相律是描述复相平衡系统的一个重要规律。相律给出一个平衡系统的独立变量数,这里的变量是指系统的强度性质,这个数字同时是要确定一个系统的状态所需要确定的强度性质的数量,了解这个数字对于研究平衡问题是十分重要的,相律的推导在每本物理化学教材中都有,这里只解释一些关于应用的问题。
相律具有这样的形式:f=K-φ+2.首先是确定K的方法。K代表独立组分数,独立组分数等于体系中的物种数减去独立的化学反应数。物种数很好找,独立反应数有时候却会比较难于确定。独立反应数是指一个体系中独立的化学反应的数目。这个独立就是说,任何你可以写出的其他反应,都可以由这几个反应相加减得到。下面介绍一种确定独立反应数的方法:即一个系统的独立反应数就是物种数减去独立构成物种的基本单元数。这里构成物种的基本单元数需要通过例子来解释。这个所谓基本单元,其实就是在反应中重组的单元,比如碳氧化成二氧化碳一氧化碳的体系,原子重新组合,基本单元就是氧原子和碳原子,物种数为4(碳,氧气,一氧化碳,二氧化碳),单元数为2,因此独立反应数为2.又如,十水合碳酸钠加热脱水的体系,反应中重组的只有碳酸钠的水合物和水分子,这时基本单元数应算作2.氨气和氯化氢反应体系,氯化铵可以看作氨气和氯化氢的组合,基本单元就是氨气和氯化氢两种。我们了解了独立反应数以后就可以得到独立组分数,即组分数减去独立反应数。
φ指相数,相数的确定十分简单,但是有一点要注意,一般固体分解反应中,反应物和产物算两个相,因为分解反应一般不会均匀地进行。
后面的+2是指温度和压力两个变量,恒温或恒压系统,自由度再降1,如果指明恒温恒压,这个“+2”就可以去掉了。