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物理化学
1.13.1.1 一、基本概念(Fundamental Concept)
一、基本概念(Fundamental Concept)

1.相数(Phase Number)

系统中物理性质和化学性质完全均匀的一部分,称为“相”(Phase)。在多相系统中,相与相之间有着明显的界面,越过此界面时,性质发生突变。如NaCl的水溶液,无论在何处取样,NaCl的浓度总是一样的,物理性质如密度、折光率等也相同,此NaCl水溶液就是一个相,称为液相。在溶液上面的水蒸气与空气的混合物称为气相。相的存在和物质的量的多少无关,也可以不连续存在,例如冰不论是2千克还是0.5千克,是一大块还是许多小块,它们都是同一个相。

相与物态不同,物态是物质的聚集态,物态一般分为气态、液态、固态。

对气相来说,当压力不高时任何气体均能无限均匀混合,所以系统内不论有多少种气体都只有一个气相。

液相则按其互溶程度通常是一相、两相或三相共存。

对于固体,如果系统中不同种固体达到了分子程度的均匀混合,就形成了“固溶体”( solid solution),一种固溶体就是一个固相。如果系统中不同种固体物质没有形成固溶体,则不论这些固体研磨得多么细,系统中含有多少种物质,就有多少个固相。

没有气相的系统称为凝聚系统。

系统中所包含的相的总数称为相数,用符号Φ表示。

2.独立组元数(Number of Independent Component)

只需要两种物种就足以构成这个系统,第三种物质可以通过上述反应获得,所以,三个物种中只有两个是独立的,每增加一个独立的化学反应,独立组元数就减少一个。

系统中K=1称为单元系,K=2称为二元系,依此类推。

3.自由度数(Degree of Freedom)

描述平衡系统各相状态所需的独立变动的强度性质称为自由度,自由度的数目称为自由度数,用符号f表示,这些独立变量的数值可以在一定范围内任意改变而不会引起系统中旧相消失或新相形成,自由度一般是指温度、压力、浓度等等。

自由度数与独立组元数和相数之间有一定的关系,这个关系就是相律。