水盐体系相图及其应用4剖析.ppt
《水盐体系相图及其应用4剖析.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水盐体系相图及其应用4剖析.ppt(80页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第四章第四章 四元水盐体系相图四元水盐体系相图第一节第一节 图形表示法图形表示法第二节第二节 相图的绘制和认识相图的绘制和认识第三节第三节 过程向量法及其应用过程向量法及其应用第四节第四节 等温蒸发过程分析及含水量界限点的确定等温蒸发过程分析及含水量界限点的确定第五节第五节 系统平衡状态的确定系统平衡状态的确定第六节第六节 交互四元体系相图交互四元体系相图第一节第一节 图形表示法图形表示法一、分类一、分类1.1.简单四元体系:简单四元体系:由具有一种共同离子的三种盐和水由具有一种共同离子的三种盐和水组成组成,例如,例如,NaNa+/Cl/Cl-、SOSO4 42-2-、HCOHCO3 3-H
2、H2 2O O体系体系或或KCl-NaCl-MgClKCl-NaCl-MgCl2 2-H-H2 2O O体系。体系。2.2.交互四元体系:交互四元体系:由两种正离子和两种负离子加水组由两种正离子和两种负离子加水组成成、例如,、例如,K K+、NaNa+/SO/SO4 42-2-、ClCl-H H2 2O O体系。由于体系。由于离子之间发生复分解反应,所以又称为四元相互离子之间发生复分解反应,所以又称为四元相互体系。体系。第一节第一节 图形表示法图形表示法二、二、相律特征相律特征 由于组分数为由于组分数为4 4,故四元水盐体系相律公式为,故四元水盐体系相律公式为 F=4-P+1=5-PF=4-P
3、+1=5-P 等温相律公式为等温相律公式为 :F=C-P=4-PF=C-P=4-P 相数相数恒压下自由恒压下自由度度恒温、恒压下恒温、恒压下自由度自由度1 14 43 32 23 32 23 32 21 14 41 10 05 50 0 体系的最大相数为体系的最大相数为5 5,即四个,即四个固相一个液相。固相一个液相。自由度数最大为自由度数最大为4 4(相数最小(相数最小为为1 1)。即使在等温时,自由)。即使在等温时,自由度数最大也为度数最大也为3 3,即,即四元等温四元等温图是立体图图是立体图。第一节第一节 图形表示法图形表示法三、组分间的关系三、组分间的关系 1.1.简单四元体系中包含了
4、简单四元体系中包含了三个二元水盐体系三个二元水盐体系:A-WA-W、B-W B-W、C-WC-W;三个盐盐体三个盐盐体系系:C-BC-B、A-BA-B、A-CA-C。包。包含了含了四个三元体系四个三元体系,其中,其中三个水盐体系:三个水盐体系:A-B-WA-B-W、A-C-WA-C-W、B-C-WB-C-W;一个盐盐;一个盐盐三元体系三元体系A-B-CA-B-C。W WA AB BC C第一节第一节 图形表示法图形表示法三、组分间的关系三、组分间的关系 2.2.交互四元体系中包含交互四元体系中包含了了八个二元体系八个二元体系,其中,其中四个水盐体系:四个水盐体系:AX-WAX-W、BY-WBY
5、-W、AY-WAY-W、BX-WBX-W;四;四个盐盐体系:个盐盐体系:AX-BXAX-BX、AX-AYAX-AY、BX-BYBX-BY、AY-BYAY-BY。包含包含五个三元体系五个三元体系,其,其中四个水盐体系:中四个水盐体系:AX-AX-BX-WBX-W、AX-AY-WAX-AY-W、BX-BY-BX-BY-W W、AY-BY-WAY-BY-W,一个盐盐,一个盐盐体系:体系:AX-BYAX-BY或或BX-AYBX-AY。W第一节第一节 图形表示法图形表示法三、组分间的关系三、组分间的关系 交互四元体系中的两种盐之间会发生交互反应:交互四元体系中的两种盐之间会发生交互反应:交互反应有两个特
6、点:交互反应有两个特点:(1)四个盐中只有三个是独立的;四个盐中只有三个是独立的;(2)复分解反应是按等摩尔原则进行的。复分解反应是按等摩尔原则进行的。第一节第一节 图形表示法图形表示法四、四、干基三角形和干基正方形干基三角形和干基正方形1 1干基三角形(干基三角形(简单四元体系简单四元体系)由于简单四元体系干盐间彼此由于简单四元体系干盐间彼此独立,三种盐各成为一个组分,独立,三种盐各成为一个组分,因此可采取三角形来表达,将因此可采取三角形来表达,将舍去水后的三个盐舍去水后的三个盐A A、B B、C C置于置于三角形的三个顶点上,这个三三角形的三个顶点上,这个三角形叫做干基三角形,角形叫做干基
7、三角形,它是以它是以三个干盐之和为三个干盐之和为100100作基准的,作基准的,常用的是常用的是100100克干盐,用克干盐,用g/100g g/100g S S表示,表示,第一节第一节 图形表示法图形表示法四、干基三角形和干基正方形四、干基三角形和干基正方形1 1干基三角形干基三角形水合物及复盐如何在三角形中表示?水合物及复盐如何在三角形中表示?要根据其化学式来求要根据其化学式来求g/100g S g/100g S 值。值。例如:例如:MgClMgCl2 212H12H2 2O O中,含中,含MgClMgCl2 2100100,含,含水为水为227.1227.1;光卤石;光卤石KClKClM
8、gClMgCl2 26H6H2 2O O中,中,含含KCl43.92KCl43.92,MgClMgCl2 256.0856.08,H H2 2O63.67O63.67。人造光卤石标在干基三角形图上,为人造光卤石标在干基三角形图上,为M M点。点。成成 分分KClKClMgClMgCl2 2NaClNaClH H2 2O O总干盐总干盐计算结果计算结果g/100g Sg/100g S36.536.550.250.213.313.365.065.0100100第一节第一节 图形表示法图形表示法四、干基三角形和干基正方形四、干基三角形和干基正方形2 2干基正方形(干基正方形(交互四元体系交互四元体系
9、)(1)(1)各盐分子式必须按等摩尔的反应各盐分子式必须按等摩尔的反应式书写。式书写。(2)(2)反应式同一边的两种盐必须放在反应式同一边的两种盐必须放在正方形的对角线上。对角线上正方形的对角线上。对角线上的两个盐称为盐对。的两个盐称为盐对。从离子角度看干基正方形,可从离子角度看干基正方形,可发现正方形的四条边实质上代发现正方形的四条边实质上代表了交互四元体系中正负离子表了交互四元体系中正负离子的含量多少,可分别用横坐标、的含量多少,可分别用横坐标、纵坐标表示。干基正方形是用纵坐标表示。干基正方形是用来标绘交互四元体系的,来标绘交互四元体系的,系统系统点的标绘必须采用耶涅克指数点的标绘必须采用
10、耶涅克指数。C2040608020406080DABAY(Na2SO4)BY(MgSO4)AX(Na2Cl2)BX(MgCl2)A-Na22+Y-SO42-B+Mg2+X+Cl22-MG4-2干基正方形干基正方形第一节第一节 图形表示法图形表示法四、干基三角形和干基正方形四、干基三角形和干基正方形3 3耶涅克指数耶涅克指数 干基正方形是以干基正方形是以100mol100mol总干盐为基准总干盐为基准。反映相对于反映相对于100mol100mol总干盐或总正(负)离子各为总干盐或总正(负)离子各为100mol100mol的各种盐的各种盐或离子的摩尔百分数,也称为或离子的摩尔百分数,也称为耶涅克(
11、耶涅克(J Jneckernecker)指数)指数。用符号。用符号J J表示。表示。J J值可按其定义计算,步骤如下:值可按其定义计算,步骤如下:例出一定量的系统(如例出一定量的系统(如100g100g或或1L1L溶液)中各组分的质量;溶液)中各组分的质量;查出各组分的分子量,其中的单价盐要加倍,指分子式和分子量;查出各组分的分子量,其中的单价盐要加倍,指分子式和分子量;算出各组分的摩尔数;算出各组分的摩尔数;求出除水之外的各盐的总摩尔数,并以求出除水之外的各盐的总摩尔数,并以100mol100mol总干盐为基准,求出各总干盐为基准,求出各盐及水的摩尔百分数即为盐及水的摩尔百分数即为J J值;
12、值;按各盐的按各盐的J J值标于干基正方形上,水的值标于干基正方形上,水的J J值标于水图上。值标于水图上。第一节第一节 图形表示法图形表示法四、干基三角形和干基正方形四、干基三角形和干基正方形3 3耶涅克指数耶涅克指数 (1 1)复盐、水合盐的)复盐、水合盐的J J值求取值求取 例例4-14-1求白钠镁矾求白钠镁矾NaNa2 2SOSO4 4MgSOMgSO4 44H4H2 2O O的的J J值,值,并标于干基正方形上。并标于干基正方形上。解:可用复盐中各物质的摩尔数(解:可用复盐中各物质的摩尔数(n n)之比来求,)之比来求,即即其中总干盐为其中总干盐为1 11 12mol2mol,故组成
13、白钠镁矾各盐及水的,故组成白钠镁矾各盐及水的J J值值显然为显然为NaNa2 2SOSO4 45050,MgSOMgSO4 45050,H H2 2O200O200标于图标于图4-24-2中的中的G G点。点。C2040608020406080DABAY(Na2SO4)BY(MgSO4)AX(Na2Cl2)BX(MgCl2)A-Na22+Y-SO42-B+Mg2+X+Cl22-MG4-2干基正方形干基正方形第一节第一节 图形表示法图形表示法四、干基三角形和干基正方形四、干基三角形和干基正方形3 3耶涅克指数耶涅克指数 (2 2)某一组成点的)某一组成点的J J值求取值求取 例例4-24-2求含
14、求含NaNa2 2ClCl2 249.3449.34,MgSOMgSO4 430.5830.58,MgClMgCl2 25.095.09,H H2 2O 14.99O 14.99(皆为质量百分数)的混合物的各盐及水的(皆为质量百分数)的混合物的各盐及水的J J值。值。解:解:将有关计算列出如下:将有关计算列出如下:组组分分Na2Cl2MgSO4MgCl2H2O总总干干盐盐100g总总物物质质的克数的克数49.3430.585.0914.99组组分的分子量分的分子量116.9120.495.2118.02100g系系统统中的摩中的摩尔尔数数0.4220.2540.0530.8320.729J值值
15、57.8934.847.27114.1第一节第一节 图形表示法图形表示法四、干基三角形和干基正方形四、干基三角形和干基正方形3 3耶涅克指数耶涅克指数 (3)离子的)离子的J值求取(离子浓度)值求取(离子浓度)如将上述体系组成用离子组成表示,则如将上述体系组成用离子组成表示,则 为为0.422 为为0.254+0.053=0.307 为为0.422+0.053=0.475 为为0.254总正离子量总负离子量总正离子量总负离子量0.4220.3070.4750.2540.729则各离子的耶涅克指数为则各离子的耶涅克指数为 ,。为图为图42中的中的M点。点。第一节第一节 图形表示法图形表示法四、干
16、基三角形和干基正方形四、干基三角形和干基正方形3 3耶涅克指数耶涅克指数(4 4)M MC C值的求取值的求取 M MC C主要用于计算固相的质量。主要用于计算固相的质量。某固相的克数某固相的克数=该固相的该固相的M MC C该固相离子摩尔数该固相离子摩尔数 M MC C值可以由该固相各组成部分的值可以由该固相各组成部分的J J值求出,它等于组成该固相各组值求出,它等于组成该固相各组成部分的分子量乘以各自的成部分的分子量乘以各自的J J值后求和再除以值后求和再除以100100而得。而得。例例4-34-3求复盐求复盐K K2 2SOSO4 4 MgSOMgSO4 4 6H6H2 2O O的换算系
17、数的换算系数M MC C值。值。解:解:第一节第一节 图形表示法图形表示法五、五、等温立体坐标图等温立体坐标图(C)图图 简单四元相互系统的图形表示法简单四元相互系统的图形表示法 (a)正四面体表示法;()正四面体表示法;(b)正四面无底锥体表示法;()正四面无底锥体表示法;(c)三棱柱体表示法)三棱柱体表示法 (a)ACBABC(b)BAC第一节第一节 图形表示法图形表示法五、五、等温立体坐标图等温立体坐标图(a)(b)(C)图图 交互四元相互系统的图形表示法交互四元相互系统的图形表示法 (a)正四面锥体表示法;()正四面锥体表示法;(b)正四面无底锥体表示法;()正四面无底锥体表示法;(c
18、)四棱柱体表示法)四棱柱体表示法 第一节第一节 图形表示法图形表示法五、等温立体坐标图五、等温立体坐标图1 1棱锥形棱锥形正四面体正四面体(1 1)组分与几何关系)组分与几何关系 正四面体正四面体WABCWABC可以用来表示简单四可以用来表示简单四元体系(见图元体系(见图4-34-3),),W W表示水,表示水,A A、B B、C C表示三种盐,六条棱表示简单表示三种盐,六条棱表示简单四元体系包含的六个二元体系,其四元体系包含的六个二元体系,其中三个水盐的,三个盐盐的,正四中三个水盐的,三个盐盐的,正四面体的三个侧面表示三个水盐体系,面体的三个侧面表示三个水盐体系,底面三角形表示一个盐盐三元体
19、系。底面三角形表示一个盐盐三元体系。第一节第一节 图形表示法图形表示法五、等温立体坐标图五、等温立体坐标图1 1棱锥形棱锥形正四面体正四面体(2 2)几何性质:正四面体下述的五个几何性质)几何性质:正四面体下述的五个几何性质l四面体内任一点向四面体的四个面分别引垂线四面体内任一点向四面体的四个面分别引垂线h hA A、h hB B、h hC C、h hW W。即。即a%+b%+c%+wa%+b%+c%+w%=100%=100%。l四面体内任一点,分别作与四面体各面平行的截面,则四四面体内任一点,分别作与四面体各面平行的截面,则四个截面在棱上截出的线段长个截面在棱上截出的线段长l lA A、l
20、lB B、l lC C、l lW W之和等于棱长之和等于棱长L L,即,即l lA A+l+lB B+l+lC C+l+lW W=L=L。l与四面体某一平面平行的截面上,含有与此面相对与四面体某一平面平行的截面上,含有与此面相对顶点组分的百分含量恒定。顶点组分的百分含量恒定。l过两组分形成的棱所作的平面上,含另外二组分比过两组分形成的棱所作的平面上,含另外二组分比例恒定。例恒定。l过四面体的任一顶点所引射线上的点,含另外三组过四面体的任一顶点所引射线上的点,含另外三组分的比例恒定。如图中分的比例恒定。如图中WDWD射线上的各点所含射线上的各点所含A A、B B、C C三组分的比例不变。三组分的
21、比例不变。第一节第一节 图形表示法图形表示法五、等温立体坐标图五、等温立体坐标图1 1棱锥形棱锥形正四面体正四面体(3 3)点的确定)点的确定 确定系统点在坐标上的位置时,可根据正四面体性质(确定系统点在坐标上的位置时,可根据正四面体性质(1 1)用等高法,)用等高法,或根据性质(或根据性质(2 2)用截面法。但最方便的是使用向量和法,如图)用截面法。但最方便的是使用向量和法,如图4-44-4中的三个首尾相接的箭头所示。中的三个首尾相接的箭头所示。第一节第一节 图形表示法图形表示法五、等温立体坐标图五、等温立体坐标图2 2正四棱锥正四棱锥(1 1)组分与几何关系)组分与几何关系 交互四元体系可
22、用正八面体的一半交互四元体系可用正八面体的一半表示。锥顶表示水,底面正方形底表示。锥顶表示水,底面正方形底四个顶点为四个顶点为AXAX、BYBY、AYAY、BXBX四种盐。四种盐。按干基正方形规定的位置摆放,四按干基正方形规定的位置摆放,四条棱线表示四个二元水盐体系,四条棱线表示四个二元水盐体系,四条边线表示四个盐盐二元体系,四条边线表示四个盐盐二元体系,四个正三角形表示四个三元水盐体系,个正三角形表示四个三元水盐体系,底面正方形表示三元交互盐盐体系,底面正方形表示三元交互盐盐体系,正四棱锥内部的点才代表真正的四正四棱锥内部的点才代表真正的四元水盐体系的点。元水盐体系的点。第一节第一节 图形表
23、示法图形表示法五、等温立体坐标图五、等温立体坐标图2 2正四棱锥正四棱锥(3 3)点的确定)点的确定 系统点的标绘也可以采用向量系统点的标绘也可以采用向量加合法。由于同一系统点可加合法。由于同一系统点可以用二组(每组三个盐)不以用二组(每组三个盐)不同的独立盐及水表示,故同同的独立盐及水表示,故同一系统可以处在正四棱锥分一系统可以处在正四棱锥分成的两组三棱锥中的一个三成的两组三棱锥中的一个三棱锥内,但在四棱锥内是同棱锥内,但在四棱锥内是同一个点,反之亦然,见图一个点,反之亦然,见图4-54-5。也可以采用截面法。也可以采用截面法。第一节第一节 图形表示法图形表示法五、等温立体坐标图五、等温立体
24、坐标图3 3棱柱形坐标棱柱形坐标 正三棱柱表示简单四元体系,可用干基百分组成。正四棱柱表正三棱柱表示简单四元体系,可用干基百分组成。正四棱柱表示交互四元体系,组成必须用示交互四元体系,组成必须用J J值表示。值表示。第一节第一节 图形表示法图形表示法六、等温立体图的解剖六、等温立体图的解剖1 1简单四元体系立体图的解剖图简单四元体系立体图的解剖图1 1)空间曲面)空间曲面单固相饱和溶液面单固相饱和溶液面 空间曲面都表示一个盐的饱和溶液空间曲面都表示一个盐的饱和溶液面,称为该盐的溶解度曲面。一般面,称为该盐的溶解度曲面。一般都是凸面。都是凸面。A AE E1 1EEEE3 3表示表示A A盐的溶
25、解度曲面;盐的溶解度曲面;B BE E1 1EEEE2 2表示表示B B盐的溶解度曲面;盐的溶解度曲面;C CE E2 2EEEE3 3表示表示C C盐的溶解度曲面。盐的溶解度曲面。F=C-P=4-2=2F=C-P=4-2=2BE2ABCCAE3E1EW第一节第一节 图形表示法图形表示法六、等温立体图的解剖六、等温立体图的解剖1 1简单四元体系立体图的解剖图简单四元体系立体图的解剖图2 2)空间曲线)空间曲线双固相共饱溶液双固相共饱溶液 两个空间曲面相交曲线,表示两个空间曲面相交曲线,表示对两个固相共饱的溶液,简单四元对两个固相共饱的溶液,简单四元体系中有三条。体系中有三条。E E1 1E E
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 体系 相图 及其 应用 剖析
限制150内