상태도 분석 5) 중간화합물이란?

이성분계에서 두 성분에 각각 대응하는 두 원자 사이 서로간의 화학 친화성이 높으면 원자 배열은 규칙적이게 됩니다. (결합을 함) 이 경우 중간 화합물인 고상이 생기게 됩니다. 공정 상태도에서 중간 화합물은 공정 상평형을 두 부분으로 나눕니다.

중간상에서 나오는 상변화의 기본유형 2가지를 알아보겠습니다. 합치용융과 비합치용융이 있습니다.

 

1) 합치용융 (congruent melting)

중간화합물인 고상이 조성을 그대로 유지하며 동일한 조성의 액상으로 되는 용융을 의미합니다. 공정상태도에 중간화합물이 존재하고, 이것이 합치용융한다면 중간화합물의 조성을 기준으로 공정상태도는 두개의 공정 상태도로 나뉘게 됩니다.

이를 그림으로 보면,

다음과 같이 빨간색 점을 기준으로 양쪽이 공정 반응이 이루어지고 있는데, 중간의 빨간 점의 조성에 중간화합물이 존재하는 것입니다. 이때 상 경계선은 빨간점에서 미분값이 0이 됩니다. 그림에서 온도를 올려가며 생각하면 됩니다. 이경우에 고상의 조성을 그대로 유지하며 액상이 생기는 것입니다. 이와 다른 경우가 비합치 용융인데,

 

2) 비합치 용융 (incongruent melting)

 

이 경우에는 고상인 중간화합물이 조성이 다른 액상과 고상으로 분해하는 반응입니다.

공정상평형도에서 중간화합물이 존재하고, 이 화합물이 비합치용융한다면, 이 용융이 일어나는 상태점이 놓이는 등온선이 존재합니다.

이것을 그림으로 살펴보면,

다음과 같은데, 빨간점에서 비합치 용융이 있고 등온선이 존재합니다. 고상이 가열되며 조성이 다른 액상과 고상으로 분리가 되는 것입니다.