第四章相平衡.pptVIP

第四章 相 平 衡(Chapter 4 Phase Equilibrium) 主要内容： 1、介绍相平衡系统的规律：相律。 2、介绍单组分、二组分相图的绘制和分析。 3、利用相图说明蒸馏、结晶、萃取的原理。 一、相 相（phase）：系统中物理、化学性质完全均匀的部分。如：s、l、g 相数：系统中相的数目。符号：Φ ① 所有气体，一相。 ② 完全互溶液体、固熔体，一相。 ③ 部分互溶、完全不互溶液体，两相或多相。 ④ 一种固体，一相；同一固体几种晶型，几相。 ⑤ 盐的水溶液，一相。 练习： 固-液平衡的盐水饱和溶液，若系统中有3种固 体，相数为多少？ 二、物种数与组分数 物种数：平衡系统中所含的化学物质数。符号：S （不同聚集状态的同一物质为一个物种） 组分数：维持系统中各相组成所需的最少物种数。 符号：K 四、相律 相平衡系统中，表示自由度数、相数、组分数、外界因素（T、p）之间关系的规律。 f = K - Φ + 2 (或n) 指定T或p： f * = K - Φ + 1 适用范围：热力学上的平衡系统。 六、相图 一、单组分系统的相图 K = 1，f = 1 - Φ + 2 = 3 – Φ f = 0，Φ = 3；f = 2，Φ = 1 课堂练习 1、水的凝固点、冰点和三相点是否指的是同一概念？ 为什么？ 2、简述采用冷冻干燥法制备粉针注射剂的原理和过程。 二、克劳修斯—克拉珀龙方程 单组分系统二相平衡时f = 1，温度和压力之间有一定量 关系。Clapeyron和Clausius应用热力学原理研究单组分 系统的相平衡，提出了著名的Clausius-Clapeyron方程。 课堂练习 1、物系点和相点有什么区别和联系？ 2、标准压力 下，A和B组成的气-液平衡相图如下图所示。 (1) 指出I、II、III区内有哪些相共存，自由度为多少？ (2) 把4 mol A与1 mol B的混合物蒸馏， 当溶液沸点上升到80 ℃时，馏出液的 组成为若干？残液的组成为若干？馏 出液与残液各为多少摩尔？ (3) 若把(2)的溶液完全分馏，能得到的 产物是什么？ 课堂练习 1、简单低共熔相图在药学中有哪些应用？ 2、标准压力 下，A、B两种药物可形成药效更高的稳定化合 物，其相图如下图所示。 (1) 根据该系统的T-x图，找出形成化合物的组成，并确定该化合物的最简分子式。 (2) 指出区域Ⅰ、Ⅱ及N点的自由度 数各为多少？各有哪些相共存？ (3) 物系点为M的100 g熔融混合液 采用降温分离法能否得到稳定化合 物？所得到的最高产量为多少？ 一、等边三角形组成表示法 第四章 重点内容 1、相律表达式及应用。 2、单组分系统（水）相图中点、线、面的含义； 克劳修斯-克拉珀龙方程的简单计算。 3、完全互溶双液系统T-x图的分析；杠杆规则及应 用；蒸馏、精馏、水蒸气蒸馏的原理。 4、简单低共熔、生成稳定化合物相图的绘制及分析； 步冷曲线、最低共熔点的概念；低共熔相图应用 举例。 Ｄ wB wC wA B C A Ｅ Ｆ Ｇ f e 4. 重心规则： 如由D，E，F组成一新系统G，G一定在三角形中间，作DF//Gf， DE//Ge，则有：WD = ef，WE = fF，WF = Ee A(H2O) B(NaCl) C(KCl) D E F 不饱和溶液 KCl+溶液 NaCl+溶液 A+B+F (饱和溶液) F(饱和溶液) KCl的溶解度 NaCl的溶解度 二、三组分水盐系统 p-x图出现最高（低）点。 T-x图出现最低（高）点。 (1) 恒沸点对应的液、气 相组成相等，f = 0。 (2) 溶液全部变成蒸气之 前，系统温度不变。 (3) 组成随压力而变化。 恒沸混合物：气相组成等于液相组成 （二）恒温相图（p-x图）与恒压相图（T-x图） （三）恒沸点和恒沸混合物 （四）恒压相图的实验测定 指定外压下，测得与液相组成相对应的沸点及蒸气组成，可作出沸点-组成图（定压相图）。 p = 常数 说明： (1) 气相线在液相线上方。 (2) 气相线以上、液相线 以下：单相区，f = 2。 气、液相线之间：液