[理学]第六章 相平衡.ppt

第六章 相平衡 引 言 §6.1 相律 独立组分数的计算 计算系统组分数时，其物种数可因考虑问题的角度不同而异，但平衡系统中组分数是不变的。 例：有固体NaCl存在的NaCl水溶液。 若考虑水的离解平衡和NaCl的溶解平衡，物种数S=6，（H3O+,OH-,H2O,NaCl,Na+ ,Cl-,） 存在两个独立化学平衡： 2H2O?H3O++OH- NaCl(s) →Na++Cl- 两个浓度限制条件： 故组分数 C=S-R-R′=6-2-2=2 相 律 §5.3 相 律 §5.3 相 律 练习 单组分系统的相平衡 §6.2 水的相图 三相点与冰点的区别 三相点与冰点的区别 §6.3 二组分系统的相图及应用 理想的完全互溶双液系 杠杆规则（Lever rule） 蒸馏（或精馏）的基本原理 蒸馏（或精馏）原理 蒸馏（或精馏）原理 非理想的二组分液态混合物 部分互溶的双液系 不互溶的双液系——蒸汽蒸馏 简单的低共熔二元相图 水-盐冷冻液 形成化合物的系统 形成化合物的系统 液、固相都完全互溶的相图 液、固相都完全互溶的相图 完全互溶固溶体的相图 完全互溶固溶体的相图 完全互溶固溶体的相图 固态部分互溶的二组分系统 Cd-Bi二元相图的绘制 纯Bi的步冷曲线 1. 加热到a点，Bi全部熔化 2. 冷至A点,固体Bi开始析出 温度可以下降 温度不能改变，为Bi熔点 3. 全部变为固体Bi后 温度又可以下降 纯Cd步冷曲线与之相同 Cd-Bi二元相图的绘制 1. 加热到b点,Bi-Cd全部熔化 2. 冷至C点,固体Bi开始析出 温度可以下降,组成也可变 温度可以下降 3.D点固体Bi、Cd同时析出 温度不能改变 的步冷曲线 4.熔液消失,Bi和Cd共存 温度又可下降 Cd-Bi二元相图的绘制 1. 加热到c点,Bi、Cd全部熔化 2.冷至E点,Bi和Cd同时析出 温度可以下降,组成也可变 温度不能改变 的步冷曲线 3. 熔液消失,Bi和Cd共存 温度又可下降 Cd-Bi二元相图的绘制 4．完成Bi-Cd T-x相图 连接A,C,E点,得到Bi(s)与熔液两相共存的液相组成线 连接H,F,E点,得到Cd(s)与熔液两相共存的液相组成线 连接D,E,G点，得到Bi(s),Cd(s)与熔液共存的三相线；熔液的组成由E点表示。 这样就得到了Bi-Cd的T-x图。 Cd-Bi二元相图的绘制 图上有4个相区： 1. AEH线之上， 熔液(l)单相区 2. ABE之内， Bi(s)+ l 两相区 3. HEM之内， Cd(s)+ l 两相区 4. BEM线以下， Bi(s)+Cd(s)两相区 Cd-Bi二元相图的绘制 有三条多相平衡曲线 1. ACE线，Bi(s)+熔液 共存时的熔液组成线。 2. HFE线，Cd(s)+熔液 共存时的熔液组成线。 3. BEM线，Bi(s)+熔液+ Cd(s) 三相平衡线，三个相的组成分别由B，E，M三个点表示。 Cd-Bi二元相图的绘制 有三个特殊点： A点是纯Bi(s)的熔点 H点是纯Cd(s)的熔点 E点是Bi(s)+熔液+Cd(s) 三相共存点。 因为E点温度均低于A点和H点的温度，称为低共熔点 在该点析出的混合物称为低共熔混合物 它不是化合物，由两相组成，仅混合得非常均匀 E点的温度会随外压的改变而改变 在这T-x图上，E点仅是某压力下的一个截点 Cd-Bi二元相图的绘制 下面的小图标是金相显微镜的观察结果 后析出的固体镶嵌在先析出固体的结构之中 纯Bi(s)与纯Cd(s)有其自身的金属结构 低共熔物有致密的特殊结构,两种固体呈片状或粒状均匀交错在一起,这时系统有较好的强度 2. 溶解度法 溶解度法主要绘制水-盐系统相图 冰+溶液 溶液 单相 相图的绘制 T/K 2. 溶解度法 图中有四个相区： LAN 以上溶液单相区 LAB 之内冰+溶液两相区 NAC 以上， BAC 线以下， 冰+溶液 溶液 单相 T/K 与溶液两相区 冰与 两相区 2. 溶解度法 冰+溶液 溶液 单相 T/K 有三条两相交界线： LA线 冰+溶液两相共存时，溶液的组成曲线，也称为冰点下降曲线。 AN线 +溶液两相共存时，溶液的组成曲线，也称为盐的饱和溶度曲线。 BAC线 冰+ +溶液三相共存线。 2. 溶解度法 冰+溶液 溶液 单相 T/K 有两个特殊点： L点 冰的熔点 盐的熔点极高，受溶解度和水的沸点限制，在图上无法标出 A点 冰+ +溶液三相