实验二、三组分液-液平衡体系.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,三组分液液平衡体系,药学实验教学中心 秦琴,实验目的,1,熟悉相律及用等边三角形坐标表示三组分相图的方法。,2,用溶解度法绘制有一对共轭溶液的三组分相图（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,m,D,、,m,E,分别代表,D,和,E,的质量，则有：,m,D,*OD=,m,E,*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。,图中,EOF,是溶解曲线，该线上面是单相区，下面是共轭两相区，,K1L1,、,K2L2,等为结线。当物系点从两相区转移到单相区，在通过相分界线,EOF,时，体系将从混浊变为澄清；而从单相区变到两相区通过,EOF,线时，体系则从澄清变为混浊。因此，根据体系澄明度的变化，可以测定出,EOF,线，绘出相图。,例如：,当物系点为,M,时，体系中只含有苯和水两种组分，此时体系为混浊两相，用醋酸滴定，则物系点沿,MA,线变化，当物系点变化到,O,点，体系变为澄清的单相，从而确定了一个终点。,继续加入一定量的醋酸，体系保持澄清的单相，然后用水滴定，当体系出现混浊时又会得到另一个终点。,如此反复，就可得到一系列的滴定终点，但终点不明显。,实验时，预先混合互溶的,A,、,B,溶液，其组成用,N,表示，在此透明的混合溶液中滴入,C,，则体系组成沿,NC,线移动，到,K1,点时体系由澄清变浑，得到一个终点，,K1,的组成可以根据,A,、,B,、,C,的用量算出；然后加入一定量的醋酸（,A,）使溶液变澄清，再用,C,滴定至混浊，这样就可以得到一系列不同组成的终点,K1,、,K2,、,O,、,L2,、,L1,等，联结这些点就可以画出溶解曲线。,测定结线时，在两相区配制混合液，达平衡时二相的组成一定，只需分析每相中一个组分的含量，在溶解度曲线上就可以找出每相的组成点，其连线即为结线。,实验仪器与试剂,具塞锥形瓶,:100 ml 2,个,/,组；,25ml 4,个,/,组,酸式滴定管,:50ml 2,支,/,组,碱式滴定管,:50ml 2,支,/,组,移液管,:2ml,、,1ml,各,2,支,/,组,无水苯：分析纯,冰醋酸：分析纯,NaOH,标准溶液：,0.5mol/L,实验内容,溶解度曲线的测定,分别在两支干净的酸式滴定管内装苯及醋酸，另两支碱式滴定管装水及,NaOH,标准溶液。滴,1ml,苯和,2ml,醋酸于干燥而洁净的,100ml,具塞锥形瓶中，然后慢慢滴入水，同时不停振荡，滴至终点（由清变浑），记下水的体积再向此瓶加入,1ml,醋酸，体系又成为均相，继续用水滴定至终点；,同法依次加入,1ml,、,1ml,、,1ml,、,2ml,、,10ml,醋酸，用水滴定至终点，记录各组分的用量于表,1.,最后再加入,15ml,苯配制体系,O1,，加塞摇动，并每隔,5min,摇动一次，半小时后用此溶液测联结线,K1L1,。,另取一只干燥而洁净的,100ml,具塞锥形瓶，用滴定管加入,10ml,苯及,4ml,醋酸，用水滴至终点，以后依次加,5ml,、,8ml,、,8ml,醋酸，分别用水滴定至终点并记录。最后再加,10ml,苯配制体系,O2,，同法每,5min,摇动一次，,30min,后用作测另一根联结线,K2L2,。,联结线的测定,上面所得,O1,、,O2,两溶液，经,30min,后，待两层液体分清，分别用干净的移液管吸取上层液,2ml,，下层液,1ml,，置于已经称重的,4,个,25ml,具塞锥形瓶中，再称其重量，然后用水洗入,150ml,锥形瓶招聘那个，以酚酞为指示剂，用,0.5mol/l,NaOH,标准溶液滴定醋酸的含量，记录于表,2,。,数据记录与处理,数据记录：,将终点时溶液中各组分的实际体积，及由手册查出的实验温度时三种液体的密度，算出各组分的重量百分含量，查出苯与水的相互溶解度,E,、,F,，记入表,1,，联结线的分析数据则记入表,2,。,作图,1,、根据表,1,的,1,11,号数据，在等边三角形坐标纸上，平滑地做出溶解度曲线，并延长至,E,点和,F,点（近乎直线）。,2,、在溶解度曲线图上标出相应的,O1,、,O2,点：在溶解度曲线上，由表,2,将上层内醋酸的含量在含苯较多的一边，下层画在含水量较多的一边，则可作出,K1L1,、,K2L2,两根结线，它们应分别通过,O1,、,O2,点。,思考题,滴定过程中，若某次滴水量超过终点而读书不准，是否需要立刻倒掉溶液重新做实验？,如果联结线,K1L1,、,K2L2,不通过物系点,O1,、,O2,点，其原因可能有哪些？,