相平衡4.5二组分固液体系课件

1、第五节 二组分固液系统第五节 二组分固液平衡系统 固液系统，p影响很小，一般考虑T-x相图 纯物质可有不同晶态 两个组分可形成多种化合物 相图可能很复杂，但可划分成简单类型来理解 固相完全不溶系统（可分为三种情况）固相部分互溶系统固相完全相溶系统 固相有多种形态 类型 一. 简单低共熔系统(不生成化合物)1. 一般系统(非水盐系统) （1）相图绘制热分析法 热分析法： 系统在缓慢冷却（或加热）过程中，观察温度T 随时间 t 的变化来确定有否相变。 步冷曲线：T-t曲线温度变化有两种基本情况： 停顿：有固体结晶，液相组成不变 如纯物，分子化合物，两种固体同时结晶 转析：有固体结晶，液相组成改变，

2、系统熔点在变化 Tt相图绘制： 一. 简单低共熔系统(不生成化合物)相图绘制： 以邻硝基氯苯(A)和对硝基氯苯(B)为例 步冷曲线 Tx相图 32825814.722对t邻00.20.330.71.0组成B%0.20.70.333214.782一. 简单低共熔系统(不生成化合物)AEB 3 sAsBlE 0对t邻(2) 相图理解 2 sAl1 2 sBl 1B熔点下降曲线低共熔三相线，E为共熔点 物系点分成两个相点，杠杆规则作定量计算 Tx（相组成）只有一个独立可变相区相数相态自由度f*BEA熔点下降曲线AE 2 sAsB 1 1l2AABBE一. 简单低共熔系统(不生成化合物)(2) 相图理

3、解 对t邻AABBE升温时物态变化： a1：sA和sB固体混合物 a2：固体A，B同时熔化，形成液相E 固体A熔完，成sBlE （若a1在AE之间，则相反） a3：B继续熔化，l ，sB （杠杆规则） a4：恰好全部熔化 a5：液单相（不饱和） a1a5a4a3a2一. 简单低共熔系统(不生成化合物)2. 水盐系统 (1) 相图绘制溶解度法 水：冰点随盐浓度而下降 盐：溶解度随温度而变化 如H2O(NH4)2SO4系统 0H2OB(NH4)2SO4)tC-19.410938.4%一. 简单低共熔系统(不生成化合物)1092. 水盐系统 (1) 相图绘制溶解度法 0H2OB(NH4)2SO4)t

4、C-19.438.4%(2) 相图理解 相区 （见图） AE：冰点下降曲线 DE：盐溶解度曲线 AEB：低共熔三相线，E为共熔点，f*=0 l冰+l盐+l (饱和)冰+盐EADAB一. 简单低共熔系统(不生成化合物)2. 水盐系统 (2) 相图理解 相区 （见图） 1090H2OB(NH4)2SO4)tC-19.438.4%l冰+l盐+l (饱和)冰+盐EADABa1a5a2a3a4 析盐区物态随温度的变化 a1：溶液（盐不饱和） a2：开始有盐析出（饱和） a3：盐，溶液（饱和浓度） a4：盐（纯态）最多，冰开始出现，冰-盐-lE共存 lE消失 a5：冰+盐 定量计算一. 简单低共熔系统(不

5、生成化合物)a13. 相图应用 (1) 盐类物质的结晶提纯 a4a2a3粗盐溶解过滤a1降温a2升温a4重结晶母液a3一. 简单低共熔系统(不生成化合物)3. 相图应用 (1) 盐类物质的结晶提纯 (2) 低共熔混合物分离 结晶与蒸馏联用（也适用低沸混合物分离） 如对硝基氯苯邻硝基氯苯混合物分离 143.914912032.514.7p=4kPaA(对)B(邻)p=pa4a3粗品(37%) a1pT14.7晶A母液a2结晶分馏剩余液B馏出液a4a2a1a5Ta3p一. 简单低共熔系统(不生成化合物)3. 相图应用 (1) 盐类物质的结晶提纯 (2) 低共熔混合物分离 (3) 低共熔性质的利用

6、检验样品纯度： 熔点不变，纯 熔点下降，不纯 选择散热介质和致冷剂 冬天发动机冷却液：水+丙二醇，乙醇 工业冷冻循环液：如水+CaCl2，可达55C 制剂上应用 微晶制备：药尿素在低共熔点结晶，晶小，溶解度大 配伍禁忌：避免固体药物在室温有低共熔点 样品+标准品 二生成稳定化合物系统分子化合物： aA+bBAaBb 系统物种S增多，但有相应平衡R，K=2不变 稳定化合物： 有确定熔点，熔化时液相组成与固相一致（相合熔点） 相图： 二生成稳定化合物系统相图：sAB-sBlsA-sABsAB-lsA-lA(苯酚)B(苯胺)ABaa相图可分解成两个简单类型 AB 熔化时，液相组成同固相，步冷曲线如同

7、单组分 sB-lsAB-l如二生成稳定化合物系统多化合物相图：如H2O与H2SO4可分为4个简单相图 A(H2O)B(H2SO4)ABA2BA4B0C-35稀释至93%（x0.7），熔点 35C，较安全产品98% (x=0.9)，熔点0C，冬天易冻结不安全 硫酸安全运输和贮存:三生成不稳定化合物系统不稳定化合物：有一个转化温度，其反应（或转熔反应） 化合物C1(s) = C2 (s) + l转熔时液相组成 固相组成（不相合熔点） C2可能是A或B，也可能是其它化合物 如 Na-K系统形成Na2K化合物 转熔反应：Na2K(s) = Na (s) + 熔液 相图 三生成不稳定化合物系统相图 A(

8、Na)B(K)9764-12l-sBlA2B7BEFsA2B-lsA2B-sBsA- sA2BsA-l相区分析 ACD：转熔三相线，sAsA2BlD，f*=0 BEF：低共熔三相线，sBsA2BlE，f*=0 ADCtC三生成不稳定化合物系统步冷曲线例举 相图 A(Na)B(K)9764-12l-sBlA2B7BEFsA2B-lsA2B-sBsA- sA2BsA-lADCaa1a4a3a2a2 (sA开始析出)a3 (sA, l)a4：转熔，sA+lDsA2B，直至sA ，l消失a1（不饱和液相）tC三生成不稳定化合物系统步冷曲线例举 相图 A(Na)B(K)9764-12l-sBlA2B7B

9、EFsA2B-lsA2B-sBsA- sA2BsA-lADCaa1a4a3a2b1b2b3b4转熔，直至lD消失，进入sAsA2B二相区 b2b1b3b4btC三生成不稳定化合物系统步冷曲线例举 相图 A(Na)B(K)9764-12l-sBlA2B7BEFsA2B-lsA2B-sBsA- sA2BsA-lADCaa1a4a3a2b2b1b3b4bc1c2c3c4转熔，直至sA消失，进入sA2B-l区 c5：sA2B ，l c6：sB开始析出，sA2B-sB-lE共存，直至lE 消失 cc1c4c2c6tC三生成不稳定化合物系统水盐不稳定化合物 如： A(H2O)B(NaCl)A2BDE若要得到A2B，最佳浓度在ED之间 四固相完全互溶系统固态溶液（固溶体）：组分间均匀分散的固体，如各种合金 简单系统 l-slBiSbsa3a1a2凝点线熔点线a1a3a2退火：缓慢冷却