固-液二元体系相图二级相变.ppt
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1、固-液二元体系相图 二级相变,第四节 固-液二元体系相图 (solid-liqiud phase diagram),固-液凝聚体系的相图随压力的变化不大,一般情况下,可以不考虑压力的影响,故此类体系的相律可表达为: f*=K+1 =3 (1) 固-液二元相图可以用2维平面图表示. 当体系的自由度为零时,最大相数=3,故在二元相图中,最多可以有三相共存. 由(1)式可知,在等压条件下: 单相区: =1, f=2; 两相区: =2, f=1; 三相区: =3, f=0.,solid,l+s,A与B的Tx图: 上部为气体; 中部为液体; 下部为固体。,二元凝聚体系相图,主要介绍: 固相完全不互溶相图
2、; 固相部分互溶相图; 有化合物生成的相图; 不稳定化合物相图; 二元盐水体系相图等.,3,固相完全不互溶相图,1区:熔液,f=2 2区:A(s)+l;f=1 3区:B(s)+l;f=1 4区:A(s)+B(s);f=1 CED:三相线;f=0固体A,B和熔液E三相达平衡.,P点步冷曲线(见右图): PM 为直线,M点开始析出固体B,曲线斜率变慢,至N点体系呈三相平衡, f=0,曲线为平段,N 点以下为两固相平衡.,步 冷 曲 线,1. 定义: 当体系缓慢而均匀地冷却时,描绘体系温度随时间变化的曲线。,2. 特点 当有相变化发生时,温度随时间的变化速率将发生变化,出现转折或水平线。,步 冷 曲
3、 线,步冷曲线的绘制方法,1. 标明相区; 过起点作垂线,即表示体系物系点的变化。注意观察体系穿越了哪些相区及三相线; 当体系由一个相区进入另一个相区时步冷曲线将发生转折; 当体系遇到三相线时,在步冷曲线上将出现水平段;,步冷曲线,有化合物生成的二元合金相图,1区:熔液,f=2 2区:A(s)+l;f=1 3区:C(s)+l;f=1 4区:C(s)+l;f=1 5区:B(s)+l;f=1 6区:A(s)+C(s);f=1 7区:C(s)+B(s);f=1 DEF:三相线;f=0 A,C,熔液三相共存 HGI:三相线;f=0, C,B,熔液三相共存,液固相均完全互溶的相图,液相与固相均完全互溶的
4、两组分相图与双液系的相图相类似。 上方为液相; 下方为固相; 中间是两相区。,固相部分互溶的相图,固相部分互溶相图有帽形区存在。 在帽形区体系分为两相。如物系点P: 体系分为两个固相,其组成分别由E和F点表示。 此帽形区有一最高会熔温度。,固相部分互溶的相图的变化,5,有固溶体生成的相图,固溶体1: A中溶有少量的B, 此区域f=2 固溶体2: B中溶有少量的A, 此区域f=2 DEF: 三相线, 固溶体1,固溶体2, 组成为E的熔液三相共存, f=0.,6,有不稳定化合物生成的二元相图,C为不稳定化合物, 当温度升高至H点时, 化合物C将熔化 DEF: 三相线, 固体A, 固体C和熔液三相共
5、存, f=0 GHI: 三相线, 固体B, 固体C和熔液(组成为G)三相共存, f=0,7,含不稳定化合物二元相图形成的示意图,当二元体系中化合物的熔点与某一组分的熔点相差太大时, 则会形成含不稳定化合物的二元相图. 如图: 组分B的熔点逐步升高时, 以B为溶剂的溶液的凝固点下降曲线随着提高, 当曲线不与C的凝固点下降曲线相交时, 相图就会如下右图所示, 即为含不稳定化合物的二元相图.,二元盐水体系相图,1区:单相,熔液. 2区:两相,B(H2O)+l 3区:两相,C(A.H2O)+l; 4区:两相, C(A.H2O)+l; 5区:两相,A+l; 6区:两相,B+C; 7区:两相,A+C. 三
6、相线:DEF; GHJ,体系点为P,考察等温下蒸发,体系点将水平移动至Q的过程.,PI段:溶液与冰两相达平衡;,IM段:单相溶液,浓度不断增加;,MN段:溶液与含水盐达平衡;,NO段:含水盐与更浓溶液达平衡;,OK段:单相;溶液浓度不断增加;,KQ段:为两相区,纯盐A与其 饱和溶液达平衡;,Q点水分蒸发完全,体系为纯A.,phase diagram of two compounds (1),1区: 单相,熔液,f=2 2区: 两相,A2+l,f=1 3区: 两相,C+l 4区: 两相,B+l 5区: 两相,A2+C 6区: 两相,A1+C 7区: 两相,B+C,MN: 三相线,鳞石英,白硅石
7、与莫莱石达平衡 IED: 三相线,A2+C+l FGH: 三相线,B+C+l,phase diagram of two compounds (2),固 熔 体 ,熔液 l,+l,+C,C+l,Pb+l,C+Pb,C+l,三相线:C(s)l, f=0,三相线:C(s)Pb(s)l, f=0,phase diagram of two compounds (3),l,固溶体a,固溶体b,a+l,a+,b+l,三相线:l, f=0,phase diagram of two compounds (4),l,l1+l2,Zn+l,Zn+l,Bi+Zn,Bi+l,此两组分相图中有双液相出现, 图中帽形区为l
8、1和l2两液相达平衡的两相区, 两液相一为含Bi较多的溶液, 另一层是含Zn较多的液层.,三相线:Zn(s)l1l2, f=0,三相线:Bi(s)+Zn(s)l, f=0,phase diagram of two compounds (5),镉标准电池的镉汞电极中Cd的含量控制在5-14%之间, 在常温下, 由相图可知, 体系处于两相区. 故在一定温度下, Cg-Hg齐的成分不会收电极组成波动的影响,所以电极具有非常稳定的电极电动势, 也保证了标准电池的电动势的精度.,由步冷曲线绘制二元相图,例题:有二组分凝聚体系相图如下: (1)标出各区的相态和自由度; 列出图中的三相线和每条线的相态; (
9、2)画出x,y点的步冷曲线; (3)已知: A的固体热容比液体热容小5 J.K-1.mol-1, fusSm0(A)=30 J.K-1.mol-1, 最低共熔点温度时的溶液组成为xA=0.60, 按溶液标准态的规定1, 求最低共熔点时溶液中A的活度系数?,三相线:DEF: A(s)+C(s)+l(E), f=0 GHI: C(s)+B(s)+l(G), f=0,(3) 求A相变焓的函数表达式: A从固态到液态 H=CpdT=CpT+I= 5T+I 代入题给数据: H(610K)=TS=61030=18300 J.mol-1 解得: I=15250 J H=15250+5T J.mol-1 在正
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- 二元 体系 相图 二级相变
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