Плотность и поверхностные свойства жидких щелочных и легкоплавких металлов и сплавов (стр. 8 )

Таблица 10

Плотность r (кг/м3) и мольные объемы V×106 (м3/мол

ь) тройных сплавов точек

пересечений лучевых разрезов, идущих к вершинам K и Cs треугольника

составов системы Na–Cs–K, при 373 К

XNa:XCs=b	b= Na-K	90:10 9.000	80:20 4.000	70:30 2.333	60:40 1.500	50:50 1.00	40:60 0.667	30:70 0.428	20:80 0.250	10:90 0.111	Cs-K
XK 0	XCs ρ V	0 925.5 24.84	10 1175 28.85	20 1364 32.97	30 1490 37.56	40 1592 42.1	50 1658 47.01	60 1710 51.9	70 1750 57.1	80 1782 62.23	90 1798 67.8	100 1802 73.75
10	XCs ρ V	0 914 26.92	9 1128 30.58	18 1282 34.46	27 1410 38.49	36 1490 43.07	45 1558 47.54	54 1616 51.95	63 1660 56.53	72 1696 61.17	81 1726 65.84	90 1756 70.34
20	XCs ρ V	0 902 29,06	8 1056 32.23	16 1222 35.84	24 1330 39.54	32 1404 45.86	40 1468 47.8	48 1526 51.75	56 1574 55.77	64 1618 59.68	72 1658 63.54	80 1694 67.38
30	XCs ρ V	0 890 31.26	7 1044 34.02	14 1162 37.19	21 1260 41.68	28 1326 44.19	35 1390 47.7	42 1436 51.52	49 1490 54.82	56 1536 58.19	63 1586 61.2	70 1628 64.35
40	XCs ρ V	0 876 33.6	6 1004 35.87	12 1104 38.61	18 1190 41.36	24 1252 44.58	30 1310 47.64	36 1354 50.96	42 1406 53.77	48 1458 56.37	54 1502 59.12	60 1548 61.61

Продолжение таблицы 10

 

50	XCs ρ V	0 865 35.89	5 968 37.75	10 1050 40.03	15 1120 42.44	20 1180 44.94	25 1230 47.58	30 1276 50.17	35 1318 52.75	40 1374 54.59	45 1410 57.1	50 1464 58.74
60	XCs ρ V	0 854 38.2	4 932 39.76	8 1000 41.45	12 1056 43.39	16 1108 45.33	20 1154 47.33	24 1194 49.44	28.0 1230 51.57	32 1276 53.16	36 1292 55.9	40 1370 55.9
70	XCs ρ V	0 844 40.6	3 900 41.74	6 952 42.92	9 994 44.43	12 1036 45.81	15 1078 47.08	18 1110 48.69	21 1134 50.57	24 1174 51.66	27 1208 52.93	30 1262 53.28
80	XCs ρ V	0 836 42.92	2 872 43.67	4 906 44.45	6 936 45.38	8 960 46.53	10 990 47.34	12 1016 48.29	14 1034 49.59	16 1056 50.62	18 1084 51.35	20 1144 50.58
90	XCs ρ V	0 826 45.39	1 846 45.61	2 860 46.15	3 876 46.56	4 888 47.18	5 904 47.55	6 914 48.23	7 926 48.79	8 938 49.34	9 954 49.67	10 992 48.87
100	XCs ρ V	0 818.3 47.78	0 818.3 47.78	0 818.3 47.78	0 818.3 47.78	0 818.3 47.78	0 818.3 47.78	0 818.3 47.78	0 818.3 47.78	0 818.3 47.78	0 818.3 47.78	0 818.3 47.78

Как видно из рис. 2.3, изотермы плотности сплавов системы Cs–K и тройных сплавов, богатых цезием (кривые 9–12), обнаруживают заметное положительное отклонение от аддитивности. В то же время изотермы плотности тройных сплавов сечений, в которых содержание цезия менее 20 ат.% (рис. 2.3, кривые 2–4), обнаруживают слабое отклонение от аддитивной прямой.

Вопрос о близости многокомпонентных систем к идеальным или регулярным растворам корректнее решить по характеру изотерм мольных объемов. На рис. 2.4 приводятся изотермы мольных объемов сплавов некоторых характерных изученных сечений при 373 К, рассчитанных по данным плотности системы Na–Cs–K (табл. 10).

Рис. 2.4. Изотермы мольных объемов сплавов

системы Na–Cs–K при 373 К

Как видно из рис. 2.4, изотермы мольных объемов сплавов представляют собой линии, достаточно близкие к аддитивным прямым. Изотермы мольных объемов сплавов системы Cs–K и тройных сплавов, богатых цезием (кривые 6–8), обнаруживают отрицательные отклонения от аддитивного хода в зависимости от концентрации компонента калия. Компрессия мольных объемов указанных сплавов, по-видимо­му, связана с ростом влияния степени взаимодействия Cs с Na и К при увеличении концентрации цезия в сплавах. Отсюда можно предположить, что тройные сплавы системы Na–Cs–K, составы которых находятся в области примерно между линией сечения XNa:XCs=40:60 и боковой стороной Cs–K концентрационного треугольника, не являются регулярными растворами. К подобному выводу пришли авторы [8].

Численные значения плотности и мольных объемов сплавов системы Na–Cs–K при температуре 373 К даны в табл. 9 и 10.

10.3. Плотность и мольные объемы тройных сплавов сечений, идущих к вершине цезия концентрационного треугольника системы Na–K–Cs

Экспериментальные исследования свойств многокомпонентных систем связаны с большими трудностями. Если компоненты системы легколетучи, химически активны или высокотемпературные вещества, то эти трудности возрастают во много раз. К ним относятся в первую очередь системы из щелочных металлов или системы с их участием.

Впервые в литературе экспериментально изучены плотность, поверхностное натяжение и работа выхода электрона тройной системы Na–Cs–K [23, 22,3], когда сплавы готовились для сечений, идущих к вершине калия. Система Na–Cs–K - единственная тройная система щелочных металлов, для которой имеется диаграмма состояния
(рис. 2.2). Фазовые диаграммы двойных систем боковых сторон концентрационного треугольника изучались во многих работах и представлены на рис. 2.1 и в табл. 5.

Для экспериментальных исследований одного свойства тройной системы Na–Cs–K необходимо приготовить около 100 тройных и более 20 двойных сплавов. На проведение измерений плотности и поверхностного натяжения системы Na–Cs–К ушло около 5 лет (при наличии готовой высокопроизводительной аппаратуры, методики приготовления сплавов и опыта работы с двойными и тройными сплавами щелочных металлов). Измерялись плотности трех двойных систем
Na–K, Na–Cs и К–Cs, составляющих стороны треугольника составов (табл. 10) и 38 тройных сплавов системы Na–Cs–K для 10 сечений, идущих к вершине калия (рис. 2.3 и табл. 9).

Как указано выше, в экспериментах тройные сплавы готовились вдоль 10 лучевых разрезов (линии 1–10 рис. 2.5), идущих от стороны Na–Cs концентрационного треугольника к его вершине К. Для каждого разреза приготовлялось от 5 до 9 тройных сплавов, в которых соотношение концентраций натрия и цезия оставалось постоянным, равным XNa:XCs=b.

Таблица 11

Плотность (, кг×м-3) и мольные объемы (, м3×моль-1) бинарных систем Na–K, Na–Cs и K–Cs при 373 К (Xi – добавляемые компоненты K и Cs), образующих боковые стороны треугольника составов Na–K–Cs

Xi, ат.%		0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Na–K		925,5	914	902	890	876	865	854	844	836	826	818,3
V	24.85	26.93	29.07	31.27	33.61	35.90	38.24	40.60	42.92	45.39	47.78
Na–Cs		925,5	1175	1364	1490	1592	1658	1710	1750	1782	1798	1802
V	24.85	28.93	32.98	37.56	42.06	47.01	52.01	57.10	62.74	67.80	73.75
K–Cs		818,3	992	1144	1262	1370	1464	1548	1628	1694	1756	1802
V	47.78	48.87	50.58	53.28	55.93	58.75	61.62	64.35	67.38	70.35	73.76

С использованием предложенного в [49, 24] расчетно-гра­фического способа определены плотности тройных сплавов сечений системы Na–K–Cs, идущих к вершине Cs треугольника составов линии a–k рис. 2.5, без проведения дополнительных экспериментов [5].