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文档简介

1、第四章 相平衡Phase equilibrium第四章 相平衡相变和相平衡：最常见的自然现象 蒸发凝结熔化凝固溶解结晶晶型转变溶质分配相律：相平衡遵循的共同规则 相图：系统在不同温度，压力，浓度时的状态图 应用：分离提纯 第一节 相律一. 相 相（phase）：系统中物理性质和化学性质完全均匀的部分 相与相之间有明显的分界面，性质上有突变 气体：通常为一个相 液体：完全互溶为一个相，不互溶，每个液层都是一个相 固体：不同物质互溶为一个相，不互溶为多相，同一物质不同晶型，为不同相 二. 物种数（S）和组分数（K）关系：K=S-R-R物种数：平衡系统中，化学物质的种数 组分数：表示平衡系统各相组成

2、时，所需指定的最少物种数 R独立化学平衡数 例 H2(g)，O2(g)，H2O(g)系统 常温混合，S=3 K=3 高温点火，存在 S=3，R=1，K=2 二. 物种数（S）和组分数（K）关系：K=S-R-R R独立化学 例 平衡系统 （1）COH2OCO2H2 由于 (1)+(2) = (3) R=2 (2)(3)二. 物种数（S）和组分数（K）关系：K=S-R-R R独立化学 R独立浓度限制条件 例 HI系统 低温时S=1 K=1 高温时2HI(g) = H2(g)+I2(g)S=3 R=1 H2:I2=1:1R=1 K=3-1-1=1 浓度限制条件只适用于同一个相 如CaCO3(s)=C

3、aO(s)+CO2(g)R= 0 三. 自由度 f变量：温度、压力、浓度等 如维持液态水不变，T、p都可在一定范围内变化，f=2自由度f ：不发生相变条件下，可以改变的独立变量数四. 相律Gibbs1876年导出相律：推导：没有S个物种，个相的平衡系统 温度变量：T 1个 压力变量：p 1个 浓度变量：S个 （1）同一相中，有1个不独立，共个f = 总变量数-不独立变量数 = S+2 S( 1) R Rf = K +2 f = K + 2（2指T、p 变量）自由度随组分数而增加，随相数而减少（3）化学平衡R，浓度限制R有1个不独立，共S（-1 )（2）同一物种，其中不独立的： = (S R R

4、 ) +2四. 相律Gibbs1876年导出相律：推导：没有S个物种，个相的平衡系统 f = K + 2（2指T、p 变量）自由度随组分数而增加，随相数而减少相律其它形式 (1) 指定压力或温度 f* = K +1 T、p不变 f* = K (2) 考虑其他因素n（磁场、电场、重力场等） f = K +n 四. 相律解 (1) 相律 f*=K-+1 本题实质是求最多有几个相， f*=0时， 最大 K=20 = 2 +1 = 3。现有2相，最多含水盐为1个 (2) f* = K +1 最少为1，f* = 2 例 Na2CO3与H2O可形成3种水合物： Na2CO3H2O Na2CO37 H2O Na2CO310 H2O (1

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