6.相平衡

物理化学相平衡，内容有相律、单组分体系的相图、三组分体系的相图及其应用、二组分体系的相图及其应用。

相平衡

• 相律
  • 相
    • 体系内部物理和化学性质完全均匀的 部分称为相。
      • 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）。
  • 相图
    • 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。
  • 凝聚态
    • s、l、g –常见的三种状态。 不同的晶形之间属于不同的相
  • 相变化时的能量关系
  • 相稳定存在的条件
    • 对纯净物而言，在定温定压下，化学势越 低越稳定
  • 两相平衡的普遍规律
    • 1
    • 2
  • 自由度
    • 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
  • 独立组分数
  • 相律
    • 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，可用上式表示。
• 2 单组分体系的相图
  • 基本概念
    • 相点
      • 表示某个相状态（如相态、组成、温度等）的点称为相点。
    • 物系点
      • 相图中表示体系总状态的点称为物系点。
    • 单组分体系的相数与自由度
  • 水的相图
• *三组分体系的相图及其应用
  • 三组分体系相图类型
    • 当Φ=1，恒压
      • 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Φ=1，且恒温又恒压
      • 常用等边三角形坐标表示法，两个自由度均为组成变化。
  • 等边三角形坐标
    • 等边三角形上，沿 反时针方向标出三个顶点，三个顶点表示纯组分A，B 和C，三条边上的点表示 相应两个组分的质量分数。三角形内任一点都代表三 组分体系。
  • 部分互溶的三液体体系
• 二组分体系的相图及其应用
  • 具有低共熔点的凝聚体系
    • 热分析法和步冷曲线
    • 图上有4个相区，有三条多相平衡曲线，有三个特殊点
    • 物系点移动法分析相图
    • 杠杆规则
      • 杠杆规则表示多组分系统两相平衡时，两相的数量之比与两相组成、系统组成之间的关系。
  • 生成化合物的二组分凝聚系统相图
    • 稳定化合物
    • 不稳定化合物
    • 完全互溶固溶体的相图
    • 固态部分互溶系统
    • 双液系气-液平衡相图
      • T-x图
      • 蒸馏（或精馏）原理 简单蒸馏
        • 简单蒸馏只能把双液系中的A和B粗略分开。
        • 精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。
      • 相互溶解度
        • 部分互溶的双液系
        • 具有最低会溶温度
        • 同时具有最高、最低会溶温度
        • 不具有会溶温度
      • 完全不互溶的双液系
        • 不互溶双液系的特点
          • 如果A，B两种液体彼此互溶程度极小，以致可忽略不计。则A与B共存时，各组分的蒸气压与单独存在时一样，液面上的总蒸气压等于两纯组分饱和蒸气压之和。