工科综合化学10章相平衡11章动力学33-34共21页文档
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第四章相平衡物质在温度、压力、成分变化时,其状态可以发生改变。
相图就是表示物质的状态和温度、压力、成分之间的关系的简明图解,即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、组分浓度等的变化而改变的规律。
利用相图,我们可以知道在热力学平衡条件下,各种成分的物质在不同温度、压力下的相组成、各种相的成分、相的相对量。
因为相图表示的是物质在热力学平衡条件下的情况,所以又称之为平衡相图。
由于我们涉及到的材料一般都是凝聚态的,压力的影响极小,所以通常的相图是指在恒压下(一个大气压)物质的状态与温度、成分之间的关系图。
材料的性质除了与化学组成有关外,还取决于其显微结构,即其中所包含的每一相(晶相、玻璃相及气孔)的组成、数量和分布。
研究材料显微结构的形成,需要综合考虑热力学和动力学这二方面的因素。
相图为我们从热力学平衡角度判断系统在一定的热力学条件下所趋向的最终状态,提供了十分有用的工具。
所以对材料的研究与生产来说,相图可以帮助我们正确选择配料方案及工艺制度,合理分析生产过程中的质量问题以及帮助我们进行新材料的研制。
第一节相图的基本知识1876年吉布斯以严谨的热力学为工具,推导了多相图体系的普遍规律——相律。
经过长期实践的检验,相律被证明是自然界最普遍的规律之一。
材料系统的相图当然也不会例外。
但由于材料是一种固体材料,材料系统的相图与以气、液相为主的一般化工生产中所涉及的平衡体系相比,具有自己的特殊性。
简要地讨论一下这个问题,对我们今后正确理解和实际应用材料相图是有帮助的。
相图又称平衡状态图。
顾名思义,相图上所表示的体系所处的状态是一种热力学平衡态,即一个不再随时间而发生变化的状态。
体系在一定热力学条件下从原先的非平衡态变化到该条件下的平衡态,需要通过相与相之间的物质传递,因而需要一定的时间。
但这个时间可长可短,依系统的性质而定。
从0℃的水中结晶出冰,显然比从高温SiO2熔体中结晶出方石英要快得多。
、主要概念反应速率,依时计量学反应,(非依时计量学反应,)消耗速率,生成速率,基元反应,非基元反应,质量作用定律,级数,总级数,(基元反应的)反应分子数,速率方程,半衰期,反应级数的确定方法(积分法,微分法,初浓度法,隔离法,半衰期法),活化能,指前因子,速率常数,表观活化能或经验活化能2,对行反应,平行反应,连串反应,稳态处理法,平衡态近似法,单分子反应机理,直链反应,支链反应,爆炸,碰撞理论要点,势能面,反应途径,过渡状态理论要点。
笼罩效应,遭遇对,量子效率,催化剂二、主要定义式与公式1 .反应速率:标准反应0=1B V B B ,反应进度:d E =dn B /V B ,反应速率:r = d E /Vdt =dn B/ Vv B dt =(恒V)dC B/v B dt r生成速率(反应物):r B = -dC B/ dt消耗速率(产物):r B = dC B/ dt2. 质量作用定律:对基元反应aA + bB +... —IL +mM速率方程:-dC A/dt = k C A a C B b…a3. 速率方程的一般形式:经验式:-dc A/dt = k c A 分式)式中::反应物A,B的分级数,反应的总级数n=「:; k-速率常数,与温度有关。
4.简单级数反应的动力学特征表、简单反应浓度对反应速率的影响级数微分式积分式半衰期k量纲线形关系式°A=k C AO- CA =ktt=£AO%2 2k[浓度][时间]-1—A0L t・第十一章化学动力学注意:用浓度表示的反应速率如—d c A/d t=k c C A,则k指k c。
若用分压表示的反应速率一dp A/dt=k p p A n,则k 指k p。
两者关系为k p = k c (RT) 1-n5 •确定反应级数的方法C Aa P-dCA/ C A C B ...t(1)积分法:C A,0= k dt(积分式)把实验数据C A~t关系代入各级数的反应积分式中求出k,若k为常数则为此级数,或作其线性关系图,若呈直线则为该级数。
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本书在编写过程中注意与中学化学的衔接,力求理论联系实际,概念阐述准确,深入浅出,循序渐进,便于教师教学和学生自学。
本书包括物质的聚集状态、热力学第一定律、热力学第二定律、相平衡、化学平衡、水溶液中的离子平衡(含酸碱滴定、重量分析)、氧化还原和电化学基础(含氧化—还原滴定)、原子结构、分子结构、晶体结构、配位化合物(含配位滴定)、单质和无机化合物、表面与胶体、环境化学及材料化学等内容。
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