相图和相图化学(五).ppt

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1、2.6相图及相图化学1相：物质所处的特定状态。不同相之间有明显的界面分开，该界面称为相界面。在一定的外界条件下，物质的某种状态能量最低，它就是热力学平衡相。有时，两个或两个以上的相可以同时共存，把平衡相的界限用图表示出来，这就是相图。相图通常是以组分、温度和压力为变量绘制的。相图是研究一个多组分（或单组分）多相体系的平衡状态随温度、压力、组分浓度等变化而改变的规律。2一、相律P—相数C—独立组分数F—自由度2—温度和压力,影响系统平衡的外界因素。相律对实验制作相图具有重要的指导意义。相律是描述系统的组元数、相数和

2、自由度间关系的法则，其中最基本的是吉布斯相律，其通式如下：3相数：系统中所含相的数目p=1，单相；p=2，二相；p=3，三相气体：一般是一个相。液体：视其混溶程度而定，可有1、2、3…相。固体：固体机械混合物中有几种物质就有几个相。固溶体：固态合金中，在一种元素的晶格结构中包含有其它元素的合金相称为固溶体，为一个相。自由度数：在温度、压力、组分浓度等可能影响系统平衡状态的变量中，可以在一定范围内改变而不会引起旧相消失新相产生的独立变量。如液态水，在一定温度和压力范围内可同时任意改变其温度、压力而仍能保持单相，这意

3、味着它有两个独立变量，故自由度f=２。4组分：系统中能被单独分离并能独立存在的化学均匀物质。(盐水溶液：NaCl、H2O组分，Na+、Cl-、H+、OH-不是组分）。独立组分数：确定一个平衡体系中的各相成分所需的最少组分数。组分数和独立组分数只有在特定的条件下，其含义才相同。系统中不发生化学反应，则独立组分数=组分数，系统中如果发生化学反应，独立组元数=组元数－化学反应数如：CaCO3加热分解，CaCO3=CaO+CO2，组分数=3，独立组分数=2。5相律应用举例：〔例1〕在700℃时的石墨、Fe、FeO与另一个

4、含有CO及CO2的气体混合，存在下列平衡：试问此混合平衡体系的自由度数为多少？〔解〕C＝5-2＝3p＝４（气体、石墨、Fe、FeO）∴f＝C－P＋1＝3–4+1＝06如果固溶体是由A物质溶解在B物质中形成的，一般将组分B称为溶剂（或主晶相、基质），将组分A称为溶质（或掺杂质点、杂质）。如果两种组分可以互溶，那么就将含量高的那种称为溶剂，含量低的称为溶质。固溶体1.定义固溶体是指一种组分因“溶解”了其它组分而形成的单相晶态固体。72.固溶体的基本特征:（1）固溶体中不同组分之间的互溶是在原子尺度上相互混合的。（2

5、）生成固溶体后，并不破坏主晶相原有的晶体结构，但是晶胞参数可能有少许改变，因此基本保持了主晶相的特性。（3）对于大部分固溶体系而言，都存在一定的固溶度（即杂质的溶解极限），这种固溶体称为有限固溶体或不连续固溶体；只有部分体系，两组分可以以任意比例互溶，这种固溶体称为无限固溶体或连续固溶体。（4）在固溶度范围之内，杂质含量可以改变，固溶体的结构不会变化，只有单相固溶体；当超出固溶极限后，就会有第2相存在，而不是单相固溶体了。8固溶体可以在晶体生长过程中生成、从溶液中或熔体中析晶时形成、金属冶炼过程中生成、以及烧结中

6、原子扩散而形成。生成固溶体的例子不胜枚举，如Al2O3晶体中溶入一定量Cr2O3生成了红宝石，可以用作饰品及激光器；少量锌溶解于铜中生成a黄铜。9固溶体和机械混合物的区别？?固溶体是以原子尺度相混合，是单相均匀的。机械混合物不是均匀的单相而是多相。固溶体和(化学计量)化合物的区别？?固溶体一定是多组分，A和B两组分形成固溶体时，A和B之间不存在确定的物质的量比值，而形成化学计量化合物AmBn时，A和B按确定的物质的量比值(m∶n)化合。固溶体的组成可改变，其性质也会随之而发生变化，而化学计量化合物，它的组成和性质

7、是一定的。103.固溶体的分类按溶质原子(或离子)在固溶体中的位置划分：置换型固溶体-溶质的质点进入主晶体中正常结点位置。例子：红宝石(Al2-yCry)O3，其中0＜y＜2间隙型固溶体-溶质的质点进入溶剂晶格的间隙位置。?例子：碳在铁中形成间隙型固溶体。11按溶质在主晶体中的溶解度(固溶度)划分：连续固溶体：溶质和主晶体可以按任意比例无限制地相互溶解。?例：Mg1-xNixO有限固溶体：溶质原子在主晶体中的溶解度是有限的。?例：MgO–CaO系统12端部固溶体：位于相图的端部，其成分范围包括纯组元，亦称初级固溶

8、体。中间固溶体：它位于相图中间，因而任一组元的浓度均大于0，小于100%，亦称二次固溶体。按固溶体在相图中的位置划分：134.连续固溶体的二元系统相图固相线以下相区为固溶体液态溶液与固溶体平衡的固液二相区液相线以上相区为高温熔体（1）没有最低及最高熔点型加入一种组分使熔点上升，而加入另一种组分使熔点降低。连续固溶体形成的相图称为匀晶相图，有三种类型：14相图由两条曲线将相