оценена величиной порядка 1—2 анм (анм — число атомов элемента внедрения на миллион атомов основного металла, равное его содержанию в 10~4 ат.%). Следует иметь в виду, что содержание элементов внедрения в промышленных сплавах даже высокой чистоты больше указанного значения и все примеси внедрения присутствуют в сплаве преимущественно в виде промежуточных фаз (гидридов, карбидов, нитридов, оксидов). Впрочем, возможно образование и пересыщенных этими элементами твердых растворов, и сегрегации на границах зерен.

В металлах VA группы растворимость элементов внедрения составляет 1—10 ат.% в зависимости от температуры, природы металла-растворителя и растворенного элемента, что равно (10-НОО) • 103 анм. Таким образом, растворимость элементов внедрения в тугоплавких металлах VA группы на четыре—пять порядков больше, чем в металлах VIA группы.

Следовательно, растворимость примесей внедрения (С, N, О) в тугоплавких металлах VA групп (Сг, Mo, W) при низких температурах (для этих металлов — ниже 1000° С) не превышает 1—2 анм (не более 0,0001 мас.%); при повышении температуры растворимость элементов внедрения резко возрастает и при 1500° С может достигать 1000 анм, а выше 2000 С — 10000 анм. Это позволяет осуществить термическую обработку — получить в результате закалки от высоких температур пересыщенный по примесям твердый раствор, из которого при последующем старении выделяются вторичные фазы.

Известно, что неограниченная взаимная растворимость элементов (твердые растворы замещения) возможна при следующих условиях: изоморф-ность кристаллических решеток, незначительное различие их параметров и температур плавления. Этим условиям удовлетворяют все основные тугоплавкие металлы.

При воздействии лазерного излучения в результате перегрева расплава повышается предельная растворимость элементов в материале, а в процессе быстрого охлаждения фиксируются полученные высокотемпературные состояния. Это дает возможность получить сплавы с большим содержанием растворенного элемента, т. е. использовать лазерное излучение для локального легирования поверхности материалов различными элементами.

строения металла) железа р (а) в железо т-Элементарная кристаллическая решётка из объёмноцентрировэнной перестраивается в гранецентрированную с параметром, равным 3,65-10~"^см. Последняя имеет по сравнению с атомной решёткой а- и fi-железа значительно более плотную упаковку атомов, вследствие чего аллотропическое превращение в точке Ас$ сопровождается сильным сокращением объёма металла. В точке А3 наблюдается прерывное изменение других физических свойств, меняется также растворимость элементов в железе и, что особенно важно, сильно увеличивается при переходе а-железа в f-железо растворимость углерода в железе.

Из приведенного перечня видно, что 'из пяти равновесий два (б и в) не язляются окислительно-восстановительными. Первое из них характеризует растворимость гидроокиси цинка и .показывает, что с увеличением ,рН концентрация простых его ионов понижается. Согласно второму, концентрация цинкат-ионов в растворе при увеличении >рН возрастает. На рис. 27 оба эти равновесия представлены вертикальными прямыми, цифры над которыми соответствуют отрицательному логарифму концентрации ионов цинка в растворе. Равновесие (а) • на потенциал-рН-диаграмме выражается горизонтальными прямыми, так как его положение не зависит от рН.

Рис. 3.9. Растворимость гидроокиси лития в воде [18].

Так как фосфат лития нерастворим в воде, литиевый режим котловой воды несовместим с ее фосфатирова-нием. Растворимость гидроокиси литая при 316 °С достаточно высока и равна 12,9%, поэтому при литиевом режиме котловой воды явление «хайдаута» сведено к минимуму. В котловой воде обычно поддерживается от 3 до 6 мг/кг гидроокиси лития. Вынос лития с -паром минимален.

шую растворимость гидроокиси магния. Объясняется это тем, что при гидролизе карбонатного иона теряется молекула углекислоты. В результате один карбонатный ион вместо молекулы ' СаСО3 с молекулярным весом 100 в конечном счете приводит к образованию молекулы Mg(OH)2 с молекулярным весом 58. Таким образом, и вес магнезиальной накипи, образующейся в этом случае вместо карбонатной, должен составлять при прочих равных условиях лишь 58% от веса карбонатной. Разумеется, однако, что одинаковых условий образования этих двух видов накипи быть не может. Тем не менее, если сравнить потенциальные веса карбонатной накипи 03 при температуре испарения, например, 70° С и магнезиальной накипи д,2 при температуре 80° С, то последний все же окажется меньше. Для кратно- o,i сти упаривания 2 по диаграмме Ланжелье растворимость Mg(OH)2 со- osa gg 70 дд 90 т ставляет 17 мг/л. Однако следует учитывать, что Рис. 35. Толщина слоя накипи за 100 ч рана Диаграмме указаны боть1 испарителя в зависимости от коэф-

LiOH • Н2О, который может быть тонко измельчен. Растворимость гидроокиси

Гидроокись лития гораздо менее гигроскопична, чем едкий натр и едкое кали. Из водного раствора она кристаллизуется в виде гидрата LiOH • Н2О, который может быть тонко измельчен. Растворимость гидроокиси лития в воде примерно в 5 раз (по весу) меньше растворимости едкого натра и едкого кали. С другой стороны, гидроокись лития примерно в 100 раз более растворима, чем гидроокись кальция, и почти в 4 раза более растворима, чем гидроокись бария. Подобно едкому натру и едкому кали, гидроокись лития может быть расплавлена. Склонность к разложению при нагревании выражена у нее не так резко, как в случае гидроокисей щелочноземельных металлов. Температура плавления гидроокиси лития, равная 445", намного превышает температуры плавления гидроокисей остальных щелочных металлов. Однако давление пара расплавленной гидроокиси лития значительно выше, чем давления паров гидроокисей других щелочных металлов, и составляет 760 мм рт. ст. при температуре около 925е, в то время как температуры кипения едкого натра и едкого кали лежат между 1300 и 1400°.

Максимальная растворимость гидроокиси магния в воде определяется произведением растворимостей (Mg'2+) • (OK—)2, которое при данной температуре остается постоянным, но с повышением температуры уменьшается. Добавление избыточного количества гидроксильных ионов в виде извести или едкого натра, а также повышение температуры вызывает снижение растворимости гидроокиси магния. При совместном осаждении магния и кальция (например, в процессе умягчения воды) удаление магния иногда получается более эффективным, чем это можно было ожидать исходя из растворимости гидроокиси магния. В соответствии с данными о растворимости гидроокись магния не должна осаждаться в холодной воде при значении рН<10; в таких условиях осаждение будет достаточно полным лишь при значении рН~ 11.

Реагенты также могут вводиться отдельно, хотя такая практика мало распространена. При этом способе известь добавляют в виде известкового молока или загружают в сатуратор, через который пропускают расчетное количество исходной воды; после насыщения известью этот раствор смешивают с остальным потоком исходной воды. Недостаток известковых сатураторов состоит в том, что при неравномерном распределении потока воды возможен выход ее в ненасыщенном состоянии. Кроме того, растворимость гидроокиси кальция несколько изменяется в зависимости от температуры. Оба эти фактора вызывают изменение дозы вводимой в обрабатываемую воду извести. Карбонат натрия, если он вводится отдельно, приготавливают в виде раствора крепостью не более 10%. Алюминат натрия может добавляться как отдельный раствор или смешиваться с известью в пульпе. Другой способ подачи реагентов, применяемый также довольно редко, заключается в том, что они вводятся в виде отдельных порошков или их смесей при помощи сухого дозатора.

При 25° С произведение растворимости [Mg2+] [OH~] [ОН~] равно примерно 4-10~" в насыщенном растворе гидроокиси магния. Это значение должно сохраняться, даже если раствор содержит избыточные ионы магния или гидроксила. Следовательно, присутствие избытка общих ионов уменьшает растворимость вещества. Таким образом, добавление едкого натра к насыщенному раствору гидроокиси магния в чистой воде значительно увеличивает концентрацию ионов гидроксила, а так как произведение растворимости Mg(OH)2 остается постоянным, концентрация ионов магния должна уменьшаться, т. е. уменьшается растворимость гидроокиси магния, и некоторое количество ее будет осаждаться из раствора.

П.9.1. Растворимость гидроокиси кальция в воде

РАСТВОРИМОСТЬ ГИДРООКИСИ КАЛЬЦИЯ В ВОДЕ