6-08二组分固态不互溶凝聚系统相图

1、二组分系统的相律P = 1 F = 3 P = 2 F = 2 P = 3 F = 1P = 4 F = 0F = C P + 2对于 二组分系统：C = 2F = 2 P + 2F = 4 P（最大）（最小）（最小）（最大）若在指定压力下或对于凝聚系统 忽略压力的影响F = C P + 1用于二组分系统 F = 2 P + 1F = 3 PP = 1 F = 2 P = 2 F = 1 P = 3 F = 0T. p. xBT. xB对于 二组分系统最多可有4 个相平衡共存.6-8 二组分固态不互溶凝聚系统相图6-8 二组分固态不互溶凝聚系统相图lA+g+lBlA + lBgg+lBg+lA

2、sA + sBlsA+l+sBl+sBl+sA二组分固态不互溶凝聚系统的相图二组分液态不互溶的气液平衡相图 相图演变热分析法绘制相图的基本方法 将样品加热熔化，令其缓慢均匀地冷却，记录冷却过程中系统的时间-温度数据，以温度为纵坐标，时间为横坐标，绘制步冷曲线， 根据步冷曲线判断系统中的相变，在温度-组成图上将相变起始点和相变结束点分别连成线，就得到了所需的相图。s(A)+s(B)ls(A)+ l s(B)Ls(A)l + s(B)cabdet / st/wBBi）Cdt/0 20 40 60 80 100321271aCd 0%271140eCd 100%321bCd 20%140cCd 40

3、%dCd 70%凝聚相系统 F = C P + 1 单组分 F = 2 P 单相 F = 1 双相 F = 0 二组分 F = 3 P 单相 F = 2 双相 F = 1 三相 F = 0热分析法相图的绘制步冷曲线sA析出l 干涸l 干涸l 干涸sB析出sA析出sB析出sA、 sB 同时析出lsA+lsAsA+lsA+ sB + lsA+ sBlsB+lsBsB + lTABxBp=常数Es(A) + s(B)ls(A)+ ll+s(B)S2S1PQ 分析点, 线, 面的含义,相态,自由度,步冷曲线,杠杆规则 S1ES2 为三相线 S1、S2 为单相固相点. E 为 低共熔点（液相点） 共晶点

4、, 三相点 PE 线为A 的凝固点降低曲线, 或A 的溶解度曲线; QE 线为B 的凝固点降低曲线, 或B 的溶解度曲线.P 为A的熔点 Q为B的凝固点 相图分析l+s(B)s(A)+ ls(A)+s(B)ls(A)+ l s(B)Ls(A)l + s(B)cabdewBBiCdt/0 20 40 60 80 100 共晶体包裹A晶体共晶体 共晶体包裹B晶体相 态PF相点轨迹l12一个面l + s(B)21两条线l + s(A)21s(A) + s(B)21l + s(A) + s(B)30三个点相图的分析 共晶体斜线对溶液;溶液气液固.斜线看外面;垂线看下面.相区分析总结0.00.20.4

5、0.6 0.8 1.0 8040-40 0120-80p=101.3kPaH2O(A)(NH4)2SO4wBs(A)+s(B)lt/l+s(B)SASBQPL0(0.384, -19.05)s(A)+ lH2O(A)(NH4)2SO4系统的固-液平衡相图23状态为L0点的溶液冷却析出的低共熔混体物称为低熔冰盐合晶。在实验室里可用来制冷, 得到0以下的低温.水盐系统相图可应用于重结晶法精制盐类. LMS LMS LMS LMS LMS LMS LMS LMS LMS1水盐相图 90以上过滤，除去不溶性杂质。 水盐相图由溶解度数据可得到0.00.20.40.60.81.0ABxBp=101325P

6、alLS2S1l+s(B)s(A)+ls(A)+s (B)80602040100t/邻硝基氯苯(A) - 对硝基氯苯(B)系统相图S12ML除合金系统和水盐系统外, 有机物也有这种类型的相图, 同样可用来进行结晶分离: 有机相图ClNO2ClNO2ClClNO2混酸(HNO3+H2SO4）w=0.33w=0.01w=0.66如何分离？邻、对位硝基氯苯的物理常数结晶分离 结晶分离送往精馏塔混合液精馏釜底液送往A结晶分离器l + s 0.00.20.40.60.81.0邻硝基氯苯对硝基氯苯xBs+lg s(A)+s(B)t/l + gl24624232.982.214.7AB进入结晶分离器结晶分离

7、 实例lgg+lsll + s1. 固态完全互溶凝聚系统置换式（取代式） 固熔体固态完全互溶s1 + s2sl1 + l2sls镶嵌式（填充式） 固熔体固态部分互溶 6-9. 二组分固态互溶系统液- 固相图6-9. 二组分固态互溶系统液- 固相图固溶体 或 固态溶液xB=1.0 xB=0.8xB=0.6xB=0.4xB=0.2xA=1.01703164015811505140012101550144013451265l + ss (A+B)l (A+B)T / Kt /t1. 固态完全互溶凝聚系统p=101325Pa0.00.20.40.60.81.0Ge(A)Si(B)xB二组分F = C

8、P + 1 = 3 - P单组分F = C P + 1 = 3 - PSi硅Ge锗1432A族三周期 四周期 硅锗相图两个单相区 固相区 s(A+B) 液相区 l(A+B)一个两相区 l + sP = 1，F = 2P = 2，F = 1每个相区一个面 两相区由两条线组成：液相线 凝固点曲线; l + s固相线 熔点曲线; l + sl + ss(A+B)l(A+B)固态完全互溶凝聚系统p=101325Pa0.00.20.40.60.81.0Ge(A)Si(B)xBP = 1，F = 2P = 1，F = 2 P = 2F = 1二组分F = C P + 1 = 3 - P单组分F = C P

9、 + 1 = 2 - P 固态完全互溶凝聚系统 相图分析TB*T0A1BxB TA*常压sll + s0A1BxB 0A1BxB lsS+lS+l二组分凝聚系统 F = C P + 1 = 3 - P固态完全互溶凝聚系统 有最低点的相图gl1 + l2lg+l1g+l2l1 + l2gl1+g+l2g+l2g+l1l1l2s1 + s2lsl+s2l+s1lA+g+lBlA + lBgg+lBg+lAs1 + s2ls1+l+s2l+s2l+s1sA + sBlsA+l+sBl+sBl+sA 固态部分互溶系统 小结:相图演变(1)系统有一低共熔点p=101325Pat/0.00.20.40.6

10、0.81.0300250150200100Sn(A)Pb(B)xBll + S1S2L350 + 327232l +0.0110.260.710.96NMSn(A) - Pb(B)系统的熔点-组成图 2. 固态部分互溶系统水平线S1LS2是三相线, 系统点位于线上任一位置(除两端点)会以两液相和一气相共存, S1 、L和 S2分别是三个相点.当系统组成位于L点组成时, 两共轭固溶体的熔化使两固相同时消失.二组分凝聚系统 F = C P + 1 = 3 - P固态部分互溶系统p=101325Pat/0.00.20.40.60.81.0300250150200100Sn(A)Pb(B)xBll +

11、 S1S2L350 + 327232l +0.0110.260.710.96NMSn(A) - Pb(B)系统的熔点-组成图t/时间步冷曲线21ll + + +l + 一相快两相慢三相停温度齐2133固态部分互溶系统(1)系统有一低共熔点F = C P + 1 = 3 - P 析出开始 析出开始l 消失 析出开始 析出开始l 消失l + +(1)系统有一低共熔点ll+sss1 + s2s1s1s1 + s2ll + s2l+s1l+s1+s2gl1l2g+l1g+l2l1 + l2g+l1+l2lgg+lsll + sl1 + l2lg+l g 固态部分互溶系统 相图演变(2) 系统有一转变温

12、度0.00.20.40.60.81.0ABwB2000160080012002400400p=101325PaAg(A) - Pt(B)系统的温度-组成图lt/l + M N L + 1772961l+ NM 在三相线LMN上 (除两端点)此时的温度称为 转变温度.l(1)系统有一低共熔点F = C P + 1 = 3 - Pll + l + l + 析出开始 析出开始l 消失消失tT(2)系统有一转变温度0.00.20.40.60.81.0ABxBP 1atmt/40s(C)+s(B)ll+s(B)-20s(A)+lCs(A)+s(C)s(C)+lE1 Q - 6l+s(C)苯酚(A) -苯

13、胺(B)系统的温度-组成图 302010 0-1031 R生成稳定化合物系统 A + B = AB（C） C = SR = 31 = 2化合物C (AB) 的组成 xC= 0.5.左图可以看成是由两个具有低共熔点的固态不互溶系统的相图组合而成. 图中有两条包括 3 个相点的三相线.E2稳定化合物具有相合熔点，是指它在熔化时液态和固态的组成相同.6-10 生成化合物的系统p=101325Pat/Na(A) - K(B)系统的温度-组成图0.00.20.40.60.81.010050-500150-100Na(A)K(B)xBs(C)+s(B)l+s(B)LSC s(A)+ls(A)+s(C)SB

14、s(C)+lNa2K(C)6-11 生成不稳定化合物系统xB固体化合物 C 升温至某一温度时发生分解, 此时三相平衡:此时的温度称为不相合熔点, 或转熔温度, F = 0. F = C P +1 = 2 3 + 1 = 0Na2K(C) 的横坐标为xC= 0.333稳定化合物 相合熔点不稳定化合物 不相合熔点SASCLT 字形个字形6-11 生成不稳定化合物系统p=101325Pat/Na(A) - K(B)系统的温度-组成图0.00.20.40.60.81.010050-500150-100Na(A)K(B)xBs(C)+s(B)ll+s(B)LSC s(A)+ls(A)+s(C)SBs(C)+lNa2K(C)从相图可反过来推知各组成混合液的步冷曲线的形式.213t/时间步冷曲线132ll+s(A)+s(C)l+s(C)