内蒙古科技大学：《基础化学》课程教学课件（物理化学讲稿）第六章 相平衡

物理化学电子教案一第六章 相平衡 4 1873 pe 1673M T/K 熔化物1（单相） 常化物L(单相) 673 1473 C+L H A+L 1273 A+L 573 E E/B+L 1073 -F N C+L A+E C+E C+L + C+ES B+E8 873 A+C 473 C+E B+E 0 0.2 0.4C0.6 0.8 1.0 0.2 0.4 c0.6 0.8 10 CuCI(A) XFeCb FeCl3(B) CaF2(A) CaClz(B) 形成稳定化合物的相图 形成不稳定化合物的相图 4上一内容 >下一内容 ◇回主目录 ←返回 2009-6-2

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2009-6-2 物理化学电子教案— 第六章

第六章 相平衡 6.1 相律 6.2 杠杆规则 6.3 单组分体系的相图 6.4 二组分理想混合物气-液平衡图 6.5 二组分真实混合物气-液平衡图 6.7 二组分液态部分互溶系统 6.8 二组分固态不互溶系统 6.9 二组分固态互溶系统 6.10 二组分化合物系统 6.11 三组分液-液平衡系统 4上一内容 ·下一内容 ◇回主目录 ←返回 2009-6-2

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2009-6-2 6.1 相律 6.2 杠杆规则 6.3 单组分体系的相图 6.4 二组分理想混合物气-液平衡图 6.5 二组分真实混合物气-液平衡图 6.7 二组分液态部分互溶系统 6.8 二组分固态不互溶系统 第六章 相平衡 6.9 二组分固态互溶系统 6.10 二组分化合物系统 6.11 三组分液-液平衡系统

引信 相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。 研究多相体系的平衡在化学、化工的科研和生产中 有重要的意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、 提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。 相图(phase diagram) 表达多相体系的状态如何 随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图 形，称为相图。 上一内容 下一内容 ◇回主目录 ←返回 2009-6-2

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2009-6-2 引言 相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。 研究多相体系的平衡在化学、化工的科研和生产中 有重要的意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、 提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。 相图（phase diagram） 表达多相体系的状态如何 随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图 形，称为相图

引言 相(phase) 体系内部物理和化学性质完全均匀 的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显 的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。 体系中相的总数称为相数，用F表示。 气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。 液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三 相共存。 固体，一般有一种固体便有一个相。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) 上一内容 ·下一内容 ◇回主目录 ←返回 2009-6-2

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2009-6-2 引言 相（phase） 体系内部物理和化学性质完全均匀 的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显 的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。 体系中相的总数称为相数，用 F 表示。 气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。 液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三 相共存。 固体，一般有一种固体便有一个相。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）

6.1相律 自由度(degrees of freedom) 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∫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， f°=f-1 指定了压力和温度，“=f-2 4上一内容 下一内容 ◇回主目录 ←返回 2009-6-2

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2009-6-2 6.1 相律 自由度（degrees of freedom） 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， * f 1 f * f  2 f ** f 

多相体系平衡的一般条件 在一个封闭的多相体系中，相与相之间可以有热 的交换、功的传递和物质的交流。对具有F个相体系 的热力学平衡，实际上包含了如下四个平衡条件： (1)热平衡条件：设体系有o,B,F个相，达到平衡 时，各相具有相同温度 Ta=TB=.=TF (2)压力平衡条件：达到平衡时各相的压力相等 p=pB=.=p 4上一内容 下一内容 ◇回主目录 ←返回 2009-6-2

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2009-6-2 (1)热平衡条件：设体系有F个相，达到平衡 时，各相具有相同温度 T T T     F 多相体系平衡的一般条件 在一个封闭的多相体系中，相与相之间可以有热 的交换、功的传递和物质的交流。对具有F 个相体系 的热力学平衡，实际上包含了如下四个平衡条件： p p p      F (2)压力平衡条件：达到平衡时各相的压力相等

多相体系平衡的一般条件 (3)相平衡条件：1 任一物质B在各相中的化学 势相等，相变达到平衡 咯=唱=.=哈 (4) 化学平衡条件：化学变化达到平衡 令'a4e=0 4上一内容 下一内容 ◇回主目录 ←返回 2009-6-2

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2009-6-2 多相体系平衡的一般条件 B B B  0 （4） 化学平衡条件：化学变化达到平衡 B B B  F （3） 相平衡条件： 任一物质B在各相中的化学 势相等，相变达到平衡

6.1相律 独立组分数(umber of independent component)) 定义： C-S-R-R 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。它的数值等于 体系中所有物种数S减去体系中独立的化学平衡数 R,再减去各物种间的浓度限制条件R'。 4上一内容 ·下一内容 ◇回主目录 ←返回 2009-6-2

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2009-6-2 6.1 相律 独立组分数（number of independent component） ' 定义： C S R R    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。它的数值等于 体系中所有物种数 S 减去体系中独立的化学平衡数 R，再减去各物种间的浓度限制条件R

6.1相律 相律(phase rule) f+F=C+2 FC-1)+2-C(F-1)=C-F+2 相律是相平衡体系中揭示相数F,独立组分数C和 自由度f之间关系的规律，可用上式表示。式中2 通常指T,p两个变量。相律最早由Gibbst提出，所以 又称为Gibbs7相律。如果除T,p外，还受其它力场影 响，则2改用n表示，即： f+F=C+n 4上一内容 下一内容 ◇回主目录 ←返回 2009-6-2

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2009-6-2 6.1 相律 相律（phase rule） f C F  2 相律是相平衡体系中揭示相数F ，独立组分数C和 自由度 f 之间关系的规律，可用上式表示。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： f C n F   •f=F(C-1)+2-C(F-1)=C-F+2

6.2 杠杆规则 。 表示多组分系统两相平衡时，两相的量与相组成和系统 组成的关系。 系统的组成相当于杠杆的支点，两相的组成相当于杠杆 的两个力点。两相的量或质量相当于作用于杠杆两端的 力。相当于二力平衡。两组分多相系统相当于力矩平衡 WB(C) WB wB(β) 八 m(） m() 4上一内容 ·下一内容 ◇回主目录 ←返回 2009-6-2

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2009-6-2 6.2 杠杆规则 • 表示多组分系统两相平衡时，两相的量与相组成和系统 组成的关系。 • 系统的组成相当于杠杆的支点，两相的组成相当于杠杆 的两个力点。两相的量或质量相当于作用于杠杆两端的 力。相当于二力平衡。两组分多相系统相当于力矩平衡 w wB B wB m m