二組分固液系統(tǒng)課件

1、第五節(jié)二組分固-液系統(tǒng)相圖將只有固體和液體存在的系統(tǒng)稱為“凝聚系統(tǒng)”，壓力對(duì)凝聚系統(tǒng)相的狀態(tài)影響較小，1atm下相的狀態(tài)與平衡壓力下所得的結(jié)果沒有多大區(qū)別，所以通常在標(biāo)準(zhǔn)恒定壓力下，討論相平衡時(shí)溫度和組成的關(guān)系。兩組分的相圖很多,我們只討論基本類型.二組分固-液系統(tǒng) 具有簡(jiǎn)單低共熔物相圖的繪制方法有兩種溶解度法（水-鹽系統(tǒng)相圖）和熱分析法(稱步冷曲線法)一、簡(jiǎn)單低共熔相圖(1) (2) (3) (4) (5)AACCDEGFFHHNME =1;熔化物 =2; Cd+熔化物 =2; Bi+熔化物 =2; Cd+Bi步冷曲線與相圖一、簡(jiǎn)單低共熔相圖1. 熱分析法繪制相圖水-鹽系統(tǒng)相圖一般用溶解度法

2、繪制,下圖是水-硫酸銨相圖,就是用溶解度法繪制的.一、簡(jiǎn)單低共熔相圖2. 溶解度法繪制相圖水-硫酸銨相圖一、簡(jiǎn)單低共熔相圖2. 溶解度法繪制相圖鹽的溶解度曲線水的冰點(diǎn)線(NH4)2SO4 +溶液 =2溶液 =1冰+溶液Ice+ (NH4)2SO4 f=2-1+1=2f=2-2+1=1f=2-3+1=0f=2-2+1=1E100806040200-10-20-30H2O(NH4)2SO40.20.40.60.8某些鹽和水的最低共熔點(diǎn)一、簡(jiǎn)單低共熔相圖2. 溶解度法繪制相圖鹽最低共熔點(diǎn)oC共熔物組成wt%NaClNaBrNaIKClKBrKI(NH4)2SO4MgSO4Na2SO4KNO3CaCl

3、2FeCl3-21.1-28.0-31.5-10.7-12.6-23.0-18.3-3.9-1.1-3.0-55-550. 2330. 4030. 3900.1970. 3130. 5230. 3980. 1650. 03480. 1120. 2990.331200250300350400450CuCl(A)FeCl3(B)ABE1E2熔化物,單相(l)l+ABl+Bl+ABl+AA+ABAB+BC二、有化合物生成的固-液系統(tǒng)1. 生成穩(wěn)定化合物相圖可看作左右兩個(gè)相圖的簡(jiǎn)單拼合二、有化合物生成的固-液系統(tǒng)1. 生成穩(wěn)定化合物200250300350400450CuCl(A)FeCl3(B)AB

4、E1E2熔化物,單相(l)l+ABl+Bl+ABl+AA+ABAB+BCH2O-Mn(NO3)235.5oC25.8oC23.5oC-36oC二、有化合物生成的固-液系統(tǒng)1. 生成穩(wěn)定化合物BW3+溶液 , =2,f=2-2+1=1溶液 =1 f=2-1+1=2冰+溶液f=2-2+1=1BW6+液BW3+液BW6+lE1E20.20.40.60.8H2OMn(NO3)2403020100-10-20-30-40BW6BW3此相圖可看作左右兩個(gè)相圖的簡(jiǎn)單拼合二、有化合物生成的固-液系統(tǒng)1. 生成穩(wěn)定化合物E1E20.20.40.60.8H2OMn(NO3)2403020100-10-20-30-

5、40BW6BW3制備含水鹽的步驟:制備Mn(NO3)26H2O的合理步驟:(1) 濃縮在之間(40.5%64.6%);(2) 溫度最低可降至-36oC制備Mn(NO3)2H2O的合理步驟:(1) 濃縮在濃度E2之間;(2) 溫度不可低于23.5oC,否則會(huì)同時(shí)有 Mn(NO3)26H2O和Mn(NO3)2H2O生成二、有化合物生成的固-液系統(tǒng)1. 生成穩(wěn)定化合物E1E20.20.40.60.8H2OMn(NO3)2BW6BW3液相液相+NaNa+Na2KK+Na2KNa2K +液K +液Na2K K Na 化合物加熱時(shí),在熔點(diǎn)以下就發(fā)生分解,形成一新固相和一個(gè)組成與化合物不同的液相.aaccb

6、b2. 生成不穩(wěn)定化合物二、有化合物生成的固-液系統(tǒng)因?yàn)樾纬傻囊合嗟慕M成與化合物的組成不同,故稱此化合物為“具有不相合熔點(diǎn)”的化合物.這種分解反應(yīng)稱為“轉(zhuǎn)熔反應(yīng)”. =+ 上圖中,加熱到點(diǎn)時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)熔反應(yīng),分解成純Na和組成為的熔液,它們的量符合杠桿規(guī)則.2. 生成不穩(wěn)定化合物二、有化合物生成的固-液系統(tǒng)轉(zhuǎn)熔反應(yīng)為: Na2K=Na+SGCEHGCEHGPM具有“不相使熔點(diǎn)”的相圖是由穩(wěn)定化合物的相圖演化而來(lái),隨著的溶點(diǎn)不斷升高,的凝固點(diǎn)降低曲線不再和化合物的凝固點(diǎn)降低曲線相交,直接跨過(guò)點(diǎn)交于點(diǎn),結(jié)果點(diǎn)消失了.2. 生成不穩(wěn)定化合物二、有化合物生成的固-液系統(tǒng)H2O-NaI相圖:形成不至一種穩(wěn)定

7、化合物2. 生成不穩(wěn)定化合物二、有化合物生成的固-液系統(tǒng)100806040200-20-400.20.40.60.8H2O(W)NaI(B)NaI +溶液 =2; f=1溶液 =1 f=2冰+溶液E水的冰點(diǎn)線f=0; =3-13.5oC液+BW2 =2; f=1BW2+BBW5+BW2f=0; =3液+BW5120H2O+BW5HG-31.5oC三、有固溶體生成的相圖固溶體: 兩組分在固態(tài)和液態(tài)時(shí)能彼此以任意比例互溶而不生成化合物.根據(jù)兩組分在固相中的互溶程度的不同,可將“固溶體”分成“完全互溶”和“部分互溶”等.ttlsMF液相固相溫度(oC)WSbBiSb217630t(oC)timeBi

8、-Sb系統(tǒng)的相圖和步冷曲線三、有固溶體生成的相圖1. 固相完全互溶的相圖根據(jù)相律: f=2-2+1=1,壓力恒定時(shí),系統(tǒng)的自由度是而不是,因此這類相圖上步冷曲線無(wú)平臺(tái).保持固相和液相的平衡較為困難,需要兩個(gè)條件:(1)保持固相和液相的充分接觸;(2),擴(kuò)散,析出,降溫速度要充分的慢.“擴(kuò)散退火”:將固相加熱到接近熔化溫度,保持相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，讓各組分在固相中充分?jǐn)U散,以保證固相中組成一致.和l-g的T-x-y相圖一樣這類相圖上也會(huì)出現(xiàn)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)處.三、有固溶體生成的相圖1. 固相完全互溶的相圖具有最高共熔點(diǎn)的相圖具有最低共熔點(diǎn)的相圖在共熔點(diǎn)時(shí),步冷曲線上出現(xiàn)水平線段.d-香芹(酮)肟91.5oC72oC72oCl-香芹(酮)肟液相固相l(xiāng)=sl=s236oC217oC255oCHgBrHgI2液相固相l(xiāng)=sl=s三、有固溶體生成的相圖1. 固相完全互溶的相圖liquit+l+l +ABCDEmntpppmtKNO3TlNO3E點(diǎn):三相點(diǎn),熔化液和(組成為C)及(組成為D)固溶體三相.CED線上可用杠桿規(guī)則:三、有固溶體生