상태도 분석 3) 공정반응이란 정확히 무엇인가? eutectic

재료 A와 재료B가 있다고 하겠습니다.

이때 A와B가 고체 상태인 경우엔 구성 화학종이 서로 섞이지 못해 분리가 되고, 액체상태인 경우에는 서로 섞이게 됩니다. (직관적으로도 액체상태일 경우에 섞임)

 

단조성상으로 응고가 되는형태에서 (밑의 링크는 단조성상에 대한 설명이 있는 페이지)

A에 B를 조성에 더하면 A의 용융점이 낮아지고, 단조성상 B에 A를 조성에 더하면 B의 용융점이 낮아집니다.

(용질을 추가할 경우 화학퍼텐셜이 낮아지며 용융점이 낮아지는 원리 또한 밑의 페이지에 설명) 

 

https://new-material.tistory.com/100

이성분계 응축상률 / 열역학 (화학퍼텐셜) / 응고유형 -단조성상 고용체 중간화합물

 

 

자, 그럼 상태도가 다음과 같은 형태가 됩니다.

다음과 같이 (A,B는 고체상) 형태가 나오는데,  용질원자를 추가함에 따라 용융점이 낮아지며 두 낮아진

그래프가 한 점에서 만나게 됩니다. 

이때 이 점에서 등온선을 그으면 이 등온선의 온도를 공정등온선 이라고 하고, 이 선을 기준으로 아랫부분은

고상만이 존재하게 됩니다. 

이때 살펴보게 되면 한 조성/ 한 온도에서 하나의 액상이 두개의 서로 다른 고상이 되는데 이를 바로 '공정' eutectic이라고 합니다. 이 공정반응이 일어나게 되는 불변점을 공정점이라고 하고, 바로 이 점에서 액상에서 점으로 가는 순간

공정반응이 일어나서 상이 바뀌게 되는것입니다.

즉, 공정반응은 딱 불변점 한 점에서 이루어지게 되는 반응을 의미합니다.

반대로 가열시에는 두 고상이 한 액상으로 변하게 될 것입니다.

이 점에서의 자유도를 살펴보게 되면, 상률 (응축상률) F=C-P+1인데, C=2 P=3이므로 자유도 0이 됩니다.

자유도가 0이라는 것은 불변반응, 즉 불변점에서만 이루어지는 반응을 의미합니다.