6章-相律与相图(1-8).ppt

1、第六章相律和相图，本章主要学习一成分和二成分的复相平衡规律。 物质(材料)的性能不仅与其化学组成，而且与相组成密切相关，特别是合金材料和结晶物质。 相平衡理论是许多工业分离和提纯技术的基础：如蒸馏、吸收、萃取和结晶、有服从相律的相，哪一相、组成如何用相律分析相图，出发点：各相化学势相等的学习点： 1、把握相平衡问题的普遍规律吉布斯相律2 .把握纯物质系统平衡的特征克拉佩龙方程的应用和相图分析3，作为二元二液体系基本相图分析把握该规则4 .把握二元固液体系基本相图分析。 5 .几何图形描述了平衡条件之间的关系，讨论了图上的点、线、面的意义、相律以及条件(t或p或x )变化的问题，讨论了相律、相律

2、：相平衡系统和相态变化的规则1876年由Gibbs推导出相数()、独立构件数(k )、自由度(f )，特征是：相同越过这个界面，宏命令界面的性质骤变，相数：包含在体系(系统)中的相的数。 存在于自然段中的物质有3种存在形态(s、l、g )的气体：一般可以无限混合单相液体：完全互溶单相不完全互溶或部分互溶多相固体：一般也称为互溶多相固态溶液单相二、构成要素和构成要素数构成要素(分、构成要素)，也称为独立构成要素，是体系中各相构成所需的最少组要素(分)数：体系组要素的个数，简称为组要素，表记为k。 无化学反应体系：组元数=种子数(n )有化学反应(r )体系：组元数种子数，例如H2(g )、O2(

3、g )、H2O(g )在常温、常压下、K=3 2000、常压下、2H2(g) O2(g)=2H2O(g )，性质： (1)组元为最小物质群元数计算： K=N-R-R N :种子数r :种中的独立化学反应数r :同一相中的各物质间的浓度限制数、k=3-1=2，2000、常压下、=2，浓度限制条件(r )、K=3-1- 1=1 r的求出方法： R=N-M(NM ) (经验方程) n :种子数m :组成物质的化学元素体数、三、吉布斯相律式及其导出、1 .自由度(数) Degree of freedom不影响平衡系的相数和相状态时，为一定独立在一定的条件范围内可以任意变化。 强度特性i=i=i=i T

4、、p等。 三相点：容量特性可变，强度特性不变。 自由度(数)只有正整数，注意： f是系统所必要的最低强度条件数(t，p，xi )、2相律(f和k的关系)封闭系统：种子数n、相数、外界影响因子n； 每相变量： N n，体系总变量： (N n )； 有多少变量是独立的呢？ 独立化学反应数r个其他浓度限制条件数r个浓度xi=1 or wi=1个总独立方程式数(nn)(nrr)n=(n)kn独立变量=总变量-独立方程式数f=K n， n :温度相律是热力学推论，适用于普遍性和极限的所有相平衡系统，定性、平衡共存的相越多，自由度越小，fmin=0，达到最大值的min=1，f达到最大值，如果使例子阿摩尼亚

5、瓦斯气体通过水中达到平衡，则该系统的构成要素数K=、相数=、自由(a) K=3，=2，f=3，(b ) k=2，=2，f=3，(a) K=3，=2，f=3，d ) k=2，=1，f=3.例1，根据相律： f=K - 2，求出下列平衡系统的独立分组数k，f。 CaCO3 (s )、CaO (s )、CO2 (g )系统。 任意比混合的C (s )、CO (g )、CO2 (g )和O2 (g )体系。 N2 (g )、H2 (g )、NH3 (g )体系.任意比例混合； 氮瓦斯气体、氢瓦斯气体摩尔比1:3； 向60个真空容器中投入阿摩尼亚瓦斯气体，已知例2、Na2CO3和H2O可形成3种含水盐。

6、 即Na2CO3H2O、Na2CO37H2O、Na2CO310H2O q:30下与水蒸气平衡良好共存的含水盐最大可能有几种10及常压下与碳酸纳金属钍水溶液及冰平衡良好共存的含水盐最大可能有几种，解： N=2时，R=0、R=0、K=N-R-R=2或N=5 k=n-r的2单针织面料系相图、p、t、o、c、a、b、f、水、水蒸气、冰、1点、线、面的意思、线：二相平衡、单变量系水汽压曲线p=22088.85kPa T=647K OF :过冷水-水蒸气平衡不稳定OB :固(冰) -气-液(水)平衡AOB :水蒸气安定区AOC :水安定区BOC :冰安定区、限制点、T1、T2、p2、p1、点： o点三相点

7、：一成分系点冰-水-气三相平衡=3、水相图分析：主题：三条线的斜率分析、图6-1水相图的p-T模式图、TC=255 限制点附近随p及t的变化显着，影响溶质溶解度的CO2萃取在室温附近完成，易制、廉价、无毒、惰性、易分离。 2、系统变温、变压分析定电压升温定电压降温恒温降压、3 .二相线的斜率问题Clapeyron方程式的应用、OA线：液-气平衡线、OB线：固-气平衡线、OC线：固-液平衡线min=1 fmax=3 fmin=0 max=4，描述二元系有3个实际上，平面图：将固定t用作p- xi (蒸汽压-组成)图固定p1.理想二元溶液的p x图，p和yB为非线性关系，p和xB为线性关系，pB和xB为线性关系，pB=yB p=xB pB* pA=yA p=xA pA*， b组比较容易的p-xB线：液相线(泡点线) p-yB线：气相线(露点线) a-b线：接线、与纯物质不同，相对于溶液在一定压力下：露点泡点、2 .实际的二元溶液的p x图极大正偏差系、极大负偏差系、p xB曲线出现极(大)值点m、m点yB=xB yB xB、p xB曲线出现极(小)值点m、m点、乙