第四章相平衡和固相反应VIP免费

第四章 相平衡和固相反应 本章学习相平衡与固相反应的基本原理与方法；简单介绍有关相图的基本概念、类型等；着重讨论固相反应的基本知识。 4 .1 相律、相图、组分、自由度与平衡 物质的相态变化时自然界中普遍存在的过程。从广义角度上来分析物质的相态变化可以作为“化学变化”过程来处理，而多项反应的化学平衡也属于多相平衡。要学习相平衡，就要先学习其相关的常用术语。 体系中具有相同物理与化学性质的均匀部分的总和称为相。相与相之间有界面，越过此界面，性质就有突变，各相可以用机械方法加以分离。相和物质的数量多少无关，和物质是否连续无关，相有以下几种特征。 (1 ) 相可以是单质，也可以是几种物质的混合物。比如气体，无论是单一的一种气体，还是几种气体的混合物，都是单相；液体，除了不互溶的体系（如油与水）外，其他能够互溶构成均匀液相（如水与酒精）的都是单相；固体，不同固体以任何比例互相溶解而形成的固溶体也是一个相。但是如果两种液体或者两种固体互溶程度有限，当这两种液体或者两种固体互溶超过其互溶程度时，体系中就不是一个相而是两个相。 (2 ) 一种物质可以有几个相。例如在一定的温度与压力下，水与冰共存，其在物理上与化学上都是均匀的，但冰与水却存在着明显的分界线，所以即使其属于同一种物质，但由于物理状态不同，因此它们属于不同的相。同理，石墨与金刚石虽然都是由同一种元素组成的，但是由于其结构性质不同，且之间存在分界面，所以属于两个相。 (3 ) 固体机械混合物中有几种物质就有几个相。如石墨与铜粉混合在一起，尽管从肉眼看来很均匀，但却依然为两个相。 (4 ) 一个相可以连续成整体，也可以不连续。比如水和油的混合物，所有水的总和为一相。 4 .1 .1 相律 相律是研究相平衡关系的普遍规律，它是由吉布斯在1875-1878 年推导的，用来表述平衡体系中相数、独立组分数及自由度数间的关系，是一个重要的自然规律。 吉布斯用热力学定律作为平衡理论的基础，指出只有满足以下关系式，系统才能出现平衡： F=C-Φ +n (4-1) F：独立可变数的数目，即自由度； C：组分数即独立组元数； n：外界条件的个数； Φ ：系统平衡时存在的相数（一个体系中，所含物相的数目称为相数） 例：① CaCO3 在封闭体系中分解达平衡 CaCO3（S） CaO(S) +CO2(g) Φ =3 ② Cu—Au 合金，品格上达到了分子程度的均匀混合，Cu1-xAux 为单相（Φ =1）。但退火冷却至 ...