物理化學(xué) 第四章 第五節(jié) 二組分固-液體系平衡相圖1

第五節(jié)、二組分液－固平衡體系液－固平衡相圖是另一類體系的相圖，由于壓力對凝聚相平衡的影響甚微，所以常忽略壓力的影響，這類體系的相律可以寫成f*=K-Φ+1。二組分固-液體系，可根據(jù)兩種組分互溶程度的不同分為（1）二組分在固態(tài)完全不互溶的體系，又稱為簡單低共熔體系；（2）固態(tài)部分互溶的體系；（3）固態(tài)完全互溶的體系。固-液平衡相圖的類型很多，有些圖形較為復(fù)雜，實際上它們是由若干基本類型的相圖構(gòu)成，所以只要掌握了各類相圖的基本特點，對于復(fù)雜相圖的分析就不難解決了。簡單的低共熔混合物（1）熱分析法繪制低共熔相圖基本原理：二組分體系，指定壓力不變，雙變量體系單變量體系無變量體系首先將二組分體系加熱熔化，記錄冷卻過程中溫度隨時間的變化曲線，即步冷曲線（coolingcurve）。當體系有新相凝聚，放出相變熱，步冷曲線的斜率改變。 ，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點； ，出現(xiàn)水平線段。據(jù)此在T-x圖上標出對應(yīng)的位置，得到低共熔T-x圖。Cd-Bi二元相圖的繪制1.首先標出純Bi和純Cd的熔點將100

Bi的試管加熱熔化，記錄步冷曲線，如a所示。在546K時出現(xiàn)水平線段，這時有Bi(s)出現(xiàn)，凝固熱抵消了自然散熱，體系溫度不變， 這時條件自由度 。當熔液全部凝固， ，溫度繼續(xù)下降。所以546K是Bi的熔點。同理，在步冷曲線e上，596K是純Cd的熔點。分別標在T-x圖上。Cd-Bi二元相圖的繪制Cd-Bi二元相圖的繪制2．

作含20

Cd，80

Bi的步冷曲線。將混合物加熱熔化，記錄步冷曲線如b所示。在C點，曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折，有Bi(s)析出，降溫速度變慢；至D點，Cd(s)也開始析出，溫度不變；Cd-Bi二元相圖的繪制2．

作含20

Cd，80

Bi的步冷曲線。至D’點，熔液全部凝結(jié)為Bi(s)和Cd(s)，溫度又開始下降；含70

Cd的步冷曲線d情況類似，只是轉(zhuǎn)折點F處先析出Cd(s)。將轉(zhuǎn)折點分別標在T-x圖上。Cd-Bi二元相圖的繪制Cd-Bi二元相圖的繪制3．作含40

Cd的步冷曲線將含40

Cd，60

Bi的體系加熱熔化，記錄步冷曲線如C所示。開始，溫度下降均勻，到達E點時，Bi(s)，Cd(s)同時析出，出現(xiàn)水平線段。當熔液全部凝固，溫度又繼續(xù)下降，將E點標在T-x圖上。Cd-Bi二元相圖的繪制Cd-Bi二元相圖的繪制4．完成Bi-CdT-x相圖將A,C,E點連接，得到Bi(s)與熔液兩相共存的液相組成線；將H,F,E點連接，得到Cd(s)與熔液兩相共存的液相組成線；將D,E,G點連接，得到Bi(s),Cd(s)與熔液共存的三相線；熔液的組成由E點表示。這樣就得到了Bi-Cd的T-x圖。Cd-Bi二元相圖的繪制Cd-Bi二元相圖的繪制Cd-Bi二元相圖的繪制圖上有4個相區(qū)：1.AEH線之上，熔液（l）單相區(qū)，2.ABE之內(nèi)，Bi(s)+l兩相區(qū)，3.HEM之內(nèi)，Cd(s)+l兩相區(qū)，4.BEM線以下，Bi(s)+Cd(s)兩相區(qū)，Cd-Bi二元相圖的繪制有三條多相平衡曲線1.ACE線，Bi(s)+l共存時，熔液組成線。2.HFE線，Cd(s)+l共存時，熔液組成線。3.BEM線，Bi(s)+Cd(s)+l三相平衡線，三個相的組成分別由B，E，M三個點表示。Cd-Bi二元相圖的繪制有三個特殊點：

A點，純Bi(s)的熔點

H點，純Cd(s)的熔點E點，Bi(s)+Cd(s)+l三相共存點。因為E點溫度均低于A點和H點的溫度，稱為低共熔點（eutecticpoint）。在該點析出的混合物稱為低共熔混合物（eutecticmixture）。它不是化合物，由兩相組成，只是混合得非常均勻。E點的溫度會隨外壓的改變而改變，在這T-x圖上，E點僅是某一壓力下的一個截點。簡單的低共熔混合物（2）溶解度法繪制水-鹽相圖以 體系為例，在不同溫度下測定鹽的溶解度，根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)，繪制出水-鹽的T-x圖。圖中有四個相區(qū)：LAN以上，溶液單相區(qū)LAB之內(nèi)，冰+溶液兩相區(qū)

NAC以上， 和溶液兩相區(qū)BAC線以下，冰與 兩相區(qū)簡單的低共熔混合物簡單的低共熔混合物