物理化学第六章知识总结

物理化学第六章（相平衡）知识总结在环境污染中，化学污染与物理污染是非常普遍的而且涵盖量很大的两类污染，物理化学学科是在物理与化学两大基础学科上发展起来的，所以对环境专业的学习有很大帮助，在环境专业中占有重要地位。我国环境污染越来越严重，许多环境问题急需解决，而物理化学提供了许多基本原理，我们可以运用这些原理来解决环境问题，所以学好物理化学也是每个环境专业的学生的重中之重，下面我会对本学期物理化学学科在其中第六章（相平衡）中的知识点作一个总结与思考。物理化学的研究内容大致可以概括为三个方面：化学体系的宏观平衡性质

，以热力学的三个基本定律为理论基础，研究宏观化学体系在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。而第六章讲解的内容属于宏观的平衡性质，是物理化学中较基础的部分。在化学研究和化学生产过程中的分离操作步骤经常会遇到各种想变化的过程，比如蒸发、冷凝、溶解、萃取和结晶等，在这些过程中涉及到不同的相之间的物质的传递过程。相平衡研究就是这些单元操作的理论基础，有着至关重要的作用。相平衡的研究任务就是要揭示多想平衡体系中的各种强度量与相变化过程的关系，而相律是用来表示相平衡系统的独立变量数和相数、独立组分数之间关系的规律。第一节、相律相、组分和自由度相和相数（P）相：所有的性质（物理性质、化学性质）完全均匀的部分相数：体系中相的总数，用P表示组分和组分数（C）在不发生化学变化时的系统中，组分数等于系统中存在的物质数目（物种数S）：发生化学变化时等于系统中存在的独立物质的数目（独立的种数）C=S-R-R’组分数=物种数-化学变化反应数-独立的浓度关系式数自由度和自由度数（F）自由度：能够维持系统原有的相数而可以独立改变的变量成为自由度自由度数：自由度的数目，用F表示。简单相平衡系统分析1、单组份系统C=1gP=1lF=2(T,P)sl-gP=>P=2l-sF=1(T或P)s-gP=3g-l-s（0.0098℃，610.5Pa）F=02、双组份系统（C=2）组分数增多，自由度数增多F随C增大，随P减小，F=C-P+2吉布斯相律相律的形式F=C-P+NN:包含所有处界影响因素（含温度、压力）的数目，则相律的形式应为F=C-P+N（电场、磁场、重力场等）N=2时，表示系统整体的温度，压力皆相同，即有F=C-P+2。对于只由液相和固相形成的凝聚系统来说，压力对平衡影响小，所以不考虑，故常压下，凝聚系统相律的形成为F=C-P+1（N=1）第二节、杠杆规律mαmβ=wbβ-第三节、单组份系统相图相图：以T,P,x为坐标作图，成为相图能直观地表达系统的状态随温度、压力、组成等强度性质变化的图形。相图的绘制：由实验数据具体描绘以水系统为例，应用相律非分析相图的基本构成GP=1lFmax=2三个区域Sg-lP=2g-sF=1P=f（T）三条线l-sP=3g-l-sF=00点（0.0098’c610.5Pa）一点实验测定蒸汽压数据单组分系统相图，以水相图为例，如下所示：1）（三相点）O点（0.0098’c610.5Pa）比冰点0℃稍高，因为外压增加，水中溶有空气，使凝固点下降。2）Tc临界状态点（g-l往上到达点，超过后达到超临界，含气液两相时有两类性质）水域水蒸气不可区分。3）OD过冷水曲线（gl两相共存）此时为亚稳态，不是热力学稳定状态（过冷水的化学势大于冰的化学势）存在原因：新相的种子没有形成，水冷到0.01℃一下无冰产生，即水的过冷现象4）（dpdt）（dpdt②—①（Δs（dpd5）OC:水的饱和蒸汽压曲线（蒸发曲线）OB:冰的饱和蒸汽压曲线（升华曲线）OA：冰的熔点曲线OA、OB、OC三条线将平面分成三个相区，每个相区表示一个双变量系统。此时F=2三条相平衡线表示三个单变量系统，此时F=2三条相交与一点O(三相点)，此时F=0为无变量系统。它是冰、水、水蒸气三相平衡点，是水在它自己的蒸汽压力下的凝固点。而冰点是在101.325kpa压力下被空气饱和的水的凝固点。第四节二组分系统气液两相平衡C=2Pmin=1F（一）压力—组成（P-X）图PA=PA*（1—Xb）PB=PB*Ya=PA/P=(PA*XA)/P=[PA*(1-XB)]/PyA≥xA(纯物质时相)Yb=PB/P=(PB*XB)/PyB≤xBPB*≤P总≤PA*即易挥发组分在气相中的相对含量大于它在液相中的相对含量。如上图所示：点a、b称为相点，连线ab为结线，M为系统点。Xm-----系统总组成Xb-----液相组成Yb-----气象组成Xb>Xm>yB(B是难挥发物质)Xg<xm<xl（此时，液相中含量大于气相中含量）有杠杆规则，ngnl①为液相线（泡点线），②为气相线（露点线）（二）、温度—组成（T-X）图(与压力—组成（P-X）图中分析类似，在此不做赘述。)第五节、双组份真实液态混合物（气-液平衡相图）蒸汽压—液相组成图（A是易挥发组分，B为难挥发组分）一般正偏差①P实>P理②PA*≥P实≥PB*一般负偏差①P实<P理②PA*≥P实≥PB*最大正偏差①P实>P理②P实可以大于PA*，P实≥PB*最大负偏差①P实<P理②PA*≥P实，P实可以小于PB*二、压力—组成（p-x）图最高点、最低点处气液相含量相同（液相和气相的组成相同）温度—组成（t-x）图1’最低恒沸点:最大正偏差系统的温度-组成图上出现最低点，在此点气相线和液相线相切。由于对应于此点组成的液相在该指定压力下沸腾时产生的气相与液相组成相同，故沸腾时温度恒定，且这一温度又是液态混合物沸腾的最低温度，故称之为最低恒沸点。该组成的混合物称为恒沸混合物。2’最高恒沸点：与上类似，最大负偏差系统的温度-组成图上出现最高点，该点所对应的温度称为最高恒沸点，具有该店组成的混合物称为恒沸混合物。恒沸物①有恒定的沸点②沸腾时，令液相组成同一恒沸混合物③恒沸点的温度及恒沸混合物的组成随压力而变④具有恒沸点的混合物，不能用一般的精馏分液同时得到两种纯组分。在这一章中介绍了相律以及推导以及各种物质的相图。在环境工程中，这一章有什么应用呢？首先在学会相图后可在一定温度和压强的情况下