令
?lgf2??%2??e2,
2?lgf2??%3?j23n?e2,?;e2,e2,?,e2叫做组元2的“活度相互作用
3n系数”。则 lgfi??e?%j?
ij?2一般 fi?fi2?fi3???fii???fin??
nn lgfi??lgj?2fi?j?e?%j?
jij?2 lgfij?eij[%j ]
8)重点掌握正规溶液的定义、性质
摩尔混合自由能?mixGm
设n1mol的纯组元1与n2mol纯组元2混合, 混合前,体系总自由能为
G=n1G1,m?n2G2,m
???混合后,体系总自由能为
G?n1G1,m?n2G2,m
?n1(G1?m?RTlna1?)n,体系混合吉布斯自由能定义为:
?mixG?G?G??G2?m2,?RTlan? 2
nlna)22
a? ?RT(n1ln1把实际溶液中体系的摩尔混合吉布斯自由能定义为?mixGm,re
?mixGm,re?RT(x1lna1?x2lna2)
混合熵 正规溶液的混合熵与理想溶液的混合熵相同
???mixGm,id??mixSm,正规??mixSm,id??????R(x1lnx1?x2lnx2)
?T??P ?x1?mixS1,m?2x?mi2x,S m
其中 ?mixSi,m??Rlnxi(注:实际溶液?mixSi,m??Rlnai)
混合焓
?mixHm,正规??mixGm,正规?T?mixSm,正规 ?RT(x1lna1?x2lna2)?RT(x1lnx1?x2lnx2
?RT(1xln?1?xl?n2 )2或?mixHi,m?RTln?i
E过剩摩尔混合吉尔斯自由能?mixGm
E过剩摩尔混合吉尔斯自由能?mixGm,即为实际摩尔混合吉尔斯自由能与理想摩尔混和
吉布斯自由能(?mixGm,id?RT(x1lnx1?x2lnx2))之差
?mixGm??mixGm,re??mixGm,id?RT(x1ln?1?x2ln?2)
E定义:?mixG1,m?RTln?1
?mixG2,m?RTln?2
??mixGm?x1?mixG1,m?x2?mixG2,m
EEEEE称?mixG1,m及?mixG2,m分别为组元1和组元2的过剩偏摩尔混合自由焓。
无热溶液与规则溶液
E对于实际溶液,由于?1和?2分别不为1,所以?mixGm?0。
EEEEE而?mixGm??mixHm?T?mixSm
?mixGm?0有两种可能
EE① ?mixHm?0 而?mixSm?0-无热溶液
EEE② ?mixHm?0 而?mixSm?0-规则溶液
正规溶液定义
过剩混合热(其实为混合热)不为零,混合熵与理想溶液的混合熵相同的溶液叫做正规溶液。 ∵ ?mixHm,id?0
即 ?mixHm,re??mixHm,id?0
?mixSm,re??mixSm,id
正规溶液性质
E(1)?mixGm与RTln?i不随温度变化
E???mixGm?E??????mixSm?0,
?T??PE???mixGiE,m???T??E???mixSi,m?0 ???P??mixGm与?mixGi,m均与温度无关。
E又?mixGi,m?RTln?i
?RTln?i亦与温度无关,是一常数。或ln?i与T成反比。
E(2)?mixHm与?mixHi,m与温度无关
EE??mixHm??mixGm,?mixHi,m??mixGi,m ??mixHm与?mixHi,m皆与温度无关。
EEEEEE(3)正规溶液的?值不随浓度变化
对二元系溶液,定义:?i?ln?1ln?i2?1?xi?
对二元系,?1??1?x1?2,?2?ln?2?1?x2?222或ln?1??1x2,ln?2??2x1
对正规溶液?1??2
22∴ ln?2??x1 ln?1??x2
2. 2 炉渣熔体
1)掌握熔渣的以下化学特性
将炉渣中的氧化物分为三类:
(1)酸性氧化物:SiO2、P2O5、V2O5、Fe2O3等; (2)碱性氧化物:CaO、MgO、FeO、MnO、V2O3等; (3)两性氧化物:Al2O3、TiO2、Cr2O3等。 碱度的三种定义
(1)过剩碱 根据分子理论,假设炉渣中有2RO?SiO,4RO?P2O5,RO?Fe2O3,23RO?Al2O3等复杂化合物存在。炉渣中碱性氧化物的浓度就要降低。实际的碱性氧化物数
量nB??nCaO?2nSiO2?4nP2O5?nFe2O3?3nAl2O3
nB叫超额碱或过剩碱,其中?nCaO?nCaO?nMgO?nFeO?nMnO??
(2)碱度
êO%SiO2,êO%SiO2?%Al2O3,
êO?%MgO%SiO2?%Al2O3,
êO%SiO2?%P2O5 ?
(3)光学碱度 ???Ni?1i?i
mixiNi-氧化物i中阳离子的当量分数。具体计算Ni??mixi ,其中
mi-氧化物i中的氧原子数;xi-氧化物i在熔渣中的摩尔分数。
熔渣的氧化还原能力 定义?tO表示渣的氧化性。认为渣中只有FeO提供的氧才能进入钢液,对钢液中的元素进行氧化。渣中Fe2O3和FeO的量是不断变化的,所以讨论渣的氧化性,有必要将Fe2O3也折算成FeO,就有两种算法:
(1)全氧法 (2)全铁法
?tO?tO?1.35tO23
?tO?tO?0.9tO23
注:决定炉渣向钢液传氧的反应是
?FeO???O???Fe?
K???%O?aFeO或
L0??%O?aFeO
6320T实验测得:lgK????2.734
T=1873K,K?或L0?0.23。
??令L0?%O?aFeO-代表实际熔渣中的值。
??L0时,?G??RTlnL0?RTlnL0??RTln当L0?L0L0?0,反应逆向进行,钢液中的
氧向熔渣传递;
??L0时,?G?RTln当L0?L0L0?0,反应正向进行,熔渣中的氧向钢液传递。
2)重点掌握熔渣的两种结构理论模型,用模型计算熔渣体系中碱性组元的活度
分子理论模型 假设:
(1)熔渣是由各种电中性的简单氧化物分子FeO、CaO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5及它们之间形成的复杂氧化物分子CaO?SiO2、2CaO?SiO2、2FeO?SiO2、4CaO?P2O5等组成的理想溶液;
(2)简单氧化物分子于复杂氧化物分子之间存在着化学平衡,平衡时的简单氧化物的摩尔
分数叫该氧化物的活度。以简单氧化物存在的氧化物叫自由氧化物;以复杂氧化物存在的氧化物叫结合氧化物。如: ?2CaO?SiO2??2?CaO???SiO2?
KD?xCaOxSiO2x2CaO?SiO22
由KD计算的xCaO及xSO叫CaO及SiO2的活度。
i2注意:一般情况下,为了简单计算,通常认为,酸性氧化物SiO2,P2O5,……与CaO,
MgO,……等碱性氧化物的结合是完全的。这样可以简单计算碱性氧化物的活度。
完全离子理论模型
(1)假设:
① 熔渣仅由离子组成,其中不出现电中性质点;
② 离子的最近邻者仅是异类电荷的离子,不可能出现同号电荷离子;
③ ③所有阴离子的作用力是等价的,而所有阳离子同阴离子的作用力也是等价的; (2)统计热力学结论:
①熔渣是由阳离子和阴离子两种理想溶液组成。(混合焓?H?0)。②Gij?Gij?RTlnaij?Gij?RTlnxixj
????其中:xi??ni??n?O xj??nj?i??n
j?(3)熔渣的电离情况:
CaO?Ca2?2? CaS?Ca2??S2?