[理学]物理化学 课件 第六章 相平衡.ppt

一、几个基本概念 物质的聚集状态与相数 2. 物种数与组分数 例如:N2，H2 和 NH3混合物系统 在常温下，并没有反应，所以 C = 3 – 0 – 0 = 3 。 3.自由度（degrees of freedom） 1.固-液平衡 2. 液-气、固-气平衡 2.硫的相图 §6.4 二组分系统的相平衡 一、两组分液体统的相图 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 (4)杠杆规则（Lever rule） 小结液气平衡相图 部分互溶的双液系 部分互溶的双液系 部分互溶的双液系 部分互溶的双液系 二、两组分固-液系统的相平衡 Cd-Bi二元相图的分析 Cd-Bi二元相图的分析 Cd-Bi二元相图的分析 说明 （2）水-盐两组分相图 水-盐系统相图的分析 （2） 形成不稳定化合物的相图 形成不稳定化合物的相图 2.固相部分互溶相图 3.固相完全互溶相图-理想的 (自学） 区域冶炼原理 固相完全互溶相图-非理想 1.固相完全不互溶相图 (1)具有一最低共熔点的两组分系统固-液平衡相图 两组分合金相图 盐水两组分相图 (2)生成化合物的两组分系统固-液平衡相图 生成稳定化合物系统的相图 生成不稳定化合物系统的相图 步冷曲线(cooling curve) f*=1，出现转折点 f*=0，出现水平线段。据此在T-x图上标出对应的位置，得到低共熔T-x图。 下以Bi - Cd 系统为例，说明如何绘制冷却曲线及相图 热分析法绘制相图的原理 a b c d e 时间 t a, b,c, d, e 为步冷曲线 1.固相完全不互溶相图 a 线是纯 Bi(w(Cd)=0) 的冷却曲线。aa1为液体 Bi 冷却， 水平线 a1a1′是 Bi 固液两 相平衡， a1′以后为固体 Bi 冷却。 e 线是纯 Cd(w(Cd)=0)的冷却曲线，形状与 a 相似。 b线是w(Cd)=0.2的 Bi - Cd 混合物的冷却曲线。b1点前，为液体冷却，b1 点固体Bi开始析出，由相律 F= 2 – 2 + 1 = 1 ，说明有一个自由度，若温度下降，则液体组成是温度的函数。到达 b2 时,开始同时有 Bi 与 Cd 析出, 是为三相平衡， 由相律，F= 2 – 3 + 1 = 0 ，说明在此出现水平线段 b2 b2′ ，液体组成为c1不变，只有当液相全部凝固消失后， F= 2 – 2 + 1 = 1，温度才继续下降，这相当于 b2′ 及它后边的部分，那是固体Bi与 Cd 的降温过程。 b2 b2′ 段析出的为低共熔混合物，对应温度为低共熔点。 a1 t Bi Cd Bi(s)+Cd(s) e2 l+Bi (s) l+Cd(s) 时间 a b c d e l 20 70 (a) (b) a1′ b1 b2 b2 ′ c1 c1 c1′ e1 a1 b2 d a线: 纯Bi b线:20Cd% c线:40Cd% d线:70Cd% e线: 纯Cd 三相平衡线 （1）Bi-Cd相图 图上有4个相区： 1. AEH线之上，熔液（l）单相区，f*=2 2. ABE之内,Bi(s)+ l 两相区， f*=1 3. HEM之内,Cd(s)+ l 两相区， f*=1 4. BEM线以下，Bi(s)+Cd(s)两相区，f*=1 有三条多相平衡曲线 1. ACE线，Bi(s)+ l 共存时，熔液组成线。 2. HFE线，Cd(s)+ l 共存时，熔液组成线。 3. BEM线，Bi(s)+Cd(s)+l 三相平衡线，三个相的组成分别由B，E，M三个点表示。 有三个特殊点： A点，纯Bi(s)的熔点 H点，纯Cd(s)的熔点 E点，Bi(s)+Cd(s)+ l 三相共存点。 低共熔点(eutectic point): 因为E点温度均低于A点和H点的温度，称为低共熔点。 低共熔混合物(eutectic mixture):在低共熔点析出的混合物称为低共熔混合物。 注意: 1.低共熔混合物它不是化合物，由两相组成，只是混合得非常均匀。 2.E点的温度会随外压的改变而改变，在这T-x图上，E点仅是某一压力下的一个截点。 T/K 以 H2O-(NH4SO4)体系为例: 在不同温度下测定盐的溶解度，根据大量实验数据，绘制出水-盐的T-x图。 图中有:四个相区,三条曲线,两个特殊点 AN: 盐的溶解度曲线 DA:溶液的凝固点下降曲线 A：低共熔点 冰+(NH4)SO4(s)+溶液 三相共存 BAC线:冰+(NH4)SO4(s)+溶液三相共存线。 D点:冰的熔点。 C T-x 图： H2O