第五节 二组分固 -液系统相图
将只有固体和液体存在的系统称为“凝聚系统”，压力对凝聚系统相的状态影响较小,1atm下相的状态与平衡压力下所得的结果没有多大区别，所以通常在标准恒定压力下，讨论相平衡时温度和组成的关系。
两组分的相图很多,我们只讨论基本类型,
2 1
-3 1
图由相律：
xTf
Kf



二组分固 -液系统具有简单低共熔物相图的绘制方法有两种溶解度法（水 -盐系统相图）和热分析法 (称步冷曲线法 )
一、简单低共熔相图
(1) (2) (3) (4) (5)
A A
C C
D E G
F
F
H H
N ME
=1;熔化物
=2;
Cd+熔化物
=2;
Bi+熔化物
=2; Cd+Bi
步冷曲线与相图一、简单低共熔相图
1,热分析法绘制相图水 -盐系统相图一般用溶解度法绘制,下图是水 -硫酸铵相图,就是用溶解度法绘制的,
一、简单低共熔相图
2,溶解度法绘制相图水 -硫酸铵相图一、简单低共熔相图
2,溶解度法绘制相图盐的溶解度曲线水的冰点线
(NH4)2SO4 +溶液? =2
溶液? =1
冰 +溶液
Ice+ (NH4)2SO4
f=2-1+1=2
f=2-2+1=1
f=2-3+1=0
f=2-2+1=1
E
100
80
60
40
20
0
-10
-20
-30
H2O (NH4)2SO40.2 0.4 0.6 0.8
424 SO)( N Hw
某些盐和水的最低共熔点一、简单低共熔相图
2,溶解度法绘制相图盐 最低共熔点 oC 共熔物组成 wt%
NaCl
NaBr
NaI
KCl
KBr
KI
(NH4)2SO4
MgSO4
Na2SO4
KNO3
CaCl2
FeCl3
-21.1
-28.0
-31.5
-10.7
-12.6
-23.0
-18.3
-3.9
-1.1
-3.0
-55
-55
0,233
0,403
0.390
0.197
0,313
0,523
0,398
0,165
0,0348
0,112
0,299
0.331
200
250
300
350
400
450
CuCl(A) FeCl3(B)AB
E1
E2
熔化物,
单相 (l)
l+AB l+B
l+ABl+A
A+AB
AB+B
C
二、有化合物生成的固 -液系统
1,生成稳定化合物相图可看作左右两个相图的简单拼合二、有化合物生成的固 -液系统
1,生成稳定化合物
200
250
300
350
400
450
CuCl(A) FeCl3(B)AB
E1
E2
熔化物,
单相 (l)
l+AB l+B
l+ABl+A
A+AB
AB+B
C
H2O-Mn(NO3)2
35.5oC25.8oC
23.5oC
-36oC
二、有化合物生成的固 -液系统
1,生成稳定化合物
BW3+溶液,? =2,
f=2-
2+1=1
溶液? =1
f=2-1+1=2
冰 +溶液
f=2-2+1=1
BW6+液 BW3+液
BW6+l
E1
E2
23 )M n ( N Ow
0.2 0.4 0.6 0.8H2O Mn(NO3)2
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
BW6 BW3
此相图可看作左右两个相图的简单拼合二、有化合物生成的固 -液系统
1,生成稳定化合物
E1
E2
23 )M n ( N Ow
0.2 0.4 0.6 0.8H2O Mn(NO3)2
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
BW6 BW3
制备含水盐的步骤,
制备 Mn(NO3)2·6H2O的合理步骤,
(1) 浓缩在 Ｅ １ ~Ｅ ２ 之间
(40.5%~64.6%);
(2) 温度最低可降至 -36oC
制备 Mn(NO3)2·３ H2O的合理步骤,
(1) 浓缩在浓度 >E2之间 ;
(2) 温度不可低于 23.5oC,否则会同时有
Mn(NO3)2·6H2O和 Mn(NO3)2·３ H2O
生成二、有化合物生成的固 -液系统
1,生成稳定化合物
E1
E2
0.2 0.4 0.6 0.8H2O Mn(NO3)2
BW6 BW3
液相液相 +Na
Na+Na2K
K+Na2K
Na2K +液 K +液
Na2K K Na
ＳＴ
Ｇ
化合物加热时,在熔点以下就发生分解,形成一新固相和一个组成与化合物不同的液相,
a a
c
cb b
2,生成不稳定化合物二、有化合物生成的固 -液系统因为形成的液相的组成与化合物的组成不同,故称此化合物为,具有不相合熔点” 的化合物,这种分解反应称为,转熔反应”,
Ｃ ２ =Ｃ １ +Ｓ
上图中,加热到Ｇ点时发生转熔反应,分解成纯 Na和组成为Ｓ
的熔液,它们的量符合杠杆规则,
GT
GS
W
W?
S
Na
2,生成不稳定化合物二、有化合物生成的固 -液系统转熔反应为,Na2K=Na+S
G
C
E
H
G
C
E
H
G
P
M
具有“不相使熔点”的相图是由稳定化合物的相图演化而来,
随着Ｂ的溶点不断升高,Ｂ的凝固点降低曲线ＥＨ不再和化合物的凝固点降低曲线ＣＥ相交,直接跨过Ｃ点交于Ｇ点,结果Ｅ
点消失了,
2,生成不稳定化合物二、有化合物生成的固 -液系统
H2O-NaI相图,形成不至一种稳定化合物
2,生成不稳定化合物二、有化合物生成的固 -液系统
100
80
60
40
20
0
-20
-40
0.2 0.4 0.6 0.8
/%N a Iw
H2O(W) NaI(B)
NaI +溶液
=2; f=1
溶液? =1
f=2
冰 +溶液 E
水的冰点线
f=0;? =3
-
13.5oC
液 +BW2
=2; f=1 BW2+B
BW5+BW2
f=0;? =3
液 +BW5
120
H2O+BW5
H
G
-31.5oC
三、有固溶体生成的相图固溶体,
两组分在固态和液态时能彼此以任意比例互溶而不生成化合物,根据两组分在固相中的互溶程度的不同,可将
“固溶体”分成,完全互溶,和,部分互溶,等,
Ａ Ａ
Ｂ ` Ｂ `
Ｂ
Ａ `
t
t`
l
sM
F
液相固相温度
(o C)
WSbBi Sb
217
630
time
Bi-Sb系统的相图和步冷曲线三、有固溶体生成的相图
1,固相完全互溶的相图
根据相律,f=2-2+1=1,压力恒定时,系统的自由度是１而不是０,因此这类相图上 步冷曲线无平台,
保持固相和液相的平衡较为困难,需要两个条件,
(1)保持固相和液相的充分接触 ;
(2)Ｖ Ｓ,扩散 >Ｖ Ｓ,析出,降温速度要充分的慢,
,扩散退火”,将固相加热到接近熔化温度,保持相当长的一段时间，让各组分在固相中充分扩散,以保证固相中组成一致,和 l-g的 T-x-y相图一样这类相图上也会出现最高点和最低点处,
三、有固溶体生成的相图
1,固相完全互溶的相图具有最高共熔点的相图 具有最低共熔点的相图在共熔点时,步冷曲线上出现水平线段,
d-香芹 (酮 )肟
91.5oC
72oC 72oC
l-香芹 (酮 )肟液相固相
l=s
236oC
217oC
255oC
HgBr HgI2
液相固相
l=s
三、有固溶体生成的相图
1,固相完全互溶的相图
liquit
+l?+l
+?
A
B
C D
E
mn
t
p p p`
m
t
KNO3 TlNO3
E点,三相点,熔化液和?(组成为 C)及?(组成为 D)固溶体三相,
CED线上可用杠杆规则,
pDWCpW βα
三、有固溶体生成的相图
2,固体部分互溶的相图
liquit
+l
+?
A B
C D E
Hg Cd
固态部分互溶,并有一转熔温度的相图三、有固溶体生成的相图
2,固体部分互溶的相图液相固相
PN
C1Cs
液相固相
PN
CsC1
固相再凝固 熔化区区域熔炼三、有固溶体生成的相图
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