材料科学基础（6.1）单组元相图

1 前言

在某次电化学课上，面对略有紧张而不得不重复PPT的可爱老师，我不免有些头痛。面对“Butler- Volmer”方程，化学极弱的我，只好求助于互联网。打开一个奇妙的专栏，突然豁然开朗，有了思路。当时一个想法在我的脑海中萌芽，我也要写专栏。并不是因为学的很好，而是记录一下自己的学习经历，可以与偶然看到的同学交流。当然，其中必然错误多多，思路也并不清晰，可见笔者水平之低，所以该专栏主要作为本人学习的明证和思路的整理。随着时间的推移也许会加入一些图片，使其更易阅读。 2 正文

2.1 相平衡

任何的工具都有其适用的范围，在介绍吉布斯相率和相图之前，需要满足相率的条件——

相平衡。

首先是关于相平衡的一些概念解释

组元：组成一个体系的基本单元，如单质（元素）和稳定化合物。

相：体系中具有相同化学性质的，且与其他部分以界面分开的均匀部分。或者说，系统中具有相同物理和化学性质的完全均匀部分的总和。

相和相之间有界面，各相可以用机械的方法加以分离，越过界面时性质发生突变。

相平衡：

一个多相系统中，在一定条件下，当每一相的生成速度与它的消失速度相等时，宏观上没有任何物质在相间传递，系统中每一个相的数量均不随时间而变化，这时系统便达到了相平衡。

相平衡是一种动态的平衡，所以想要单纯的由一个式子来表示这种平衡是不现实的。动态与变量息息相关，如何在几种变量下以一种更加直观的方法表示平衡状态的时候系统的组分和物相组成，相图应运而生。

2.2 相图

2.2.1 相图的作用

总的来说相图可以帮我们解决诸多实践上遇到的问题，譬如我们只想要获得A晶体，但是不控制条件的时候，往往会得到B晶体，或者一些混合物。而拥有一份正确详尽的相关相图可以帮助我们找到相变的一些关键的点，从而确定我们所需要使用的温度或者压强。这样，我们可以只得到我们需要的产物。另外，通过分析相图我们可以更好的了解反应的过程，这是十分有趣的。 2.2.2 单元系相图以及相率

单元系相图：通过几何图形描述的，由单一组元构成的体系在不同温度和压力下可能存在的相和多相的平衡。

相率：F＝C-P+n

其中 F 为自由度，C为组分数，P为相数，n为外界影响因素数。

（待补充）