冶金物理化學(xué)簡明教程

內(nèi)容概要

　　《冶金物理化學(xué)簡明教程（2版）》是作者在進(jìn)一步總結(jié)該領(lǐng)域發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來教學(xué)實(shí)踐的一些心得，在第一版教材的基礎(chǔ)上修訂而成的。本書介紹了溶液熱力學(xué)（包括偏摩爾性質(zhì)、活度、活度系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、G?D方程及正規(guī)溶液等），Gibbs自由能變（包括化學(xué)反應(yīng)等溫方程、標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測定、化學(xué)反應(yīng)等溫方程式及平衡移動原理應(yīng)用等），相圖（二元、三元相圖基本類型及應(yīng)用），熔渣及渣?金反應(yīng)熱力學(xué)（熔渣結(jié)構(gòu)、堿度、熔渣的脫硫脫磷、熔渣的氧化能力及典型冶金熔體反應(yīng)等），熔锍（造锍過程、熔锍吹煉、閃速熔煉等），電解質(zhì)水溶液（電解質(zhì)水溶液熱力學(xué)、電位?pH圖等），熔鹽（熔鹽化學(xué)、熔鹽電解），多相反應(yīng)動力學(xué)（氣?固反應(yīng)、液?液反應(yīng)和液?固反應(yīng)動力學(xué)等）。 　　《冶金物理化學(xué)簡明教程（2版）》整體覆蓋面寬，內(nèi)容簡潔，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際，深入淺出，適用于冶金工程專業(yè)以及材料學(xué)等相關(guān)學(xué)科的本科生教材，同時(shí)也可以作為鋼鐵冶金、有色金屬冶金及材料科學(xué)等相關(guān)專業(yè)的研究生及工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

緒論第1章 溶液熱力學(xué)1.1 引言1.1.1 物質(zhì)的量濃度1.1.2 質(zhì)量摩爾濃度1.1.3 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)1.1.4 質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.1.5 質(zhì)量濃度1.2 偏摩爾性質(zhì)1.2.1 定義1.2.2 集合公式和G-D方程1.2.3 偏摩爾量間的關(guān)系1.3 真實(shí)溶液的處理方法1.3.1 理想溶液及其熱力學(xué)特征1.3.2 稀溶液的化學(xué)勢1.3.3 真實(shí)溶液1.4 活度相互作用系數(shù)1.4.1 多元金屬熔體中組分的活度相互作用系數(shù)1.4.2 活度相互作用系數(shù)間的關(guān)系1.4.3 組分活度相互作用系數(shù)的測定1.4.4 應(yīng)用1.4.5 二階活度交互作用系數(shù)1.5 相對偏摩爾性質(zhì)(偏摩爾混合性質(zhì))1.5.1 定義1.5.2 物理意義1.5.3 適用公式1.5.4 二元系中ΔGi計(jì)算1.5.5 標(biāo)準(zhǔn)溶解Gibbs自由能1.6 超額熱力學(xué)性質(zhì)1.7 Gibbs-Duhem方程在二元系中的應(yīng)用1.7.1 由一個(gè)組分的活度求另一組分的活度1.7.2 α函數(shù)法1.7.3 Gibbs-Duhem方程式的變通形式1.8 活度的測定1.8.1 蒸氣壓法1.8.2 化學(xué)平衡法1.8.3 分配平衡法1.8.4 電動勢法1.9 正規(guī)溶液模型及性質(zhì)1.9.1 正規(guī)溶液的定義及正規(guī)溶液模型特點(diǎn)1.9.2 正規(guī)溶液的性質(zhì)1.9.3 S-正規(guī)溶液的似晶格模型1.9.4 正規(guī)溶液性質(zhì)的應(yīng)用1.9.5 三元系、多元系正規(guī)溶液1.10 似正規(guī)溶液和亞正規(guī)溶液1.10.1 似正規(guī)溶液模型1.10.2 亞正規(guī)溶液模型思考題習(xí)題第2章 吉布斯自由能變化2.1 標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能變化的計(jì)算及實(shí)驗(yàn)測定2.1.1 范特霍夫等溫方程2.1.2 化學(xué)反應(yīng)的ΔG和ΔG2.1.3 ΔG的計(jì)算2.1.4 標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能變化的實(shí)驗(yàn)測定2.2 化學(xué)反應(yīng)等溫方程應(yīng)用2.2.1 有溶液組分參加化學(xué)反應(yīng)的ΔG計(jì)算2.2.2 化學(xué)反應(yīng)等溫方程的應(yīng)用2.3 冶金平衡體系的熱力學(xué)分析2.3.1 化合物的穩(wěn)定性2.3.2 多相化學(xué)反應(yīng)的平衡2.3.3 有不同價(jià)態(tài)的化合物參加反應(yīng)的平衡2.3.4 同時(shí)平衡體系的熱力學(xué)分析2.3.5 氧化物的碳熱還原熱力學(xué)分析2.4 平衡移動原理在冶金與材料制備過程中的應(yīng)用2.4.1 改變溫度2.4.2 改變壓力2.4.3 改變活度思考題習(xí)題第3章 相圖3.1 二元相圖的基本類型3.1.1 概述3.1.2 二元相圖的類型3.1.3 二元相圖的幾何元素3.1.4 相變反應(yīng)的類型3.2 幾個(gè)典型的二元相圖3.2.1 Fe-O二元相圖3.2.2 Fe-C二元相圖3.2.3 CaO-SiO2二元系3.3 三元相圖的一般原理3.3.1 概述3.3.2 組成三角形3.3.3 組成三角形中各組分組成關(guān)系3.4 三元相圖的基本類型3.4.1 概述3.4.2 三元共晶型相圖3.4.3 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖3.4.4 生成三元化合物的體系3.4.5 有包晶及固溶體的體系3.4.6 有液相分層的三元系3.5 實(shí)際相圖及其應(yīng)用3.5.1 復(fù)雜相圖的分析方法3.5.2 CaO-SiO2-Al2O3三元相圖分析及應(yīng)用3.5.3 CaO-FeOn-SiO2相圖3.5.4 由相圖計(jì)算活度習(xí)題第4章 熔渣及冶金熔體反應(yīng)熱力學(xué)4.1 熔渣結(jié)構(gòu)及相關(guān)的理論模型4.1.1 熔渣中質(zhì)點(diǎn)間作用力與離子存在形態(tài)4.1.2 熔渣中氧化物的分類和熔渣堿度4.1.3 分子理論簡介及堿度表示法4.1.4 完全離子溶液模型4.1.5 正規(guī)溶液模型4.1.6 Flood模型4.1.7 麻森(Masson)模型4.2 熔渣的氧化能力4.2.1 熔渣的氧化能力表征4.2.2 其他氧化物對熔渣氧化能力的貢獻(xiàn)4.2.3 渣中a(FeO)的實(shí)驗(yàn)測定4.3 熔渣的去硫能力4.4 熔渣的去磷能力4.4.1 堿性渣氧化去磷4.4.2 還原去磷4.4.3 磷酸鹽容量和磷化合物容量4.4.4 去磷平衡和光學(xué)堿度4.5 熔渣中組分活度的實(shí)驗(yàn)測定4.5.1 SiO2活度4.5.2 CaO活度4.5.3 MnO活度4.5.4 P2O5活度4.6 氣體在渣中的溶解4.6.1 水蒸氣在渣中的溶解4.6.2 氮在渣中的溶解4.7 熔渣的物理化學(xué)性質(zhì)4.7.1 熔渣的熔化溫度4.7.2 熔渣的黏度4.7.3 熔渣的表面性質(zhì)4.8 鐵液中碳氧反應(yīng)的熱力學(xué)4.8.1 CO-CO2混合氣體與鐵液中[O]的平衡4.8.2 CO-CO2混合氣體與鐵液中[C]的平衡4.8.3 鐵液中[C]、[O]平衡4.9 鋼液脫氧反應(yīng)熱力學(xué)4.9.1 沉淀脫氧原理4.9.2 脫氧產(chǎn)物組成4.9.3 脫氧反應(yīng)平衡的相關(guān)系圖4.9.4 錳、硅、鋁的脫氧反應(yīng)4.9.5 復(fù)合脫氧4.10 選擇性氧化——奧氏體不銹鋼去碳保鉻問題思考題習(xí)題第5章 熔锍5.1 造锍熔煉的主要化學(xué)反應(yīng)5.2 造锍熔煉的熱力學(xué)分析5.2.1 lgpO2-1/T圖5.2.2 lgpO2-lgpS2圖5.3 銅锍的組成和物理化學(xué)性質(zhì)5.3.1 銅锍的化學(xué)組成5.3.2 銅锍的物相組成5.4 銅锍系相平衡圖5.5 銅锍的吹煉5.5.1 銅锍吹煉過程的熱力學(xué)5.5.2 間斷吹煉過程5.5.3 連續(xù)吹煉5.5.4 富氧吹煉5.5.5 閃速吹煉5.6 閃速熔煉5.6.1 引言5.6.2 奧托昆普閃速爐的構(gòu)造5.6.3 閃速熔煉的主要環(huán)節(jié)思考題習(xí)題第6章 熔鹽6.1 熔鹽的物理化學(xué)性質(zhì)6.2 熔鹽結(jié)構(gòu)6.2.1 熔鹽結(jié)構(gòu)模型簡介6.2.2 熔鹽結(jié)構(gòu)模型分析6.3 熔鹽相圖6.4 熔鹽電解6.4.1 熔鹽電解質(zhì)6.4.2 電極過程6.4.3 電解槽結(jié)構(gòu)思考題習(xí)題第7章 電解質(zhì)水溶液7.1 浸出過程熱力學(xué)7.1.1 電位-pH圖(φ-pH)7.1.2 非金屬-水系電位-pH圖7.1.3 絡(luò)合物-水系的電位-pH圖7.1.4 高溫水溶液熱力學(xué)和電位-pH圖7.1.5 電位-pH圖在濕法冶金中的應(yīng)用7.2 濕法分離提純過程7.2.1 沉淀法與結(jié)晶法7.2.2 離子交換法7.2.3 有機(jī)溶劑萃取法7.3 金屬的電沉積過程7.3.1 法拉第定律和電流效率7.3.2 金屬的還原過程7.3.3 金屬電沉積過程中的陰極極化和超電勢7.3.4 金屬陽極與陽極過程7.3.5 金的電解精煉思考題習(xí)題第8章 冶金動力學(xué)8.1 引言8.2 化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)8.2.1 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率及速率方程8.2.2 速率方程的確定8.2.3 溫度對反應(yīng)速率的影響及活化能8.2.4 穩(wěn)態(tài)近似8.3 冶金反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)8.3.1 確定限制環(huán)節(jié)的方法8.3.2 界面反應(yīng)與吸附8.3.3 擴(kuò)散理論8.4 多相反應(yīng)動力學(xué)特征8.5 氣-固反應(yīng)動力學(xué)——未反應(yīng)核模型8.6 液-液相反應(yīng)動力學(xué)8.6.1 液-液相反應(yīng)的基本規(guī)律——雙膜理論8.6.2 熔渣與金屬液間的界面反應(yīng)動力學(xué)8.6.3 脫硫反應(yīng)動力學(xué)8.6.4 脫磷反應(yīng)動力學(xué)8.7 氣-液相反應(yīng)動力學(xué)8.7.1 氣-液反應(yīng)動力學(xué)的基本規(guī)律8.7.2 脫碳反應(yīng)動力學(xué)8.7.3 氣泡冶金動力學(xué)8.7.4 真空冶金動力學(xué)思考題習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：冶金動力學(xué)是用化學(xué)動力學(xué)原理及宏觀動力學(xué)方法研究從礦石中提取金屬及其化合物的各種冶金過程的一門學(xué)科。它是冶金物理化學(xué)的一個(gè)重要分支，是冶金學(xué)科的重要基礎(chǔ)理論之一。冶金過程通常是在多相存在和流體流動下的物理化學(xué)過程，通常從熱力學(xué)和動力學(xué)兩方面進(jìn)行研究。熱力學(xué)是研究體系變化過程的可能性、方向和限度，它只考慮體系變化過程的起始狀態(tài)和最終狀態(tài)，而不考慮過程進(jìn)行中的瞬時(shí)狀態(tài)。因而，熱力學(xué)對化學(xué)反應(yīng)的速率和歷程不能給予任何回答。動力學(xué)則是研究體系變化過程的速率和機(jī)理，它不僅考慮過程變化的始末狀態(tài)，而且還要探討變化的歷程和反應(yīng)機(jī)構(gòu)?；瘜W(xué)反應(yīng)動力學(xué)從微觀角度在分子或原子水平上研究反應(yīng)的機(jī)理，研究最簡單的基元反應(yīng)的真實(shí)速率或復(fù)雜反應(yīng)的綜合速率，但不涉及物質(zhì)的傳輸速率，因此稱為微觀動力學(xué)。冶金反應(yīng)除了受溫度、壓力和化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)等因素影響外，還受反應(yīng)器的形狀、流體流動、熱量傳遞及物質(zhì)遷移等因素的制約。在微觀動力學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合流體流動形式、傳熱、傳質(zhì)及反應(yīng)器形狀研究反應(yīng)速率及機(jī)理，稱為宏觀動力學(xué)。冶金動力學(xué)即屬于宏觀動力學(xué)的范疇。人類從化學(xué)反應(yīng)速率方面去認(rèn)識、研究化學(xué)反應(yīng)已有200多年歷史了，但是化學(xué)動力學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科得以迅速發(fā)展，迄今不到100年。應(yīng)用于冶金過程的宏觀動力學(xué)自20世紀(jì)40年代末期才開始發(fā)展。隨著氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼、連續(xù)鑄錠、閃速熔煉和噴射冶金等新技術(shù)的發(fā)展，冶金動力學(xué)從20世紀(jì)70年代開始得到了迅速的發(fā)展。冶金動力學(xué)主要探討冶金反應(yīng)的速率，闡明反應(yīng)機(jī)理，確定反應(yīng)速率的限制環(huán)節(jié)，進(jìn)而導(dǎo)出動力學(xué)方程。由于冶金反應(yīng)多為高溫多相反應(yīng)，在絕大多數(shù)情況下，化學(xué)反應(yīng)速率很快，不會成為過程的限制環(huán)節(jié)。而擴(kuò)散與傳質(zhì)則比化學(xué)反應(yīng)慢得多，在這種情況下，擴(kuò)散與傳質(zhì)往往構(gòu)成冶金過程的限制環(huán)節(jié)。同時(shí)，冶金過程常常伴有流體流動和傳熱現(xiàn)象發(fā)生，因此，冶金動力學(xué)的研究必然要涉及動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞等冶金傳輸問題。找出這些因素對反應(yīng)速率的影響，以便在合適的反應(yīng)條件下，控制反應(yīng)的進(jìn)行，使之按照人們所希望的速率進(jìn)行，這就是冶金動力學(xué)研究的目的。

編輯推薦

《冶金物理化學(xué)簡明教程(第2版)》是第九屆中國石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)?國家級精品課程教材之一。

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