fkx109

101

Рис. 12.3. Диаграммы кипения системы А – В с ограниченной растворимостью компонентов друг в друге:

а), б) критическая температура расслаивания ниже температур начала кипения;

в) при данном внешнем давлении критическая температура расслаивания не достигается («рыбка» «наезжает» на область расслаивания); компоненты А и В не образуют гетероазеотроп;

г) критическая температура расслаивания не достигается («птичка» «наезжает» на область расслаивания); компоненты А и В образуют гетероазеотроп, состав которого соответствует т. О

104

∙число,

∙состав,

∙количественное соотношение фаз,

из которых будет состоять система в заданных условиях.

Для этого следует

1.найти на оси абцисс точку, соответствующую заданному составу смеси, а на оси ординат заданную температуру; по этим координатам отметить на диаграмме фигуративную точку, характеризующую данную систему;

2.посмотреть, в какой области лежит фигуративная точка: в двухфазной (Ф=2) или

однофазной (Ф=1).

Если фигуративная точка оказалась в двухфазной области, то

∙для определения состава равновесных фаз следует воспользоваться правилом соединительной прямой. Согласно этому правилу

если через фигуративную точку, лежащую в двухфазной области, провести изотерму (горизонтальную прямую), то на концах ее окажутся точки соответствующие составам равновесных фаз.

∙для определения количественного соотношения равновесных фаз пользуются

правилом рычага (см. пример 2).

Если фигуративная точка оказалась в однофазной области, то никаких прямых проводить не надо: состав и масса единственной фазы те же, что и у системы в целом.

105

равновесных фаз.

Диаграмма кипения системы Н2О – СН3СООН представлена на рис. 12.6.

Чтобы найти на диаграмме фигуративную точку, характеризующую заданную смесь, следует выразить ее состав тем же способом, что и на диаграмме, т.е. в мольных долях СН3СООН. Вычислим мольную долю СН3СООН

( χСН3СООН ) в заданной смеси по формуле:

где тСН3СООН , тН2О - массы уксусной кислоты и воды в смеси;

МСН3СООН - молярная масса СН3СООН, 60 г/моль;

МН2О – молярная масса Н2О, 18 г/моль.

Взаданной смеси мольная доля СН3СООН

(%)составляет:

600

χСН3СООН = 18060600 ×100% = 50%

+

18 60

Отметим на диаграмме фигуративную точку, характеризующую смесь, содержащую 50%(мол) СН3СООН и находящуюся при t=105°C(точка «О» на рис.12.6).

Рис. 12.6. а) Диаграмма кипения системы Н2О – СН3СООН; б) Равновесная смесь, характеризующаяся фигуративной точкой «О», состоит из двух фаз: жидкой и парообразной

Фигуративная точка «О» оказалась в двухфазной области, следовательно система представляет собой кипящую жидкость, находящуюся в равновесии с парообразной фазой (Ф=2). Чтобы определить состав каждой из двух фаз, проведем через фигуративную точку «о» горизонтальную прямую: точка «Ж»

Согласно рис.12.6 кипящая жидкость содержит 55% СН3СООН и 45%Н2О, а равновесный с данной жидкостью пар состоит из 41% СН3СООН и 59% Н2О.

Количественное соотношение равновесных фаз определяется с помощью выражения 12.2, получившего название правила рычага:

107

Это означает, что после нагревания данной смеси до 105°С в жидкой фазе осталось в 1,5 раза больше вещества (в моль), чем его перешло в пар.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАЧАЛА КИПЕНИЯ СМЕСИ И СОСТАВ ПЕРВОГО ПУЗЫРЬКА ПАРА

Для этого нужно:

1.отметить на оси абцисс точку, соответствующую заданному составу смеси;

2.провести вертикальную прямую до пересечения с нижней кривой и определить

Тнач.кип (т.е. температуру, при которой появляется первый пузырек пара);

3.провести изотерму (горизонтальную прямую) и определить по верхней кривой состав пара, равновесного с данной кипящей жидкостью

Рис. 12.7 а) Диаграмма кипения системы Н2О – СН3СООН; б) Система, находящаяся при Тнач.кип., состоит из жидкости и первого пузырька пара. Состав жидкой и парообразной фазы различны, а температура одинакова

110

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КОНЦА КИПЕНИЯ ЖИДКОЙ СМЕСИ И СОСТАВА ПОСЛЕДНЕЙ КАПЛИ ЖИДКОСТИ

Для этого нужно:

1.найти на оси абсцисс точку, соответствующую заданному составу смеси;

2.определить температуру конца кипения заданной смеси по верхней кривой;

3.провести изотерму (горизонтальную прямую) и определить состав последней капли жидкости по нижней кривой (см. пример 5).