三相图教学内容.ppt

《三相图教学内容.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、三相图液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。固体，一般有几种固体便有几个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。物种数：化学物质的数目，符号S。不同凝聚状态的同一种物质，S=1。独立组分数：在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成所需的最少独立物种数称为独立组分数。2.物种数和独立组分数对无化学反应的系统，组分数等于物种数。有化学反应的系统:组分数=物种数(S)-独立反应式数(R)-独立浓度限制条件(R')即C=S-R-R'。独立组分数不因考虑问题的方法不同

2、而变化，如NaCl水溶液，不考虑两者电离，C=S=2，考虑两者电离时，R=2，即两个电离式，R'=2，即[Na+]=[Cl-]，[H+]=[OH-]，故C=6-2-2=2。3.自由度自由度（degreesoffreedom）确定平衡体系的状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度，用字母f表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其它强度变量数称为条件自由度，用表示。例如：指定了压力，指定了压力和温度，相律相律（phaserule）相律是相平衡体系中揭示相数，独立组分数C和自由度f之间关系的规律，可用上

3、式表示。式中2通常指T，p两个变量。相律最早由Gibbs提出，所以又称为Gibbs相律。如果除T，p外，还受其它力场影响，则2改用n表示，即：若T、P恒定一个若T、P都恒定二、单组分体系的相图当单相双变量体系两相平衡单变量体系三相共存无变量体系单组分体系的自由度最多为2，双变量体系的相图可用平面图表示。单组分体系的相数与自由度水的相图三个单相区在三个单相区内，，温度和压力独立地有限度地变化不会引起相的改变。三条两相平衡线，压力与温度只能改变一个，指定了压力，则温度由体系自定。水的相图OA是气-液两相平衡线，即水的蒸气压曲线。它不能任意延长，终

4、止于临界点。临界点，这时气-液界面消失。高于临界温度，不能用加压的方法使气体液化。OB是气-固两相平衡线，即冰的升华曲线，理论上可延长至0K附近。OC是液-固两相平衡线，当C点延长至压力大于时，相图变得复杂，有不同结构的冰生成。水的相图OD是AO的延长线，是过冷水和水蒸气的介稳平衡线。因为在相同温度下，过冷水的蒸气压大于冰的蒸气压，所以OD线在OB线之上。过冷水处于不稳定状态，一旦有凝聚中心出现，就立即全部变成冰。O点是三相点（triplepoint），气-液-固三相共存，三相点的温度和压力皆由体系自定。H2O的三相点温度为273.16K，压

5、力为610.62Pa。三相点与冰点的区别三相点是物质自身的特性，不能加以改变，如H2O的三相点冰点是在大气压力下，水、冰、气三相共存。当大气压力为时，冰点温度为，改变外压，冰点也随之改变。三、三组分体系的相图及其应用三组分体系相图类型当，无法用三维空间表示相图。当，恒压，（或恒温，），用正三棱柱体表示，底面正三角形表示组成，柱高表示温度或压力。当，且恒温又恒压，，可用平面图形表示。常用等边三角形坐标表示法，两个自由度均为组成变化。因为浓度三角形CA=Bc=xaCB=Ca=xbCC=Ab=xcabcxxa+xb+xc=AB=BC=CA=100%

6、abc双线法2.浓度三角形规则1)等含量规则在平行于底边的任意一条线上，所有代表物系的点中，含顶角组分的质量分数相等。例如，M,N物系点，含C的质量分数相同。2)定比例规则在通过顶点C的任一条线上的体系，其中C的含量不同，但A和B的质量分数之比相等。3)通过顶点的任一条线上，离顶点越近，代表顶点组分的含量越多；越远，含量越少。例如，CD线上，D＇中含C多，D中含C少。4.杠杆规则：如果有两个三组分体系M和N合并成一新的体系，则新体系的组成一定在M与N的连线上。新体系的具体位置与M、N的相对量有关，可由杠杆规则决定。5）重心规则ABCEDFGH

7、由三个三组分体系D，E，F混合而成的新体系的物系点，落在这三点组成三角形的重心位置，即H点。先用杠杆规则求出D，E混合后新体系的物系点G，再用杠杆规则求G，F混合后的新体系物系点H，H即为DEF的重心。(一）部分互溶的三液体体系（1）有一对部分互溶体系醋酸（A）和氯仿（B）以及醋酸和水（C）都能无限混溶，但氯仿和水只能部分互溶。在它们组成的三组分体系相图上出现一个帽形区，在a和b之间，溶液分为两层，一层是在醋酸存在下，水在氯仿中的饱和液，如一系列a点所示；另一层是氯仿在水中的饱和液，如一系列b点所示。这对溶液称为共轭溶液。(一）部分互溶的三液

8、体体系在物系点为c的体系中加醋酸，物系点向A移动，到达时，对应的两相组成为和。由于醋酸在两层中含量不等，所以连结线不一定与底边平行。继续加醋酸，使B，C两组分互溶度