物理化学ppt 相平衡.pdf

第三章 引 言 ☆相平衡，是研究多相平衡体系的状态如何随温度、 压力、组成的变化的科学。 ☆相律:是多相体系中的相数、组分数与温度、压力、 组成等因素相互依存与变化的规律。是热力学平衡 体系普遍遵守的基本规律。 ☆相图:由于多相体系的变化比较复杂，用函数形式很 难表达，因而常用相图来表示。相图是根据实验得 到的数据，绘制出体系的状态与温度、压力、组成 间相互关系的几何图形。 •本章介绍单组分、二组分、三组分系统的基本相图. 2 第一节 基本概念 一、相 ☆相: 是体系中物理性质和化学性质完全均匀的部分。 相的数目叫“相数”，用符号“φ”来表示。只要存在， 不管量有多少。 1、气相：气体不论有多少种气体，体系只有一个相。 2、液相：因液体的互溶程度不同，可以是一个相或者 多相共存。 3 第一节 基本概念 3、固相：每一种固体都代表着一个相并与 它们的分散度无关，除非在固态时能形成固 熔体（固态溶液），则为一个相。同一种物 质若有不同的晶型（如石墨和金刚石等）， 每种晶型都是一个相。 石墨 金刚石 碳-60 4 第一节 基本概念 二、独立组分数 1、物种数：表示平衡体系中所含的化学物质数目 的量称为“物种数”，用符号S 表示。 2、独立组分数：足以确定平衡体系中所有各相组 成所需的最少物种数，称独立组分数或简称组分 数，用符号K 表示。 ☆ 组分数＝物种数－独立的化学平衡数－独立的 浓度限制条件，即:K ＝S －R －R’ 5 第一节 基本概念 例3-1如：用任意量的H (g)、I (g)和HI(g)组成的体系中， 2 2 物种数S=3， ☆若它们之间不发生化学反应，要想确定该体系的组成， 这三种物质加入多少均需知道；K=S=3 ☆若存在下列平衡：H (g)+ I (g)= 2HI(g) 2 2 则有一平衡常数可使一个物种不独立，R=1 • K=S-1=2 ☆若氢气和碘蒸气按一定比例加入，则又将有一个物种 不独立，R’=1 • 则K=3-1-1=1 6 第一节 基本概念 三、自由度数 一个平衡体系中，在不引起旧相消失或新相产生 的条件下，有限范围内可以任意改变的可变因素的数目， 称为自由度f 。通常的可变因素是温度，压强，浓度等。 四、相律 要描述多相平衡体系的状态，需要指定独立变量 的总数目，也就是自由度数是多少？求自由度的方法是 找出描述体系状态的总变数数目，由于这些变数间存在 相互制约的关系式，因此每有一个关系式则变数就相应 减少一个，这样自由度数应为决定体系相态的变量总数 减去变量间的关系式数，即： 自由度数= 总变量数- 变量间的关系式数