实验二、三组分液-液平衡体系.ppt

实验目的
。
(溶解度曲线和联结线)。
实验原理
相律
相(phase) 体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面,在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数称为相数,用P表示。
(1)相与相之间有界面,各相可以用物理或机械方法加以分离,越过界面时性质会发生突变。
(2) 一个相可以是均匀的,但不一定只含一种物质。
气体:一般是一个相,如空气组分复杂。
液体:视其混溶程度而定,可有1、2、3…个相。
固体:有几种物质就有几个相,如水泥生料。但如果是固溶体时为一个相。
固溶体:固态合金中,在一种元素的晶格结构中包含有其它元素的合金相称为固溶体。在固溶体晶格上各组分的化学质点随机分布均匀,其物理性质和化学性质符合相均匀性的要求,因而几个物质间形成的固溶体是一个相。
Gibbs 相律: 热力学平衡条件下,系统的组分数、相数和自由度数之间的关系。
P + F = C + 2
式中, P----在所选系统中共存相的数目;
F----自由度;
C----系统中的组元数。
C 组元(组分) 系统中每一个能够单独分离出来并能够独立存在的化学纯物质。如元素、化合物或溶液。
自由度 F 是当系统为平衡状态时,在不改变相的数目情况下,可独立改变的因素(如温度和压力)。
三组分系统液—液平衡相图

三组分系统,C = 3,
F=C-P+2 =5-P
当P=1,F=4 ,无法用相图表示。
在恒压(或恒温)下,F’=3,用正三棱柱体表示,底面正三角形表示组成,柱高表示温度或压力。当P=1,且恒温又恒压,F’=2,可用平面图形表示。常用等边三角形坐标表示法,两个自由度均为组成变化。
用等边三角形坐标法作三元相图,是将等边三角形的三个顶点各代表一纯组分,三角形三条边AB、BC、CA分别代表A和B、B和C、C和A所组成的二组分的组成,而三角形内任何一点表示三组分的组成。
三组分系统的图解
在等边三角形上,沿反时针方向标出三个顶点,三个顶点表示纯组分A,B和C,三条边上的点表示相应两个组分的质量分数。三角形内任一点都代表三组分体系。
通过三角形内任一点O, 引平行于各边的平行线,在各边上的截距就代表对应顶点组分的含量,即a‘代表A在O中的含量,同理b’c‘分别代表B和C在O点代表的物系中的含量。显然a’+b’+c’=a+b+c=1,
等边三角形表示法的特点
1、在平行于底边的任意一条线上,所有代表系统的点中,含顶角组分的质量分数相等。例如,d,e,f系统点,含A的质量分数相同。
2、在通过顶点的任一条线上,其余两组分之比相等。例如,AD线上,c‘‘ c’
b’’ b’
3、通过顶点的任一条线上,离顶点越近,代表顶点组分的含量越多;越远,含量越少。例如,AD线上,D'中含A多,D中含A少。
4、如果代表两个三个组分体系的D点和E点,混合成新系统的系统点O必定落在DE连线上。哪个系统含量多,O点就靠近那个系统点。
O点的位置可用杠杆规则求算。用mD、mE分别代表D和E的质量,则有:
mD*OD= mE*OE
在醋酸(A)-苯(B)-水(C)三组分体系中,醋酸和苯、醋酸和水完全互溶,而苯和水则不溶或者部分互溶。