物理化學(xué)第四章4.1相律

1、第四章 相平衡Phase equilibrium第四章 相平衡相變和相平衡：最常見的自然現(xiàn)象 蒸發(fā)凝結(jié)熔化凝固溶解結(jié)晶晶型轉(zhuǎn)變?nèi)苜|(zhì)分配相律：相平衡遵循的共同規(guī)則 相圖：系統(tǒng)在不同溫度，壓力，濃度時的狀態(tài)圖 應(yīng)用：分離提純 第一節(jié) 相律一. 相 相（phase）：系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的部分 相與相之間有明顯的分界面，性質(zhì)上有突變 氣體：通常為一個相 液體：完全互溶為一個相，不互溶，每個液層都是一個相 固體：不同物質(zhì)互溶為一個相，不互溶為多相，同一物質(zhì)不同晶型，為不同相 二. 物種數(shù)（S）和組分?jǐn)?shù)（K）關(guān)系：K=S-R-R物種數(shù)：平衡系統(tǒng)中，化學(xué)物質(zhì)的種數(shù) 組分?jǐn)?shù)：表示平衡系統(tǒng)各相組成

2、時，所需指定的最少物種數(shù) R獨立化學(xué)平衡數(shù) 例 H2(g)，O2(g)，H2O(g)系統(tǒng) 常溫混合，S=3 K=3 高溫點火，存在 S=3，R=1，K=2 二. 物種數(shù)（S）和組分?jǐn)?shù)（K）關(guān)系：K=S-R-R R獨立化學(xué) 例 平衡系統(tǒng) （1）COH2OCO2H2 由于 (1)+(2) = (3) R=2 (2)(3)二. 物種數(shù)（S）和組分?jǐn)?shù)（K）關(guān)系：K=S-R-R R獨立化學(xué) R獨立濃度限制條件 例 HI系統(tǒng) 低溫時S=1 K=1 高溫時2HI(g) = H2(g)+I2(g)S=3 R=1 H2:I2=1:1R=1 K=3-1-1=1 濃度限制條件只適用于同一個相 如CaCO3(s)=C

3、aO(s)+CO2(g)R= 0 三. 自由度 f變量：溫度、壓力、濃度等 如維持液態(tài)水不變，T、p都可在一定范圍內(nèi)變化，f=2自由度f ：不發(fā)生相變條件下，可以改變的獨立變量數(shù)四. 相律Gibbs1876年導(dǎo)出相律：推導(dǎo)：沒有S個物種，個相的平衡系統(tǒng) 溫度變量：T 1個 壓力變量：p 1個 濃度變量：S個 （1）同一相中，有1個不獨立，共個f = 總變量數(shù)-不獨立變量數(shù) = S+2 S( 1) R Rf = K +2 f = K + 2（2指T、p 變量）自由度隨組分?jǐn)?shù)而增加，隨相數(shù)而減少（3）化學(xué)平衡R，濃度限制R有1個不獨立，共S（-1 )（2）同一物種，其中不獨立的： = (S R R

4、 ) +2四. 相律Gibbs1876年導(dǎo)出相律：推導(dǎo)：沒有S個物種，個相的平衡系統(tǒng) f = K + 2（2指T、p 變量）自由度隨組分?jǐn)?shù)而增加，隨相數(shù)而減少相律其它形式 (1) 指定壓力或溫度 f* = K +1 T、p不變 f* = K (2) 考慮其他因素n（磁場、電場、重力場等） f = K +n 四. 相律解 (1) 相律 f*=K-+1 本題實質(zhì)是求最多有幾個相， f*=0時， 最大 K=20 = 2 +1 = 3。現(xiàn)有2相，最多含水鹽為1個 (2) f* = K +1 最少為1，f* = 2 例 Na2CO3與H2O可形成3種水合物： Na2CO3H2O Na2CO37 H2O Na2CO310 H2O (1