Что (кто) такое Минералогическое правило фаз - определение

одна из форм выражения фаз правила (См. Фаз правило), показывающая, что в условиях термодинамического равновесия число минералов (или фаз), слагающих горную породу, не может превышать числа её компонентов (обычно химических элементов или окислов). М. п. ф. впервые было сформулировано норвежским геологом В. М. Гольдшмидтом в 1911. Оно следует из Гиббса правила фаз (См. Гиббса правило фаз), определяющего число степеней свободы (n) равновесного состояния системы, состоящей из различных компонентов (К) в разных фазах (ф), т. е. n = К - ф + 2. Из общего числа независимых интенсивных параметров (температуры, давления, химических потенциалов компонентов) степенями свободы (n) обладают те, которые могут получать произвольные значения в некоторых пределах без нарушения фазового состояния системы. Горные породы образуются при произвольных значениях температуры и давления, и число степеней свободы при их образовании не может быть меньше двух (n ≥ 2; ф ≤ К). В глубинных зонах горные породы формируются под воздействием восходящего потока летучих компонентов, изменяющих значения химических потенциалов некоторых компонентов, названных Д. С. Коржинским (См. Коржинский) вполне подвижными (K_m). Они входят в число степеней свободы системы, что приводит к новому выражению М. п. ф.: n ≥ 2 + K_m; ф ≤ К - K_m.

Лит.: Коржинский Д. С., Физико-химические основы анализа парагенезисов минералов, М., 1957.

В. А. Жариков, А. А. Маракушев.

закон фаз, соотношение термодинамики (См. Термодинамика), согласно которому для любой равновесной системы сумма числа фаз φ и вариантности (См. Вариантность) v равна числу Компонентов k, увеличенному на число параметров n, определяющих равновесное состояние системы: φ + v = k + n. При этом параметры состояния - температура Т, давление р, напряжённости электрического и магнитного полей и др. - должны быть одинаковыми во всех фазах. Если состояние системы может изменяться лишь под действием Т и р, причём размеры фаз таковы, что можно пренебречь величиной их поверхностной энергии, то Ф. п. принимает вид:

v = k + 2-φ.

Для конденсированных систем (например, сплавов (См. Сплавы) металлов), где р либо постоянно, либо изменяется так незначительно, что не влияет на состояние равновесия, Ф. п. принимает вид: v = k + 1 - φ; при переменном р и постоянном Т его вид тот же. Если состав сосуществующих фаз одинаков, как в максимумах и минимумах диаграмм состав - давление пара (см. Коновалова законы), а также диаграмм состав - температура кристаллизации (см. Розебома правила), система ведёт себя как однокомпонентная, т. е. для неё v = 3 - φ (при переменных р и Т) или v = 2 - φ (при постоянном р или Т). Наконец, когда в системе образуется химическое соединение, то k равно разности между числом химически индивидуальных веществ и числом независимых реакций.

Примеры. 1) Одно вещество (например, сера) может находиться: а) в одной фазе, в частности газообразной (v = 1 - 1 + 2 = 2), система дивариантна, т. е. Т и р можно менять в определённых пределах независимо друг от друга; б) в двух фазах, например в виде кипящей жидкости, находящейся в равновесии с паром (v = 1 - 2 + 2 = 1), система моновариантна, возможно изменение только Т или р, так как оба параметра связаны функциональной зависимостью (см. Клапейрона - Клаузиуса уравнение (См. Клапейрона - Клаузиуса уравнение)), в) в трёх фазах, в частности в виде ромбической серы в равновесии с жидкой и газообразной (v = 1 - 3 + 2 = 0), система нонвариантна; фазы сосуществуют при единственных значениях р и Т, см. Тройная точка. 2) Система, состоящая из воды и соли, тривариантна при наличии одной фазы (например, для раствора можно менять в известных пределах Т, р и концентрацию раствора с) и нонвариантна при наличии четырёх фаз (водного раствора, соли, льда и пара, эти фазы могут сосуществовать при единственном сочетании значений Т, р и с).

Ф. п. вывел Дж. Гиббс (опубликовано в 1876). Его широко использовали в конце 19 - начале 20 вв. Я. Вант-Гофф, Х. Розебом и их ученики, Н. С. Курнаков и его школа. Ф. п. имеет особенно большое значение при исследовании гетерогенных систем (См. Гетерогенная система), в частности в металловедении (См. Металловедение), металлургии (См. Металлургия), петрографии (См. Петрография), химической технологии (См. Химическая технология) (см. также Диаграмма состояния, Диаграмма химическая, Физико-химический анализ).

Лит.: Гиббедж. В., О существующих фазах материи, в его кн.: Термодинамические работы, пер. с англ., М. - Л., 1950, с. 143-48; Аносов В. Я., Погодин С. А., Основные начала физико-химического анализа, М. - Л., 1947; Древинг В. П., Калашников Я. А., Правило фаз с изложением основ термодинамики, [2 изд., М.], 1964; Сторонкин А. В., Термодинамика гетерогенных систем, ч. 1-3, [Л.], 1967-69; Карапетьянц М. Х., Химическая термодинамика, 3 изд., М., 1975.

М. Х. Карапетьянц.