Физико-химический анализ

Фи́зико-хими́ческий анализ

Метод исследования физико-химических систем, посредством которого устанавливают характер взаимодействия компонентов системы на основе изучения соотношений между её физическими свойствами и составом. Основы Ф.-х. а. заложены в конце 19 в. Дж. Гиббсом, Д. И. Менделеевым, Я. Вант-Гоффом. Развитие этого метода обусловлено работами А. Ле Шателье, Г. Таммана, Х. Розебома и особенно Н. С. Курнакова и его школы. В Ф.-х. а. измеряют различные физические свойства систем, чаще всего температуры фазовых переходов (см. Термический анализ) и др. тепловые свойства (теплопроводность, теплоёмкость, тепловое расширение), электрические (электрическая проводимость, диэлектрическая проницаемость), оптические (показатель преломления, вращение плоскости поляризации света), плотность, вязкость, твёрдость и др., а также зависимость скорости происходящих в системе превращений от её состава. Широко используют изучение исследуемых объектов посредством рентгеновского структурного анализа (См. Рентгеновский структурный анализ), микроскопической металлографии (См. Металлография) и др.

Основной приём Ф.-х. а. – построение диаграмм состав – свойство (См. Диаграмма состав — свойство), диаграмм состояния (См. Диаграмма состояния) (состав – температура, состав – давление и т.п.) и их геометрический анализ. Поскольку аналитические выражения, описывающие фазовые равновесия, очень громоздки и лишь приближённо определяют области существования фаз, геометрический анализ диаграмм является наиболее общим приёмом, позволяющим судить о составе и границах существования фаз системы, не прибегая к их выделению из смеси и обычному химическому анализу. Это делает Ф.-х. а. важным методом исследования систем из двух, трёх и многих компонентов – сплавов, минералов, растворов, карбидов, окислов, полупроводниковых и сверхпроводящих материалов, систем, образованных органическими соединениями, и др.

В основе Ф.-х. а. лежат Фаз правило и впервые введённые Н. С. Курнаковым принципы непрерывности и соответствия. Согласно принципу непрерывности, при непрерывных изменениях параметров состояния свойства системы изменяются также непрерывно (при условии, что число её фаз остаётся постоянным); при изменении числа фаз некоторые свойства изменяются скачком (претерпевают разрыв непрерывности). Согласно принципу соответствия, каждой фазе или совокупности фаз системы соответствует определённый геометрический образ (точка, линия, поверхность, объём) на диаграмме состав – свойство. Так, началу кристаллизации фазы (или фаз) соответствуют кривые (или поверхности) Ликвидуса, над которыми расположена область существования одной жидкой фазы (раствора или расплава); концу кристаллизации соответствуют линии (или поверхности) Солидуса, ниже которых существуют лишь твёрдые фазы.

При непрерывном изменении состава системы её компоненты могут образовать химическое соединение. Если оно не диссоциировано и имеет постоянный состав (дальтонид), на диаграммах состав – свойство наблюдается Сингулярная точка. Образованию химического соединения переменного состава (бертоллида, см. Дальтониды и (См. Дальтониды и бертоллиды) Бертоллиды) соответствует пологий максимум на диаграммах состояния, в котором линии (или поверхности) ликвидуса и солидуса касаются; в этом случае на диаграмме состав – свойство сингулярная точка отсутствует.

Простейшие примеры применения Ф.-х. а. см. в ст. Двойные системы, Тройные системы.

Лит.: Курнаков Н. С., Введение в физико-химический анализ, 4 изд., М. – Л., 1940; егоже, Избранные труды, т. 1–3, М., 1960–63; Аносов В. Я., Погодин С. А., Основные начала физико-химического анализа, М. – Л., 1947; Исследования по теоретической и прикладной неорганической химии, М., 1971; Михеева В. И., Метод физико-химического анализа в неорганическом синтезе, М., 1975; Николаев А. В., Яковлев И. И., Клатратообразование и физико-химический анализ экстракционных систем, Новосиб., 1975.

С. А. Погодин.