物化公式总结(傅献彩第五版)
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物理化学(第五版)
公式总结
傅献彩版
专业:化学
姓名:XXX
学号:XXX
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物化公式总结
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第五章相平衡
一、主要概念
组分数,自由度,相图,相点,露点,泡点,共熔点,(连)结线,三相线,步冷(冷却)曲线,低共熔混合物(固相完全不互溶)
二、重要定律与公式
本章主要要求掌握相律的使用条件和应用,单组分和双组分系统的各类典型相图特征、绘制方法和应用,利用杠杆规则进行有关计算。
1、相律: F = C - P + n , 其中:C=S-R-R’
(1) 强度因素T,p可变时n=2
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(2) 对单组分系统:C =1, F =3-P
(3) 对双组分系统:C =2,F =4-P ;应用于平面相图时恒温或恒压,F =3-P 。 Clapeyron 方程(任何纯物质的两相平衡):
m vap m vap V T H dT dp ∆∆=
(气-液),m
fus m fus V T H
dT dp ∆∆=(液-固) Clausius -Clapeyron 方程:2
ln RT H dT p d m
vap ∆=(Δvap H 与T 无关,气体参与,V 凝聚相体积忽略
)
2、相图
(1)相图:相态与T ,p ,x 的关系图,通常将有关的相变点联结而成。 (2)实验方法:实验主要是测定系统的相变点。常用如下四种方法得到。 对于气液平衡系统,常用方法蒸气压法和沸点法; 液固(凝聚)系统,通常用热分析法和溶解度法。
3、单组分系统的典型相图 对于单组分系统C =1,F =C -P +2=3-P 。当相数P =1时,自由度数F =2最大,即为双变量系统,通常绘制蒸气压-温度(p-T )相图,见下图。
p
T l
B
C A
O
s
g
C '
p
T
l
B
C
A O
s g
F
G
D
单斜硫p
T
液体硫B
C
A
O
正交硫
硫蒸气
(a) 正常相图 (b) 水的相图 (c) 硫的相图
图6-1 常见的单组分系统相图
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B A
p
x B (y B )
B A
p
x B (y B
)
B
A
p
x B (y B )
(a) 理想混合物 (b) 最大负偏差的混合物 (c) 最大正偏差的混合物
图6-2 二组分系统恒温下的典型气液p -x 相图
B
A
t
x B (y B
)
B
A
t
x B (y B
)B
A
t
x B (y B )
(a) 理想或偏差不大的混合物 (b) 具有最高恒沸点(大负偏差) (c) 具有最低恒沸点(大正偏差)
B
A
t
x
B
B
A
t
x B D
C
G
F
O
g
g + l g + l
l 1 + l 2
p = 常数l
B
A
t
x B (y B )
(d) 有最高会溶点的部分互溶系统 (e)有最高和最低会溶点的部分互溶系统 (f) 沸点与会溶点分离
精品
x B (y B )
B
A
t
x B (y B )
B
A
t
B
A
t
x B (y B )
(g) 液相部分互溶的典型系统 (h)液相有转沸点的部分互溶系统 (i) 液相完全不互溶的系统
图6-3 二组分系统恒压下的典型气液相图
(2)液-固系统相图: 通常忽略压力的影响而只考虑t -x 图。 简单的相图也可分为固相部分完全互溶(形成固溶体a ,b )、固相部分互溶(细分为有一低共溶点和有一转变温度的系统)、固相完全不互溶(形成低共熔混合物)、固相形成稳定化合物和固相形成不稳定化合物的相图,见下。液相完全互溶,固相完全互溶、固相部分互溶和完全不互溶的液固相图与液相完全互溶、部分互溶和完全不互溶的气液相图的形状相似,只不过在液固相图中的固态和液态在气液相图中变为液态和气态。
稳定化合物熔化时固相和液相组成相同,其相图见下图,相当于两个双组分系统A-C 和C-B 相图的组合。不稳定化合物加热到一定温度后分解成一种固体和溶液,溶液组成与化合物组成不同,典型为H 2O-NaCl 系统,见图。
x B B
A
t
x
B
B A
t
B
A
t
x B
(a) 固相部分互溶系统 (b) 固相有转溶点的部分互溶系统 (c) 固相完全不互溶的系统