物理化學(xué)第五章-相平衡

5.1多相體系平衡的一般條件5.2

相律5.3

單組分體系的相圖第五章 相平衡第五章 相平衡5.7二組分系統(tǒng)的液固平衡相圖5.4二組分志向液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖5.5

二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖5.6

二組分液態(tài)部分互溶和完全不互溶系統(tǒng)的氣－液平衡相圖2023/2/26相平衡是熱力學(xué)在化學(xué)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用之一。探討多相體系的平衡在化學(xué)、化工的科研和生產(chǎn)中有重要的意義，例如：溶解、蒸餾、重結(jié)晶、萃取、提純及金相分析等方面都要用到相平衡的學(xué)問(wèn)。相圖（phasediagram）表達(dá)多相體系的狀態(tài)如何隨溫度、壓力、組成等強(qiáng)度性質(zhì)變更而變更的圖形，稱為相圖。相平衡2023/2/26相（phase）體系內(nèi)部物理和化學(xué)性質(zhì)完全勻整的部分稱為相。相與相之間在指定條件下有明顯的界面，在界面上宏觀性質(zhì)的變更是飛躍式的。體系中相的總數(shù)稱為相數(shù)，用表示。氣體，不論有多少種氣體混合，只有一個(gè)氣相。液體，按其互溶程度可以組成一相、兩相或三相共存。固體，一般有一種固體便有一個(gè)相。兩種固體粉末無(wú)論混合得多么勻整，仍是兩個(gè)相（固體溶液除外，它是單相）。相平衡2023/2/26自由度（degreesoffreedom）確定平衡體系的狀態(tài)所必需的獨(dú)立強(qiáng)度變量的數(shù)目稱為自由度，用字母f表示。這些強(qiáng)度變量通常是壓力、溫度和濃度等。如果已指定某個(gè)強(qiáng)度變量，除該變量以外的其它強(qiáng)度變量數(shù)稱為條件自由度，用表示。例如：指定了壓力， 指定了壓力和溫度，相平衡2023/2/26(1)熱平衡條件：設(shè)體系有 個(gè)相，達(dá)到平衡時(shí)，各相具有相同溫度5.1 多相體系平衡的一般條件在一個(gè)封閉的多相體系中，相與相之間可以有熱的交換、功的傳遞和物質(zhì)的交流。對(duì)具有個(gè)相體系的熱力學(xué)平衡，實(shí)際上包含了如下四個(gè)平衡條件：(2)壓力平衡條件：達(dá)到平衡時(shí)各相的壓力相等2023/2/265.1 多相體系平衡的一般條件（4）化學(xué)平衡條件：化學(xué)變化達(dá)到平衡（3）相平衡條件：任一物質(zhì)B在各相中的化學(xué)勢(shì)相等，相變達(dá)到平衡2023/2/265.2相律獨(dú)立組分?jǐn)?shù)（numberofindependentcomponent）定義：在平衡體系所處的條件下，能夠確保各相組成所需的最少獨(dú)立物種數(shù)稱為獨(dú)立組分?jǐn)?shù)。它的數(shù)值等于體系中全部物種數(shù)S減去體系中獨(dú)立的化學(xué)平衡數(shù)R，再減去各物種間的濃度限制條件R'。2023/2/265.2相律相律（phaserule）相律是相平衡體系中揭示相數(shù)P，獨(dú)立組分?jǐn)?shù)C和自由度F之間關(guān)系的規(guī)律，可用上式表示。式中2通常指T，p兩個(gè)變量。相律最早由Gibbs提出，所以又稱為Gibbs相律。假如除T，p外，還受其它力場(chǎng)影響，則2改用n表示，即：F=C–P+2F=C–P+n2023/2/265.3單組分體系的相圖相點(diǎn)表示某個(gè)相狀態(tài)（如相態(tài)、組成、溫度等）的點(diǎn)稱為相點(diǎn)。物系點(diǎn)相圖中表示體系總狀態(tài)的點(diǎn)稱為物系點(diǎn)。在T-x圖上，物系點(diǎn)可以沿著與溫度坐標(biāo)平行的垂線上、下移動(dòng)；在水鹽體系圖上，隨著含水量的變更，物系點(diǎn)可沿著與組成坐標(biāo)平行的直線左右移動(dòng)。在單相區(qū)，物系點(diǎn)與相點(diǎn)重合；在兩相區(qū)中，只有物系點(diǎn)，它對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相的組成由對(duì)應(yīng)的相點(diǎn)表示。2023/2/265.3單組分體系的相圖當(dāng)單相雙變量體系兩相平衡單變量體系三相共存無(wú)變量體系單組分體系的自由度最多為2，雙變量體系的相圖可用平面圖表示。單組分體系的相數(shù)與自由度C=1F=C-P+2=3-PP=1F=2P=2P=3F=1F=02023/2/26水的相圖水的相圖是依據(jù)試驗(yàn)繪制的。圖上有：三個(gè)單相區(qū)在氣、液、固三個(gè)單相區(qū)內(nèi)， ，溫度和壓力獨(dú)立地有限度地變更不會(huì)引起相的變更。三條兩相平衡線 ，壓力與溫度只能變更一個(gè)，指定了壓力，則溫度由體系自定。P=1F=2P=2F=12023/2/26水的相圖2023/2/26水的相圖OA

是氣-液兩相平衡線，即水的蒸氣壓曲線。它不能任意延長(zhǎng)，終止于臨界點(diǎn)。臨界點(diǎn) ，這時(shí)氣-液界面消失。高于臨界溫度，不能用加壓的方法使氣體液化。OB是氣-固兩相平衡線，即冰的升華曲線，理論上可延長(zhǎng)至0K旁邊。OC

是液-固兩相平衡線，當(dāng)C點(diǎn)延長(zhǎng)至壓力大于 時(shí)，相圖變得復(fù)雜，有不同結(jié)構(gòu)的冰生成。2023/2/26水的相圖OD是AO的延長(zhǎng)線，是過(guò)冷水和水蒸氣的介穩(wěn)平衡線。因?yàn)樵谙嗤瑴囟认?，過(guò)冷水的蒸氣壓大于冰的蒸氣壓，所以O(shè)D線在OB線之上。過(guò)冷水處于不穩(wěn)定狀態(tài)，一旦有凝合中心出現(xiàn)，就立刻全部變成冰。O點(diǎn)是三相點(diǎn)（triplepoint），氣-液-固三相共存， 。三相點(diǎn)的溫度和壓力皆由體系自定。H2O的三相點(diǎn)溫度為273.16K，壓力為610.62Pa。2023/2/26水的相圖兩相平衡線上的相變過(guò)程在兩相平衡線上的任何一點(diǎn)都可能有三種狀況。如OA線上的P點(diǎn)：（1）處于f點(diǎn)的純水，保持溫度不變，逐步減小壓力，在無(wú)限接近于P點(diǎn)之前，氣相尚未形成，體系自由度為2。用升壓或降溫的方法保持液相不變。2023/2/26水的相圖2023/2/26水的相圖（3）接著降壓，離開(kāi)P點(diǎn)時(shí)，最終液滴消逝，成單一氣相， 。通常只考慮（2）的狀況。（2）到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，氣相出現(xiàn)，在氣-液兩相平衡時(shí)， 。壓力與溫度只有一個(gè)可變。F=1F=22023/2/26三相點(diǎn)與冰點(diǎn)的區(qū)分三相點(diǎn)是物質(zhì)自身的特性，不能加以改變，如H2O的三相點(diǎn)冰點(diǎn)是在大氣壓力下，水、冰、氣三相共存。當(dāng)大氣壓力為時(shí)，冰點(diǎn)溫度為 ，改變外壓，冰點(diǎn)也隨之改變。2023/2/26三相點(diǎn)與冰點(diǎn)的區(qū)分2023/2/26三相點(diǎn)與冰點(diǎn)的區(qū)分冰點(diǎn)溫度比三相點(diǎn)溫度低 是由兩種因素造成的：（1）因外壓增加，使凝固點(diǎn)下降 ；（2）因水中溶有空氣，使凝固點(diǎn)下降 。2023/2/26兩相平衡線的斜率三條兩相平衡線的斜率均可由Clausius-Clapeyron方程或Clapeyron方程求得。OA線斜率為正。OB線斜率為正。OC線斜率為負(fù)。2023/2/26p-x圖和

T-x圖對(duì)于二組分體系，C=2,F=4-P

。P至少為1，則F最多為3。這三個(gè)變量通常是T，p和組成x。所以要表示二組分體系狀態(tài)圖，需用三個(gè)坐標(biāo)的立體圖表示。保持一個(gè)變量為常量，其相圖可用平面圖來(lái)表示。（1）保持溫度不變，得p-x圖較常用（3）保持組成不變，得T-p圖不常用。（2）保持壓力不變，得T-x圖常用5.4二組分志向液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26p-x圖兩個(gè)純液體可按隨意比例互溶，每個(gè)組分都聽(tīng)從拉烏爾定律，這樣組成了志向的完全互溶雙液系，或稱為志向的液體混合物，如苯和甲苯，正己烷與正庚烷等結(jié)構(gòu)相像的化合物可形成這種雙液系。(1)

p-x圖設(shè)和分別為液體A和B在指定溫度時(shí)的飽和蒸氣壓，p為體系的總蒸氣壓2023/2/26p-x圖把液相組成x和氣相組成y畫在同一張圖上。A和B的氣相組成和的求法如下：已知，，或，就可把各液相組成對(duì)應(yīng)的氣相組成求出，畫在p-x圖上就得p-x-y圖。2023/2/26p-x圖2023/2/26p-x圖如果 ，則 ，即易揮發(fā)的組分在氣相中的成分大于液相中的組分，反之亦然。在等溫條件下，p-x-y圖分為三個(gè)區(qū)域。在液相線之上，體系壓力高于任一混合物的飽和蒸氣壓，氣相無(wú)法存在，是液相區(qū)。在氣相線之下，體系壓力低于任一混合物的飽和蒸氣壓，液相無(wú)法存在，是氣相區(qū)。在液相線和氣相線之間的梭形區(qū)內(nèi)，是氣-液兩相平衡。2023/2/26T-x圖(2)T-x圖亦稱為沸點(diǎn)-組成圖。外壓為大氣壓力，當(dāng)溶液的蒸氣壓等于外壓時(shí)，溶液沸騰，這時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)。某組成的蒸氣壓越高，其沸點(diǎn)越低，反之亦然。T-x圖在探討蒸餾時(shí)特殊有用，因?yàn)檎麴s通常在等壓下進(jìn)行。T-x圖可以從試驗(yàn)數(shù)據(jù)干脆繪制。也可以從已知的p-x圖求得。2023/2/26將x1，x2，x3和x4的對(duì)應(yīng)溫度連成曲線就得液相組成線。T-x圖以苯與甲苯雙液系為例，將組成與沸點(diǎn)的關(guān)系標(biāo)在一張以溫度和組成為坐標(biāo)的圖上，就得到了T-x圖。用 的方法求出對(duì)應(yīng)的氣相組成線。2023/2/26T-x圖2023/2/26T-x圖在T-x圖上，氣相線在上，液相線在下，上面是氣相區(qū)，下面是液相區(qū)，梭形區(qū)是氣-液兩相區(qū)。和分別為甲苯和苯的沸點(diǎn)。明顯越大，越低。2023/2/26杠桿規(guī)則（Leverrule）在T-x圖的兩相區(qū)，物系點(diǎn)C代表了體系總的組成和溫度。（物系點(diǎn)、相點(diǎn)）通過(guò)C點(diǎn)作平行于橫坐標(biāo)的等溫線，與液相和氣相線分別交于D點(diǎn)和E點(diǎn)。DE線稱為等溫連結(jié)線（tieline）。落在DE線上全部物系點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的液相和氣相組成，都由D點(diǎn)和E點(diǎn)的組成表示。2023/2/26杠桿規(guī)則（Leverrule）2023/2/26相點(diǎn)表示某個(gè)相狀態(tài)（如相態(tài)、組成、溫度等）的點(diǎn)稱為相點(diǎn)。物系點(diǎn)相圖中表示體系總狀態(tài)的點(diǎn)稱為物系點(diǎn)。在T-x圖上，物系點(diǎn)可以沿著與溫度坐標(biāo)平行的垂線上、下移動(dòng)；在水鹽體系圖上，隨著含水量的變更，物系點(diǎn)可沿著與組成坐標(biāo)平行的直線左右移動(dòng)。在單相區(qū)，物系點(diǎn)與相點(diǎn)重合；在兩相區(qū)中，只有物系點(diǎn)，它對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相的組成由對(duì)應(yīng)的相點(diǎn)表示。2023/2/26杠桿規(guī)則（Leverrule）液相和氣相的數(shù)量借助于力學(xué)中的杠桿規(guī)則求算，即以物系點(diǎn)為支點(diǎn)，支點(diǎn)兩邊連結(jié)線的長(zhǎng)度為力矩，計(jì)算液相和氣相的物質(zhì)的量或質(zhì)量，這就是可用于隨意兩相平衡區(qū)的杠桿規(guī)則。即或可以用來(lái)計(jì)算兩相的相對(duì)量（總量未知）或確定量（總量已知）。2023/2/26杠桿規(guī)則推廣：應(yīng)用：由xB、yB、nB，求nA、nB例：P2576.2.12023/2/26蒸餾（或精餾）原理簡(jiǎn)潔蒸餾簡(jiǎn)潔蒸餾只能把雙液系中的A和B粗略分開(kāi)。在A和B的T-x圖上，純A的沸點(diǎn)高于純B的沸點(diǎn)，說(shuō)明蒸餾時(shí)氣相中B組分的含量較高，液相中A組分的含量較高。一次簡(jiǎn)潔蒸餾，餾出物中B含量會(huì)顯著增加，剩余液體中A組分會(huì)增多。2023/2/26蒸餾（或精餾）原理精餾精餾是多次簡(jiǎn)潔蒸餾的組合。精餾塔有多種類型，如圖所示是泡罩式塔板狀精餾塔的示意圖。精餾塔底部是加熱區(qū)，溫度最高；塔頂溫度最低。精餾結(jié)果，塔頂冷凝收集的是純低沸點(diǎn)組分，純高沸點(diǎn)組分則留在塔底。2023/2/26蒸餾（或精餾）原理0.00.20.40.60.81.0l(A+B)g(A+B)C6H5CH3(A)C6H6(B)xByBt/℃140120801000.00.20.40.60.81.0y5,By3,By2,By4,By1,BxBx5,Bx4,Bx3,Bt3t2t1t4t5圖5-8精餾分離原理x2,Bx1,B?????????????被分別的液態(tài)完全互溶的混合物xBxBt3產(chǎn)生氣相y3,By3,B經(jīng)部分冷凝：t3t2t1tB*y3,B＜y2,B＜y1,B＜yB=1x3,B經(jīng)部分氣化:t3t4t5tA*x3,B＞x4,B＞x5,B＞xB=0即,xA=1.2023/2/260.00.20.40.60.81.0l(A+B)g(A+B)C6H5CH3(A)C6H6(B)xByBt/℃140120801000.00.20.40.60.81.0y5,By3,By2,By4,By1,BxBx5,Bx4,Bx3,Bt3t2t1t4t5圖5-8精餾分離原理x2,Bx1,B?????????????2023/2/26習(xí)題：p2946.2，6.42023/2/265.5二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖(1)對(duì)拉烏爾定律發(fā)生偏差由于某一組分本身發(fā)生分子締合或A、B組分混合時(shí)有相互作用，使體積變更或相互作用力變更，都會(huì)造成某一組分對(duì)拉烏爾定律發(fā)生偏差，這偏差可正可負(fù)。如圖所示，是對(duì)拉烏爾定律發(fā)生正偏差的狀況，虛線為理論值，實(shí)線為試驗(yàn)值。真實(shí)的蒸氣壓大于理論計(jì)算值。2023/2/26二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26假如把它對(duì)應(yīng)的氣相組成線也畫出來(lái)，分別得到對(duì)應(yīng)的p-x(y)圖和T-x(y)圖，這時(shí)液相線已不再是直線。發(fā)生負(fù)偏差的狀況與之類似，只是真實(shí)的蒸氣壓小于理論計(jì)算值，液相線也不是直線。二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26(2)正偏差在p-x圖上有最高點(diǎn)由于A，B二組分對(duì)拉烏爾定律的正偏差很大，在p-x圖上形成最高點(diǎn)，如左圖。在p-x圖上有最高點(diǎn)者，在T-x圖上就有最低點(diǎn)，這最低點(diǎn)稱為最低恒沸點(diǎn)（minimumazeotropicpoint）計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氣相的組成，分別畫出p-x(y)和T-x(y)圖，如(b)，(c)所示。二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26最低恒沸混合物在T-x（y）圖上，處在最低恒沸點(diǎn)時(shí)的混合物稱為最低恒沸混合物（Low-boilingazeotrope）。它是混合物而不是化合物，它的組成在定壓下有定值。變更壓力，最低恒沸點(diǎn)的溫度也變更，它的組成也隨之變更。屬于此類的體系有： 等。在標(biāo)準(zhǔn)壓力下， 的最低恒沸點(diǎn)溫度為351.28K，含乙醇95.57。二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26具有最低恒沸點(diǎn)的相圖可以看作由兩個(gè)簡(jiǎn)潔的T-x（y）圖的組合。在組成處于恒沸點(diǎn)之左，精餾結(jié)果只能得到純B和恒沸混合物。組成處于恒沸點(diǎn)之右，精餾結(jié)果只能得到恒沸混合物和純A。對(duì)于 體系，若乙醇的含量小于95.57，無(wú)論如何精餾，都得不到無(wú)水乙醇。只有加入 ，分子篩等吸水劑，使乙醇含量超過(guò)95.57，再精餾可得無(wú)水乙醇。二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26（3）負(fù)偏差在p-x圖上有最低點(diǎn)由于A，B二組分對(duì)拉烏爾定律的負(fù)偏差很大，在p-x圖上形成最低點(diǎn)，如圖(a)所示。在p-x圖上有最低點(diǎn)，在T-x圖上就有最高點(diǎn)，這最高點(diǎn)稱為最高恒沸點(diǎn)（maximumazeotropicpoint）計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氣相組成，分別畫出p-x(y)圖和T-x(y)圖。如圖(b)，(c)所示。二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26最高恒沸點(diǎn)混合物在T-x(y)圖上，處在最高恒沸點(diǎn)時(shí)的混合物稱為最高恒沸混合物（high-boilingazeotrope）。它是混合物而不是化合物，它的組成在定壓下有定值。變更壓力，最高恒沸點(diǎn)的溫度會(huì)變更，其組成也隨之變更。屬于此類的體系有： 等。在標(biāo)準(zhǔn)壓力下， 的最高恒沸點(diǎn)溫度為381.65K，含HCl20.24，分析上常用來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)溶液。二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣－液平衡相圖2023/2/26二組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣－液平衡相圖二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的氣－液平衡相圖5.6二組分液態(tài)部分互溶和完全不互溶系統(tǒng)的

氣－液平衡相圖2023/2/26不互溶雙液系的特點(diǎn)假如A，B兩種液體彼此互溶程度微小，以致可忽視不計(jì)。則A與B共存時(shí)，各組分的蒸氣壓與單獨(dú)存在時(shí)一樣，液面上的總蒸氣壓等于兩純組分飽和蒸氣壓之和。當(dāng)兩種液體共存時(shí)，不管其相對(duì)數(shù)量如何，其總蒸氣壓恒大于任一組分的蒸氣壓，而沸點(diǎn)則恒低于任一組分的沸點(diǎn)。通常在水銀的表面蓋一層水，企圖削減汞蒸氣，其實(shí)是徒勞的。即：二組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣－液平衡相圖2023/2/26[H2O（A）－C6H6（B）]系統(tǒng)在p=101.325kPa外壓下，t=69.9℃。此時(shí) p*(C6H6)=73359.3Pa，

p*(H2O）=27965Pa，則于是可得H2O(A)-C6H6(B)系統(tǒng)的沸點(diǎn)-組成圖如下：系統(tǒng)的氣相組成：二組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣－液平衡相圖2023/2/26E圖5-12 H2O(A)-C6H6(B)系統(tǒng)的沸點(diǎn)-組成圖0.00.20.40.60.81.0l(A)+l(B)g(A+B)g(A+B)l(A)H2O(A)C6H6(B)xByBt/℃1008040600.00.20.40.60.81.0p=101325PayB=0.724g(A+B)l(B)CD?????讀圖要點(diǎn)：①點(diǎn)、線、區(qū)的含義；②水平線CED—三相平衡線

l(A)+l(B)－gE

(A+B)二組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣－液平衡相圖2023/2/26水蒸氣蒸餾原理用水蒸氣蒸餾提純與水完全不互溶的有機(jī)液體。因?yàn)榭梢越档拖到y(tǒng)沸點(diǎn)，故可避免有機(jī)物分解節(jié)約能源提純一定質(zhì)量的有機(jī)物所需水蒸氣為：二組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣－液平衡相圖2023/2/26水蒸氣蒸餾以水-溴苯體系為例，兩者互溶程度微小，而密度相差極大，很簡(jiǎn)潔分開(kāi)，圖中是蒸氣壓隨溫度變更的曲線。由表可見(jiàn)，在溴苯中通入水氣后，雙液系的沸點(diǎn)比兩個(gè)純物的沸點(diǎn)都低，很簡(jiǎn)潔蒸餾。由于溴苯的摩爾質(zhì)量大，蒸出的混合物中溴苯含量并不低。二組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣－液平衡相圖2023/2/26二組分液態(tài)部分互溶液系統(tǒng)的氣—液平衡相圖二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的溶解度圖(液、液平衡)二組分液態(tài)部分互溶液系統(tǒng)的液液氣平衡相圖2023/2/26二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的溶解度圖(液、液平衡)二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的溶解度圖(液、液平衡)0.00.20.40.60.81.0l(A+B)l(A+B)l(A+B)H2O(A)C6H5NH2(B)wBt/℃1601204080p=常數(shù)wB=0.49CKllGFab167圖5-13 H2O(A)-C6H5NH2(B)系統(tǒng)的溶解度圖o????

讀圖要點(diǎn)：

①點(diǎn)、線、區(qū)的含義；②應(yīng)用相律分析相圖

F=C

-

P

+1

③

兩相區(qū)應(yīng)用杠桿規(guī)則：2023/2/26二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的溶解度圖(液、液平衡)圖5—14水（A）-三乙胺（B）的液液相圖圖5—15水（A）-煙堿（B）的液液相圖2023/2/260.00.20.40.60.81.0g(A+B)H2O(A)n-C4H9OH(B)wBwBt/℃12010060800.00.20.40.60.81.0l(A+B)l(A+B)p=常數(shù)wB=0.58l(A+B)l(A+B)GFCEDg(A+B)l(A+B)g(A+B)l(A+B)圖5-16H2O(A)-n-C4H9OH(B)系統(tǒng)的液、液、氣平衡相圖??????讀圖要點(diǎn)：①點(diǎn)、線、區(qū)的含義；②水平線CED—三相平衡線l(A+B)+l(A+B)－gE

(A+B)③

兩相區(qū)應(yīng)用杠桿規(guī)則二組分液態(tài)部分互溶液系統(tǒng)的液液氣平衡相圖2023/2/26二組分液態(tài)部分互溶液系統(tǒng)的液液氣平衡相圖0.00.20.40.60.81.0g(A+B)H2O(A)n-C4H9OH(B)wBwBt/℃12010060800.00.20.40.60.81.0l(A+B)l(A+B)p=常數(shù)wB=0.58l(A+B)l(A+B)GFCEDg(A+B)l(A+B)g(A+B)l(A+B)圖5-17H2O(A)-n-C4H9OH(B)系統(tǒng)的液、液、氣平衡相圖??????2023/2/26二組分液態(tài)部分互溶液系統(tǒng)的液液氣平衡相圖圖5—19二組分系統(tǒng)的氣液相圖圖5—20不同壓力的組分系統(tǒng)氣液相圖2023/2/26習(xí)題6.86.96.102023/2/265.7二組分系統(tǒng)的液固平衡相圖二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液－固平衡相圖二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液－固平衡相圖生成化合物的二組分凝合系統(tǒng)相圖2023/2/26二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液－固平衡相圖凝合系統(tǒng)F=C-P+1=3-P只介紹幾種典型的二組分凝合系統(tǒng)相圖——液態(tài)完全互溶，固體完全不互溶系統(tǒng)的相圖及其繪制。相圖分析（其相圖類似于二組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣液相圖）2023/2/26固相完全不互溶的固液平衡相圖相圖的繪制——熱分析法：將系統(tǒng)加熱到熔化溫度以上，然后使其緩緩冷卻，記錄系統(tǒng)的溫度隨時(shí)間的變更，并繪制溫度(縱坐標(biāo))時(shí)間(橫坐標(biāo))曲線，叫步冷曲線。由一組步冷曲線，可繪制熔點(diǎn)-組成圖。τ下面以Bi和Cd的系統(tǒng)為例，說(shuō)明熱分析法繪制相圖。t2023/2/26t/℃

t/℃

100-

300-

200-

00.20.40.60.81

Bi

w→

Cdτ

Bi100%

Cd100%

Cd20%

Cd70%

Cd40%

Bi-Cd

低共熔系統(tǒng)的相圖AB固相完全不互溶的固液平衡相圖2023/2/26t/℃

100-

300-

200-

00.20.40.60.81

Bi

w→

Cd

讀圖要點(diǎn)：①各區(qū)存在的相，自由度圖6-1Bi-Cd低共熔系統(tǒng)的相圖AB

②三條線：AE，BE，水平線RQ—三相平衡線s(Bi)+s(Cd)+lE(Bi+Cd)③a,b兩點(diǎn)所代表的系統(tǒng)在冷卻過(guò)程中相和自由度的變更。

Bi(s)+Cd(s)Bi(s)+llCd(s)+lbQRaE固相完全不互溶的固液平衡相圖2023/2/26若兩物質(zhì)的固相以分子、原子or離子的形式相互勻整混合，則稱為固態(tài)溶液。固態(tài)完全互溶系統(tǒng)——兩物質(zhì)形成一種固態(tài)溶液固態(tài)部分互溶系統(tǒng)——A在B中溶解形成一種固態(tài)溶液，B在A中溶解形成一種固態(tài)溶液?；楣曹椚芤骸６M分固態(tài)互溶系統(tǒng)液—固平衡相圖2023/2/26二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液—固平衡相圖圖6-12Ge(A)-Si(B)系統(tǒng)的熔點(diǎn)-組成圖l(A+B)s(A+B)s(A+B)+l(A+B)0.00.20.40.60.81.0Ge(A)Si(B)xBxB=1.0xB=0.8xB=0.6xB=0.4xB=0.2xA=1.01703164015811505140012101550144013451265T/K/[](a)(b)??2023/2/26二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液—固平衡相圖圖6-13Cu-Au相圖圖6-14d-和1-香旱芹子油逢酮相圖2023/2/26固態(tài)部分互溶系統(tǒng)兩個(gè)組分在液態(tài)可無(wú)限混溶，而在固態(tài)只能部分互溶。固態(tài)部分互溶系統(tǒng)——A在B中溶解形成一種固態(tài)溶液，B在A中溶解形成一種固態(tài)溶液?；楣曹椚芤骸儆谶@種類型的相圖形態(tài)各異，現(xiàn)介紹兩種類型：（1）有一低共熔點(diǎn)，（2）有一轉(zhuǎn)熔溫度。2023/2/26固態(tài)部分互溶系統(tǒng)(1)具有低共熔點(diǎn)的熔點(diǎn)-組成圖0.00.20.40.60.81.0300250150200Sn(A)Pb(B)xBl(A+B)t/℃l(A+B)CDE350s(A+B)+s(A+B)s(A+B)+s(A+B)s(A+B)327232l(A+B)+s(A+B)0.0110.260.710.96GF圖6-11Sn(A)-Pb(B)系統(tǒng)的熔點(diǎn)-組成圖???????讀圖要點(diǎn)：①點(diǎn)、線、區(qū)的含義②對(duì)比二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的沸點(diǎn)-組成圖③理解三相平衡線的含義：CED線s(A+B)+s(A+B)+lE(A+B)2023/2/26固態(tài)部分互溶系統(tǒng)(2)具有轉(zhuǎn)變溫度的熔點(diǎn)—組成圖—圖6-12Ag(A)-Pt(B)系統(tǒng)的熔點(diǎn)-組成圖0.00.20.40.60.81.0200016008001200Ag(A)Pt(B)wBl(A+B)t/℃l(A+B)CDEs(A+B)+s(A+B)s(A+B)1772961l(A+B)+s(A+B)GF+s(A+B)s(A+B)讀圖要點(diǎn)：①點(diǎn)、線、區(qū)的含義②理解轉(zhuǎn)變溫度的含義：

s(A+B)=s(A+B)+lE③理解三相平衡線的含義：

ECD線lE(A+B)+s(A+B)+s(A+B)2023/2/26wB0.00.20.40.60.81.015001000s(C)+s(B)l(A+B)t/℃l(A+B)+s(B)E1500l(A+B)+s(A)Mg(A)Si(B)Mg