物理化学：5-3 二组分固-液体系平衡相图

1、ECAB%(w/w) 气液固t/5.5 二组分固二组分固-液体系平衡相图液体系平衡相图 只有固体和液体存在的体系称为只有固体和液体存在的体系称为“凝聚体系凝聚体系”。压力对凝聚体系相的状态影响较小。压力对凝聚体系相的状态影响较小。 通常在标准压力下，讨论相平衡时温度和组成的通常在标准压力下，讨论相平衡时温度和组成的关系。关系。 2 1 -3 1 * 图由相律：xTfKf一、简单低共熔相图简单低共熔相图简单低共熔物相图的绘制方法有两种：简单低共熔物相图的绘制方法有两种：热分析法热分析法和和溶解度法溶解度法(一一)热分析法绘制相图热分析法绘制相图 热分析法就是观测体系在缓慢冷却或加热过程中温度随时

2、热分析法就是观测体系在缓慢冷却或加热过程中温度随时间的变化情况来判断体系有无相变化的发生。间的变化情况来判断体系有无相变化的发生。 如果体系内不发生相变，则温度随时间的变化是均匀的。如果体系内不发生相变，则温度随时间的变化是均匀的。 当体系发生了相变，由于在相变过程中总伴随着热效应，当体系发生了相变，由于在相变过程中总伴随着热效应，温度随时间的曲线将出现温度随时间的曲线将出现转折点或水平线段转折点或水平线段。 这类曲线称为这类曲线称为“步冷曲线步冷曲线”。 这种方法称为热分析法。这种方法称为热分析法。 热分析法绘制相图热分析法绘制相图(1) (2) (3) (4) (5)AACCDEGFFHH

3、ECdBiCd Bi步冷曲线与相图步冷曲线与相图BiCd(二二)溶解度法绘制相图溶解度法绘制相图温度/ (NH4)2SO4 %(w/w)固相温度/ (NH4)2SO4 %(w/w)固相-5.5516.7冰4044.8硫酸铵-1128.6冰5045.8硫酸铵-1837.5冰6046.8硫酸铵-19.138.4冰+硫酸铵7047.8硫酸铵硫酸铵041.4硫酸铵8048.8硫酸铵1042.2硫酸铵9049.8硫酸铵2043.0硫酸铵10050.8硫酸铵3043.8硫酸铵108.951.8硫酸铵表表4-6 H2O-(NH4)2SO4体系的固液相平衡数据体系的固液相平衡数据水水-盐体系相图一般用溶解度法

4、绘制。盐体系相图一般用溶解度法绘制。 100806040200-10-20-30 0.20.40.60.8424SO)(NHwH2O(NH4)2SO4水水-硫酸铵相图硫酸铵相图E盐的溶解盐的溶解度曲线度曲线水的冰水的冰点下降点下降线线(NH4)2SO4 +溶液溶液 =2溶液溶液 =1冰+溶液溶液固体固体f=2-1+1=2f=2-2+1=1f=2-3+1=0f=2-2+1=1o sRyx低共熔混合物获取较低冷冻温度低共熔混合物获取较低冷冻温度冷却结晶法分离提纯粗无机盐冷却结晶法分离提纯粗无机盐(三三)低共熔相图应用低共熔相图应用1 利用熔点检查样品纯度；利用熔点检查样品纯度；混合熔点法混合熔点法

5、2 结晶与蒸馏的综合利用。结晶与蒸馏的综合利用。P 152t/ECAB%(w/w) 气气液液二、二、 有化合物生成的固有化合物生成的固-液体系相图液体系相图200250300350400450CuCl(A)FeCl3(B)ABE1E2熔化物熔化物,单相单相(l)l+ABl+Bl+ABl+AA+ABAB+BC1.形形成成稳稳定定化化合合物物的的相相图图仍然有仍然有 K=2稳定化合物与相合熔点稳定化合物与相合熔点此相图可看作左右两个相图的简单拼合此相图可看作左右两个相图的简单拼合 生成不稳定化合物的相图生成不稳定化合物的相图不稳定化合物不稳定化合物加热时加热时,在熔点以下就发生分解在熔点以下就发生

6、分解,形形成一新固相和一个组成与化合物不同的液相成一新固相和一个组成与化合物不同的液相.因为形成的液相的组成与化合物的组成不同因为形成的液相的组成与化合物的组成不同,故故称此化合物为称此化合物为“具有具有不相合熔点不相合熔点”的化合物的化合物.这种分解反应称为这种分解反应称为“转熔反应转熔反应”.(固固)=(固固)+(液相熔融液液相熔融液)液相液相液相液相+NaNa+Na2KK+Na2KNa2K +液液 K +液液Na2K K Na aabbcc 上图中上图中,加热到点时发生加热到点时发生转熔反应转熔反应,分解成纯分解成纯Na和组成为的熔液和组成为的熔液 转熔反应为转熔反应为: Na2K=Na

7、+S三、三、 有固溶体生成的固有固溶体生成的固-液体系相图液体系相图 固溶体固溶体:两组分在固态和液态时能彼此以任意比两组分在固态和液态时能彼此以任意比例完全互溶例完全互溶. 根据两组分在固相中的互溶程度的不同根据两组分在固相中的互溶程度的不同,可分成可分成“完全互溶完全互溶”和和“部分互溶部分互溶”等等. (一一)固相完全互溶体系的相图固相完全互溶体系的相图ttlsMF液相液相固相固相温度温度(oC)WSbBiSb217630t(oC)timeBi-Sb体系的相图和步冷曲线体系的相图和步冷曲线相区、两相线相区、两相线根据相律根据相律: f=2-2+1=1,压力恒定时压力恒定时,体系的自由度是体系的自由度是而不是而不是,因此这类相图上因此这类相图上.91.5oC72oC72oC236oC217oC255oCd-香芹香芹(酮酮)肟肟l-香芹香芹(酮酮)肟肟HgBr2HgI2具有最高共熔点的相图具有最高共熔点的相图具有最低共熔点的相图具有最低共熔点的相图液相液相液相液相固相固相固相固相l=sl=sl=sl=s 和和l-g的的T-x-y相图一样相图一样，这类相图上也会出现最高点这类相图上也会出现最高点和最低点和最低点.(二二)固相部分互溶