上海交通大学物理化学相平衡.ppt

相 平 衡 相平衡系统的平衡条件 描述多相平衡系统状态的独立变量 描述多相平衡系统状态的独立变量 描述多相平衡系统状态的独立变量 相律及其应用 单组分系统的相平衡 单组分体系相图 水的相图 硫的相图 §5.5 二组分系统的相图及应用 结晶法精制盐类 形成部分互溶的固溶体相图 固相完全互溶 固相完全互溶 区域提纯 §5.6 三组分系统的相图 部分互溶的三组分系统 两盐(固体)一水系统 A、B两个物质可以形成稳定化合物(包括稳定的水合物)，它们有自己的熔点，在熔点时液相和固相的组成相同。属于这类体系的有： 的4种水合物 酚-苯酚 的3种水合物 可形成化合物C，H是C的熔点，在C中加入A或B组分都会导致熔点的降低。 这张相图可以看作A与C和C与B的两张简单的低共熔相图合并而成，所有的相图分析与简单的二元低共熔相图类似。 与 能形成三种稳定的水合物，即 , , ,它们都有自己的熔点。 纯硫酸的熔点在283 K左右，而与一水化合物的低共熔点在235 K，所以在冬天用管道运送硫酸时应适当稀释，防止硫酸冻结。 这张相图可以看作由4张简单的二元低共熔相图合并而成。如需得到某一种水合物，溶液浓度必须控制在某一范围之内。 A、B两个物质也可以形成不稳定化合物，它没有自己的熔点，在熔点温度以下就分解为与化合物组成不同的液相和固相。属于这类体系的有： 在CaF2(A)与CaCl2(B)的相图上, C是A和B生成的不稳定化合物。 因为C没有自己的熔点，将C加热，到O点温度时分解成CaF2(s)和组成为N的熔液，所以将O点的温度称为转熔温度。 FON线也称为三相线，由A(s)，C(s)和组成为N的熔液三相共存，与一般三相线不同的是：组成为N的熔液在端点，而不是在中间。 相区分析与简单二元相图类似，在OIDN范围内是C(s)与熔液(L)两相共存。 分别从a，b，d三个物系点冷却熔液，与线相交就有相变，依次变化次序为： a线： b线： d线： §5.5 二组分系统的相图及应用 两个组分在液态可无限混溶, 而在固态只能部分互溶, 形成类似于部分互溶双液系的帽形区. 在帽形区外, 是固溶体单相, 在帽形区内, 是两种固溶体两相共存. 属于这种类型的相图形状各异, 现介绍两种类型: (1) 有一低共熔点; (2) 有一转熔温度. 有一低共熔点者 三个单相区: 三个两相区: AEB线上, 熔化物(L) AJF以左, 固溶体(1) BCG以右,固溶体(2) AEJ区, L + (1) BEC区, L + (2) FJECG区, (1) + (2) AE, BE是液相组成线; AJ, BC是固溶体组成线; JEC线为三相线, E点为(1)、(2)的低共熔点. 两个固溶体彼此互溶的程度从JF和CG线上读出. 有一转熔温度者 有三个单相区: BCA线上, 熔化物(L) ADF区, 固溶体(1) BEG以右,固溶体(2) 有三个两相区: BCE区, L + (2) ACD区, L + (1) FDEG区, (1) + (2) CDE对应的温度称为转熔温度, 温度升到455K时, 固溶体(1)消失, 转化为组成为C的熔液和组成为E固溶体(2). §5.5 二组分系统的相图及应用 此类相图在固相可以任意比例互溶, 液相也完全互溶, 常见的有下面三种类型: 居间熔点相图 最高熔点相图 此类相图在固相可以任意比例互溶, 液相也完全互溶, 常见的有下面三种类型: 最低熔点相图 复杂相图是简单相图的组合或演变, 如右图. 复杂相图 若需将半导体材料纯度提高到 99.999999%以上, 任何化学处理方法都办不到. 区域熔炼的方法可制备高纯度金属 — 既有效又易行. 看二组分固相完全互熔或部分互熔相图(一角) 组分 A 是所需的高纯度金属;组分 B 是杂质. 固液两相平衡区 熔融区 固相区 区域熔炼工艺: 区域熔融区 加热环移动方向 加热环从左到右移动多次, 在左端便可得到高纯度的金属, 杂质会全部被扫到右端. 加热环 固化区 如: 水-异丁醇系统相图 aa’B 是异丁醇在水中的饱和溶解度曲线; cc’B是水在异丁醇中的饱和溶解度曲线; a、c与a’、c’ 分别是两共轭液层. 当两种液体的性质差异较大时, 会发生部分互溶的现象. 体系将分层出现两个液相平衡共存