地球化学热力学10PPT课件

(Kfs)3And3SiO2 K2O2H2O 2Mus
(Mus)And5SiO2 K2O 2Kfs
(And)6SiO2 MusK2O 3KfsH2O
(Q)6And3Kfs5H2OK2O 5Mus
•
点、线、面数满足组合律：
点数：Ckk22 1
Cmn
m! (m n)!n!
线 数 ： C k k 2 1(k2（ k k 1 2))!!(k1)!
面数：Ckk2(k（ k22k)） !!k!
K 1 线 3， 面 3 K 2 线 4， 面 6 K 3 线 5， 面 1 0
2、Mory-schreinmakers 法则
K y d P S1 .2 3 1 06P a/K (5 0 .8 90) d T V
S i l d P S 2 .3 8 1 0 6P a/K ( 6 70) d T V
S i l dP S2.25106P a/K (660) dT V
P106Pa
(And )
Ky
Sil
(And )
( S i l ) And ( K y )
一、理论基础
• 1、相律 • Gibbs 相律 f=k-φ+2 • 几何图上多相平衡关系，由点、线、面关
系表示： • 双变区： K=φ • 单变线： φ=K+1 • 无变量点： φ=K+1
• K=1 面：φ=1 线：φ=2 点：φ=3
• K=2 面：φ=2 线：φ=3 点：φ=4
• K=3 面：φ=3 线：φ=4 点：φ=5
G 0 S d T V d P n id i
条件：体系中化学势都确定了，在P-T图中的斜 率
nidi 0
dP S dT V
当T、P恒定，A，B二组分体系中
nidi 0 nAdAnBdB0
d A nB
d B nA
o2
3FeCO31 2O 2Fe3O 43CO 2
d o2 3 6
• 特征：正常体系的化学组成图中，每种 矿物都有自己确定的成分点，并不出现 重合现象。
• 三组分体系的化学组成图为平面三角形
H 2O
A l2O 3
Al2Si2O5(OH)4 高岭石
SiO 2
X A l2O3
n A l2O3
n n n A l2 O 3
SiO 2
H 2O
1 5
X H 2O
n H 2O
O2
(Pyt)
F e2O3 F e3O 4
（ M ag)
F eS 2
F eS 2
(H em )
S2
Al2 SiO5
S298J/Kmol
V298m3106/mol
Sil 96.71 49.90
Ky 83.68 44.09
And 92.88 51.53
(Sil) And (Ky)And (And )Ky
KAlSi3O8
KAl3Si3O10(OH)2 S i O 2
XAl2SiO5
nAl2O3
n n Al2O3
SiO2
1 2
XKAlSi3O8
nAl2O3 n n Al2O3 SiO2
0.5 1 0.53 7
XKAl3Si3O 10(OH)2
nAl2O 3 n n Al2O 3 SiO2
1.51 4.5 3
•写出反应式并配平
(Pyt)
1 3Fe2O32Fe3O42O2
d O2 0 d S2
(M
ag
)
3 3Fe2O 32S22FeS22O 2
dO2 2 1.33 dS2 1.5
530
(H em )
F e 3 O 4 3 S 2 3 F e S 2 2 O 2 ddOS22
3 1.5 2
560
基本公理：当两个含有φ个相的双变组合 为1和2，如果在单变线一侧1比2稳定， 则在线的另一侧2比1稳定。
法则：
➢双变区组合在单变线一侧稳定，在另一 侧不稳定；
稳定 Mus+Q
不稳定
不稳定
➢在零变点附近稳定的双变组合只能处于 180度的扇形区内；
➢双变组合中包含α相在线的一侧稳定，则 不含α相的组合在线的另一侧稳定
§3-4 多相体系的几何分析方法 --拓扑相图
• 1916-1925年：荷兰科学家 schreinemakers • 1930年：Niggle 引入岩石界 • 1949年：Miyashiro 首次采用 • 1960年：美籍华人 任以安系统总结，应用到岩
石界
• 用途：在矿物岩石地球化学中，可以根据矿物 共生关系建立相图。
α
（α）
➢重叠法则：双变区中所夹单变线（包括 亚稳线）的缺失相在该区一定稳定。
（1） 2
3
（2）
1
（3）
• 标记： 如矿物相为1、2、3、4
[4] 1+2=3 [3] 1+4=2 [2] 1+4=3 [1] 2+3=4
3、单变线的斜率和计算
热力学中存在关系，平衡条件下有GibbsDuhem方程：
T /K
•二元系相图:由组合律计算应有4条单变线，6个双变区
A l2O 3
(And)
Al2 SiO5
(Kfs)
KAlSi3O8
KAl3Si3O10(OH)2 S i O 2
(Mus)
(Kfs) And SiO2 Mus (Mus) And SiO2 Kfs ( And )SiO2 Mus Kfs (Q ) And Kfs Mus
800
d co2 1
2
F e3O 4
Fe CO3
co2
RTlna
RTlnf
T P ln a ln a ln f ln f ln a T 或 ( 1 )
T
二、拓扑相图的建立
确定研究对象并明确体系 制作相关体系的化学组成图 由组合公式求出可能存在的化学反应关
系数目，并写出反应方程式 根据schreinemakers法则对反应进行标记 计算单变线斜率 根据法则确定线的相对位置
1、化学组成图的建立 • 单组分体系无图 • 二组分体系是一条线
如： A l2 S iO 5 ,S iO 2 ,K A lS i 3 O 8 ,K A l3 S i 3 O 1 0 ( O H )
K 2 O A l2 O 3 S iO 2 H 2 O
Al2O3SiO2
A l2O 3
Al2 SiO5
n n n A l2 O 3
SiO 2
H 2O
2 5
X SiO 2
来自百度文库
n SiO 2
n n n A l2 O 3
SiO 2
H 2O
2 5
2、相图的构筑
• 一元系相图
F e 3 O （ 4 M a g ) F e 2 O 3 ( H e m ) F e S 2 ( P y t )
C323线 ,C3 13面