【教学课件】第五章相平衡(第三部分).ppt

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1、第五章第五章 相平衡相平衡(第三部分第三部分)第四节第四节 二组分固液相图二组分固液相图类比液气相图，假设液相类比液气相图，假设液相全浓度完全互溶始终一相全浓度完全互溶始终一相（一）二组分液态混合物生成固相情况（一）二组分液态混合物生成固相情况生成化合物，生成化合物，一个固相一个固相 晶体晶体-晶格点阵晶格点阵-晶胞单元晶胞单元-空间周期性无限排列空间周期性无限排列 完全有序完全有序 -原子晶体原子晶体(不同的金属原子不同的金属原子)-离子晶体离子晶体(不同的阳离子、阴离子不同的阳离子、阴离子)-分子晶体分子晶体(不同的分子不同的分子)分散系，分散系，二个组分，二个固相二个组分，二个固相 固溶

2、体固溶体(固态溶液固态溶液)一个相一个相 晶格点阵水平的混合晶格点阵水平的混合但不形成完全周期性的晶胞但不形成完全周期性的晶胞 无序无序 通常溶质的原子、分子或离子进入溶剂晶格，通常溶质的原子、分子或离子进入溶剂晶格，仍保持溶剂晶格形状仍保持溶剂晶格形状 （一）二组分液态混合物生成固相情况（一）二组分液态混合物生成固相情况固溶体的类型固溶体的类型根据溶质原子、离子或分子在溶剂晶格中所处的位置根据溶质原子、离子或分子在溶剂晶格中所处的位置可将固溶体分为三种类型：可将固溶体分为三种类型：1.置换固溶体：置换固溶体：溶质原子、离子或分子代替了一部分溶剂原子、离子或分子占溶质原子、离子或分子代替了一部

3、分溶剂原子、离子或分子占据溶剂晶格某些格点位置而形成固溶体。据溶剂晶格某些格点位置而形成固溶体。2.间隙固溶体：间隙固溶体：溶质原子、离子或分子嵌入溶剂格点之间的空间形成的固溶体溶质原子、离子或分子嵌入溶剂格点之间的空间形成的固溶体3.缺位固溶体：缺位固溶体：晶格格点有些为溶质原子、离子或分子，有些是溶剂原子、离晶格格点有些为溶质原子、离子或分子，有些是溶剂原子、离子或分子，还有些出现空位。子或分子，还有些出现空位。完全无限互溶固溶体完全无限互溶固溶体置换固溶体置换固溶体溶质溶剂晶格结构相同，晶格常数相差不大溶质溶剂晶格结构相同，晶格常数相差不大具有相同的原子或离子、分子构成（相同的分子式）具

4、有相同的原子或离子、分子构成（相同的分子式）熔点相差不远熔点相差不远(相互作用相似相互作用相似)和粒子大小相差不大和粒子大小相差不大金属类金属类 Ag-Au Au-Pt Cu-Pt氧化物类氧化物类 MgO-NiO Al2O3-Cr2O3 融盐类融盐类 AgCl-NaCl1.固溶体与化合物差别固溶体与化合物差别:没有一个晶胞可以周期性无限排列形成晶体没有一个晶胞可以周期性无限排列形成晶体无序无序2.固溶体与分散系差别固溶体与分散系差别:宏观上无论多小，都是均匀一致的宏观上无论多小，都是均匀一致的分子水平、晶格点阵水平的均匀和一致分子水平、晶格点阵水平的均匀和一致3.生成均匀固溶体晶体生成均匀固溶

5、体晶体:缓慢结晶、多次退火，反复结晶熔融，充分缓慢结晶、多次退火，反复结晶熔融，充分扩散，最终形成高度混乱无序的固态溶液扩散，最终形成高度混乱无序的固态溶液（二）二组分固液相图（二）二组分固液相图 p一定一定,f*=3-F F 单单相区相区,f*=2,温度和温度和浓浓度一定范度一定范围围自由自由变变化化 两相平衡区两相平衡区,f*=1,温度温度-浓浓度一定关系度一定关系,若温度若温度变变化，化，浓浓度也随之度也随之变变化化 三相共存三相共存,f*=0,温度和温度和浓浓度确定度确定 例如：若二组分在熔融态混溶为溶液，但固态互不相例如：若二组分在熔融态混溶为溶液，但固态互不相溶，当两种晶体都结晶析

6、出并与液相共存时，或者两溶，当两种晶体都结晶析出并与液相共存时，或者两个固相一旦出现熔融态时：个固相一旦出现熔融态时：F=3,F=3,f*=0,此时温度固定、此时温度固定、液相浓度固定，该温度称为低共熔点液相浓度固定，该温度称为低共熔点(凝固点降低凝固点降低)一、简单的低共熔二元相图及绘制一、简单的低共熔二元相图及绘制1.热分析法：热分析法：将体系缓慢而均匀的冷却或加热将体系缓慢而均匀的冷却或加热如果体系没有发生相的变化（热容变化很小）如果体系没有发生相的变化（热容变化很小）那么温度随时间的改变是均匀的那么温度随时间的改变是均匀的如果体系有相变发生（相变热及各相组成引起热容变化）如果体系有相变

7、发生（相变热及各相组成引起热容变化）这时温度随时间改变就会出现变化这时温度随时间改变就会出现变化步冷曲线：熔融状态缓慢冷却温度步冷曲线：熔融状态缓慢冷却温度-时间曲线时间曲线 结合相律，绘制相图结合相律，绘制相图w wB2.溶解度法（水溶解度法（水-盐体系）盐体系）测不同温度下溶液的浓度与相应的固相组成测不同温度下溶液的浓度与相应的固相组成 饱和溶液：饱和溶液：固相盐固相盐+溶液溶液 F F=2,f*=1,溶液的浓度溶液的浓度T一定关系一定关系 有冰析出时有冰析出时F F=3,f*=0,T与浓度具有固定值与浓度具有固定值 非饱和溶液：降温，冰先析出，非饱和溶液：降温，冰先析出，F F=2,f*

8、=1 浓度升高，饱和，开始有盐析出浓度升高，饱和，开始有盐析出F F=3,f*=0 3.形成稳定化合物形成稳定化合物A+B=AB 若若A:B=1:1,组分组分C=1 若若 A or B 过量过量,C=2过量过量B与与A混合，由混合，由AB和未反应的和未反应的B组成，组成，B与与AB形成共熔物形成共熔物 过量过量A与与B混合，由混合，由AB和未反应的和未反应的A组成，组成，A与与AB形成共熔物形成共熔物 多种化合物，根据过量判断成分，二元简单低共熔相图组合合并多种化合物，根据过量判断成分，二元简单低共熔相图组合合并 4.不稳定化合物不稳定化合物 生成化合物不稳定，生成化合物不稳定，发生分解；发生

9、分解；分解温度称为分解温度称为异成份熔点，异成份熔点，或转熔温度；或转熔温度；该化合物只在低于该化合物只在低于该温度时存在。该温度时存在。Na+l(2)(1)(3)5.固相发生变化或晶型发生转变的相图固相发生变化或晶型发生转变的相图二、固液都是完全互溶的相图二、固液都是完全互溶的相图区域熔炼区域熔炼类似精馏类似精馏三、固相部分互溶三、固相部分互溶三、固相部分互溶三、固相部分互溶第五节第五节 三组分系统相图三组分系统相图f=5-F,-F,T,p一定一定,f*=3-F F，F F=1，f*=2,F F=2，f*=1，F F=3，f*=0一一.等边三角形坐标表示法等边三角形坐标表示法顶点，纯顶点，纯

10、 A B C边，边，AB BC AC 二组分二组分内部一点代表三组分体系内部一点代表三组分体系逆时针方向逆时针方向点与浓度点与浓度(w wA,w wB,w wc)一一对应一一对应w wA+w wB+w wc=1(w w表示质量分表示质量分数数)1.1.等含量规则等含量规则 平行于三角形某一边的直平行于三角形某一边的直线上所有的点，含有该边所线上所有的点，含有该边所对顶角组分的浓度都相同。对顶角组分的浓度都相同。2.2.等比例规则等比例规则 由某一顶角向对边作直线，该直线上的点所含另外两个由某一顶角向对边作直线，该直线上的点所含另外两个顶角组分的浓度比例相同。顶角组分的浓度比例相同。GH3.3.

11、杠杆规则杠杆规则 两个三组分系统两个三组分系统M、N混合，新系统的点混合，新系统的点O在在MN之间连线上，之间连线上，且满足且满足mM|MO|=mN|NO|重心规则：多个系统混合重心规则：多个系统混合4.4.背向规则背向规则 一个三组分液相系统一个三组分液相系统S,A结晶析出，则所余液相组成在结晶析出，则所余液相组成在AS延长线上，延长线上，B与与C的浓度比例保持不变，到的浓度比例保持不变，到b点，所析出点，所析出A A晶晶体质量体质量mA与剩余溶液质量与剩余溶液质量mb之比之比二、部分互溶三液系二、部分互溶三液系二、部分互溶三液系二、部分互溶三液系二、部分互溶三液系二、部分互溶三液系三、简单水盐系统三、简单水盐系统四、简单低共熔三组分系统四、简单低共熔三组分系统