相平衡热力学Ilmj

2.0 相平衡热力学研究的内容和方法
2.0.3 单组分系统相平衡热力学 单组分系统相平衡热力学是把热力学原理应用于解决 纯物质有关相平衡的规律。主要是两相平衡的平衡条件和 平衡时温度、压力的关系。 表征纯物质的相平衡时温度、压力间关系的方程是克 拉佩龙方程。它是将热力学原理应用于解决各类平衡问题 的典范。
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2.0 相平衡热力学研究的内容和方法
2.0.1 相平衡热力学(thermodynamic of phase equilibrium)
相平衡热力学: 用热力学原理研究多相系统中有关 相变化方向和限度的规律。 研究多相系统的平衡在化学、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
它体现出各种相平衡系统所具有的共性，根据相律可 以确定： • 对相平衡系统有影响的因素有几个。 Baidu Nhomakorabea 在一定条件下相平衡系统中最多可以有几个相共存 等。 它只能作定性的描述，而不能给出具体的数目。
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研究方法: 解析法和图解法
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2.0 相平衡热力学研究的内容和方法
2.0.2 相律(phase rule)
相律：研究相平衡系统所遵守的共同规律。 研究多相平衡系统中，相数、独立组分数与描述该平 衡系统的变数之间的关系。
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2.1 相 律
I 相 律
2. 状态与强度状态 状态(state)：各相的广度性质和强度性质共同确定的状态。 强度状态(intensive state)：仅由各相强度性质所确定的状 态。 例：某指定温度、压力下的1kg水和10 kg水属不同状态，但 都属于同一强度状态。 3.影响系统状态的广度变量和强度变量 影响系统状态的量：各相的n，T， p，xB (或wB)； 影响系统强度状态的量：各相的T， p， xB (或wB)。仅 为强度变量。
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2.0 相平衡热力学研究的内容和方法
多组分系统相平衡热力学是用多组分系统热力学原理 解决有关混合物或溶液的相平衡问题。有关混合物或溶液 的相平衡规律有亨利定律和拉乌尔定律以及稀溶液的依数 性规律。之后，路易斯又引入逸度和活度的概念，为处理 多组分真实系统的相平衡和化学平衡问题铺平了道路。
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基本要求
1. 了解相、组分数和自由度的意义 2. 掌握相律及其应用 3. 掌握Clapeyron方程和Clausius-Clapeyron方程及其在单 组分系统两相平衡中的应用 4. 掌握拉乌尔定律和亨利定律及其应用 5. 掌握理想溶液的定义和通性 6. 理解活度及活度因子概念，掌握有关计算 7. 掌握各种物质的化学势表达式 8. 熟悉溶液浓度的各种表示法及其相互关系 9. 了解稀溶液的概念，掌握稀溶液的依数性和有关的计算
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2.0 相平衡热力学研究的内容和方法
2.0.4 多组分系统相平衡热力学 多组分系统的热力学性质，不仅为系统的温度、压力所 决定，还与系统的相组成有关。例如：多组分均相系统任 意广度性质可表示成：Z=f(T, p, nA, nB, …) 即对多组分均相系统，相对于纯组分均相系统为确定其 平衡状态必须增加组成变量。 吉布斯引入了化学势的概念，通过化学势把热力学原理 扩展到组成可变的多相、多组分系统，得到多相、多组分 系统的热力学基本方程，奠定了多组分系统热力学的基础， 为解决多组分系统相平衡问题以及化学平衡问题创造了条 件。
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I 相 律
2.1.1 基本概念 1. 相数(number of phase)Φ: 平衡时，系统中相的数目。 相的定义：系统中物理性质及化学性质完全均匀的部分。 相与相之间在指定条件下有明显的界面，越过界面时， 物理或化学性质会发生突变。 气相：一般情况下，只能形成一个相，Φ= 1。 液相：按互溶程度，可有一相、两相或三相共存， 1≤ Φ ≤3 固相：一般是一种固体一个相（固溶体除外），Φ=S固。 固溶体（solid solution)：体系中所含的不同种固体达到了 分子程度的均匀混合。一种固溶体是一个相。
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def
(2-1)
I 相 律
R’ 包括： (i) 当规定系统中部分物种只通过化学反应由另外物 种生成时，由此可能带来的同一相的组成关系； 如：仅由NH4HCO3 (s) 部分分解，建立如下反应平衡: NH4HCO3 (s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2 (g) 有 x(NH3) = x(H2O) = x(CO2 ) 则R’= 2 C = S - R – R’=4 -1-2=1 (ii) 当把电解质在溶液中的离子亦视为物种时，由电 中性条件带来的同一相的组成关系。 如：NaCl水溶液中，把Na+、Cl-、H+、OH-均视为物 种，则x(Na+) + x(H+) = x(Cl-) + x(OH-)
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I 相 律
4. 物种数和( 独立 )组分数 物种数(number of substance)S: 系统中存在的化学物 质数。不同聚集态的同一种化学物质只能算一个物种。 （独立）组分数(number of independent component)C: 足以表示平衡系统中各相组成所需要的 最少独立物种数。 C = S-R-R’ S: 物种数 R: 独立的化学反应计量式数目（独立的化学平衡数）； R’: 除一相中各物质的摩尔分数之和为1这个关系以外的不 同物种的组成间的独立关系数（独立的浓度关系数）。